Способ восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления с упрочнением поджимных и подшипниковых блоков шестеренных насосов типа НШ-К. Способ включает наплавку в среде защитных газов, механическую обработку, упрочнение детали микродуговым оксидированием в щелочном электролите и пропитку упрочняющего покрытия маслом, при этом микродуговое оксидирование ведут в электролите, содержащем 7 г/л гидроксида натрия и 15...16 г/л калиевого жидкого стекла с использованием анодно-катодного режима при плотности катодного тока 32 А/дм², соотношении катодного и анодного токов 1,05...1,07, конечном анодном напряжении формирования упрочняющего покрытия 400...420 В и конечном катодном напряжении 85...100 В, а пропитку упрочняющего покрытия детали осуществляют авиационным маслом марки МК-22 с кинематической вязкостью 1,9...2,1·10^-5 м²/с, нагретым до температуры 150...160°С. Техническим результатом изобретения является повышение маслоемкости упрочняющего покрытия, сформированного МДО, за счет увеличения его объемной пористости, а также снижение продолжительности прирабатываемости восстановленных и упрочненных деталей. 1 табл.

 

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления с упрочнением поджимных и подшипниковых блоков шестеренных насосов типа НШ-К.

В ремонтном производстве известен способ формирования износостойких покрытий на поверхности черных и цветных металлов, включающий приращение основы (нанесение подслоя из легкоплавкого сплава, а затем алюминийсодержащей композиции) и ее последующее микродуговое оксидирование (МДО) в щелочном электролите на 2/3 толщины слоя алюминийсодержащей композиции [1].

Недостатком данного способа является то, что при восстановлении с упрочнением деталей из алюминиевых сплавов ведение МДО на 2/3 толщины слоя алюминийсодержащей композиции приводит к уменьшению долговечности восстановленных поверхностей деталей из-за снижения толщины и ухудшения физико-механических свойств сформированного на них упрочняющего покрытия. Производительность способа также является низкой, так как при приращении вначале наносится подслой, что увеличивает количество операций и является необходимым условием для ведения МДО только на черных металлах.

Известен способ восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающий приращение восстанавливаемой поверхности, ее растачивание до определенных размеров и упрочнение МДО в щелочном электролите [2].

Однако данный способ не позволяет получить одинаковую твердость по толщине упрочняющего покрытия, вследствие чего восстановленные детали значительно изнашиваются в начальный период эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающий наплавку в среде защитных газов, механическую обработку, упрочнение детали МДО в щелочном электролите с содержанием 1 г/л едкого калия и 6 г/л жидкого стекла при плотности тока 15 А/дм² и пропитку упрочняющего покрытия веретенным маслом [3].

Однако при оксидировании на предлагаемых режимах сформированное упрочняющее покрытие имеет такую пористость, в которую при пропитке невозможно ввести значительный объем масла. Вследствие этого при трении будет плохое самосмазывание покрытия, что приведет к низкой долговечности восстановленных поверхностей детали. Кроме этого, применяемое при пропитке веретенное масло по своим характеристикам не является оптимальным для заполнения пор упрочняющих покрытий, сформированных МДО, так как обладает низкой текучестью, что не позволяет качественно заполнить поры.

Задачей изобретения является повышение ресурса восстановленных и упрочненных деталей.

Техническим результатом изобретения является повышение маслоемкости упрочняющего покрытия, сформированного МДО, за счет увеличения его объемной пористости, а также снижение продолжительности прирабатываемости восстановленных и упрочненных деталей.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном способе восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающем наплавку в среде защитных газов, механическую обработку, упрочнение детали микродуговым оксидированием в щелочном электролите и пропитку упрочняющего покрытия маслом, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ микродуговое оксидирование ведут в электролите, содержащем 7 г/л гидроксида натрия и 15...16 г/л калиевого жидкого стекла, с использованием анодно-катодного режима при плотности катодного тока 32 А/дм², соотношении катодного и анодного токов 1,05...1,07, конечном анодном напряжении формирования упрочняющего покрытия 400...420 В и конечном катодном напряжении 85...100 В, а пропитку упрочняющего покрытия детали осуществляют авиационным маслом марки МК-22 с кинематической вязкостью 1,9...2,1-10^-5 м/с, нагретым до температуры 150...160°С.

Способ осуществляют следующим образом.

Для восстановления изношенных поджимных и подшипниковых блоков шестеренных насосов типа НШ-К, изготовленных из литейного алюминиевого сплава АК7ч, вначале производят их предварительную подготовку, заключающуюся в обработке изношенных поверхностей на горизонтально-фрезерном станке в специальном приспособлении до выведения следов изнашивания. Затем осуществляют наплавку восстанавливаемых поверхностей с использованием неплавящегося электрода (вольфрамового) в среде защитных газов (чаще всего для этих целей используют аргон). Наплавку ведут на следующих режимах: сила тока - 90...100 А, напряжение - 25 В, диаметр неплавящегося электрода - 4 мм, диаметр присадочного прутка - 3 мм, расход защитного газа - 9 л/мин. В качестве материала для присадочного прутка применяют сплав АМг-5. Наплавка ведется участками от разъема к середине детали во избежание перегрева и оплавления угловых поверхностей.

После наплавки восстанавливаемые поверхности подвергают механической обработке - расточке на горизонтально-фрезерном станке. Режимы черновой расточки: частота вращения инструмента - 880 мин^-1, глубина резания - 1,5...2,0 мм, подача - 0,5 мм/мин. Режимы чистовой расточки: частота вращения инструмента - 1200 мин^-1, глубина резания - 0,3 мм, подача - 0,1 мм/мин. Расточку ведут до определенных размеров с учетом их увеличения при МДО.

Затем осуществляют упрочнение восстанавливаемых поверхностей МДО с использованием анодно-катодного режима в щелочном электролите, содержащем 7 г/л гидроксида натрия и 15...16 г/л калиевого жидкого стекла с модулем m=3,4...3,5. Режимы обработки: плотность катодного тока - 32 А/дм², соотношение катодного и анодного токов - 1,05...1,07, конечное анодное напряжение - 400...420 В, конечное катодное напряжение - 85...100 В, температура электролита - 30...35°С, продолжительность оксидирования - 80 мин. Толщина сформированного упрочняющего покрытия составляет 170...180 мкм.

После МДО сформированное на восстанавливаемых поверхностях упрочняющее покрытие пропитывают маслом. Для этого авиационное масло марки МК-22 ГОСТ 5573-67 с кинематической вязкостью 1,9...2,1·10^-5 м/с при 100°С нагревают до температуры 150...160°С. После этого в него опускают деталь и выдерживают до тех пор, пока температура масла не станет равной 20±5°С. Механизм формирования упрочняющих покрытий способом МДО предопределяет наличие сквозных пор, образующихся в результате горения микродуговых разрядов, в которые при пропитке и проникает масло. После охлаждения масла до температуры 20±5°С деталь вынимают и дают стечь его остаткам. Затем деталь досуха протирают фильтровальной бумагой и взвешивают.

Объемную пористость сформированного упрочняющего покрытия определяли по массе масла, адсорбированного порами, учитывая его плотность, толщину покрытия и площадь восстанавливаемой поверхности. Маслоемкость упрочняющего покрытия определяли согласно ГОСТ 9.302-88 “Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля”. Продолжительность прирабатываемости и ресурс восстановленных и упрочненных деталей оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на стенде КИ-4815М-03, предназначенном для испытания агрегатов гидроприводов сельскохозяйственной техники. Испытания проводили в соответствии с рекомендациями руководящего документа РД 70.0009.006-85 “Указания по методам ускоренных испытаний восстановленных деталей для основных марок тракторов, комбайнов и других машин”, разработанных ВНПО “Ремдеталь”.

При МДО с предлагаемыми составом электролита и режимами оксидирования сформированное на восстанавливаемых поверхностях упрочняющее покрытие будет иметь более высокую объемную пористость по сравнению с прототипом. За счет этого повышается маслоемкость упрочняющего покрытия. При трении с увеличением температуры трущихся поверхностей значительный объем масла выступает из пор и эффективно смазывает эти поверхности, компенсируя незначительное снижение несущей способности упрочняющего покрытия. Все это приводит к снижению продолжительности прирабатываемости и увеличению ресурса восстановленных и упрочненных деталей (таблица).

Таблица
Показатели	Прототип	Предлагаемый способ
1. Объемная пористость упрочняющего покрытия, %	11...12	16...17
2. Маслоемкость упрочняющего покрытия, мг/мм2	0,040...0,044	0,052...0,056
3. Продолжительность прирабатываемости восстановленной и упрочненной детали, мин.	155	110
4. Ресурс восстановленной и упрочненной детали, мото.ч.	8000	10000

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов позволяет в среднем на 35...55% увеличить объемную пористость сформированного МДО упрочняющего покрытия и, как следствие, в среднем на 20...40% повысить его маслоемкость. Все это приводит к снижению продолжительности прирабатываемости восстановленных и упрочненных деталей на 30% и, соответственно, увеличению их ресурса не менее чем на 25%.

Источники информации

1. Патент РФ 2026890, C 25 D 11/02, опубл. в БИ №2, 1995.

2. Патент РФ 2119420, В 23 Р 6/00, опубл. в БИ №27, 1998.

3. Заявка РФ на изобретение 2001111624/02, В 23 Р 6/00, C 25 D 11/18, опубл. в БИ №4, 2003 - прототип.

Способ восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, включающий наплавку в среде защитных газов, механическую обработку, упрочнение детали микродуговым оксидированием в щелочном электролите и пропитку упрочняющего покрытия маслом, отличающийся тем, что микродуговое оксидирование ведут в электролите, содержащем 7 г/л гидроксида натрия и 15-16 г/л калиевого жидкого стекла с использованием анодно-катодного режима при плотности катодного тока 32 А/дм², соотношении катодного и анодного токов 1,05-1,07, конечном анодном напряжении формирования упрочняющего покрытия 400-420 В и конечном катодном напряжении 85-100 В, а пропитку упрочняющего покрытия детали осуществляют авиационным маслом марки МК-22 с кинематической вязкостью 1,9-2,1·10^-5 м/с, нагретым до температуры 150-160°С.