Способ изготовления биметаллических изделий намораживанием на заготовку

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и>730463 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Звявлеио060177 (21) 2443833/22-02 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.2

В 22 D 19/00

В 22 D 23/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300480. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 300480 (53) УДК621. 74. .046 (088.8) (72) Автор изобретения

С.Д.. Лень

"i 4 ММ ИЩ

° е

Всесоюзный научно-исследовательский и ко д ру сторско-: технологический институт конпрессорного Ининйостроенин (1 (71) Заявитель чВаЫ"

-,ч Чт,ни(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ НАМОРАЖИВАНИЕМ НА ЗАГОТОВКУ

Изобретение относится к технологии изготовления биметаллов путем наплавки погружением в расплав наплавляемого сплава и может найти применение в компрессорном и транспортном машиностроении, в авиационной промышленности и приборостроении.

Особенно эффективно применение способа при наплавке сплавов, образующих с материалом заготовки интерметаллиды.

Известен способ изготовления биметаллических изделий, включающий поддержание температуры наплавляемого сплава постоянной под слоем флюса в 15 окислительной атмосфере, нагрев заготовки в ванне с расплавом флюса до температуры 0,8-0,9 температуры солидус наплавляемого сплава, погружение заготовок в ванну с наплавляе- 2р мым .сплавом и извлечение заготовки из расплава (1).

При наплавке легких металлов (магниевые, алюминиевые сплавы и т. д.) по этому способу в наплавленном слое 25 получают недопустимо высокое количество флюсовых включений, следствием чего является низкое качество получаемых иэделий. Способ малопроизводителен ввиду большой .длительнос- 3п ти процесса нагрева заготовки в расплавленном флюсе. Кроме того, для его изготовления необходима ванна с расплавленным флюсом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления биметаллических изделий, включающий поддержание температуры твердожидкого наплавляемого сплава постоянной в защитной газовой среде, нагрев заготовки в(наплавляемом сплаве, охлаждение заготовки, покрытой слоем наплавляемого сплава, дс температуры 0,8-0,9 температуры солидус сплава и повторное погружение заготовки на 2-8 с (2) °

При наплавке этим способом метал-. лов, химически активных по отношению к материалу заготовки (например при наплавке алюминиевого сплава на стальную заготовку), получается низкое качество соединения, обусловленное двумя причинами ° Во-первых, наплавку по известному способу осуществляют при большом времени контакта наплавляемого сплава с материалом заготовки. Время контакта равно сумме вреМени нагрева заготовки в наплавляемом сплаве (при -первом погружении), вре730463 мени охлаждения заготовки, покрытой слоем сплава, до температуры 0,80,9 температуры его солидус и времени намораживания (при повторном погружении). Если время намораживания не превосходит 8 с, то время нагрева заготовки в расплаве и время ее охлаждения в защитной среде исчисляются несколькими минутами. Именно в течение этих относительно больших выдержек происходит значительный рост толщины прослойки интерметаллидов в 10 результате реактивной диффузии наплавляемого сплава в материал заготовки. Прослойка интерметаллидов резко снижает пластические свойства соединения и прочность последнего, особенно усталостную, т. е. снижает качество соединения в целом. Второй причиной низкого качества наплавленных соединений является покровный флюс. После погружения охлажденной о заготовки в расплав через слой флюса, последний вытесняется с говерхности заготовки и всплывает в расплаве. Но процесс вытеснения флюса идет одновременно с кристаллизацией (намораживанием) слоя наплавляемого сплава, поэтому часть наплавляемого флюса оказывается в толще намороженного сплава. В результате в наплавленном слое обнаруживаются флюсовые включения. Особенно заметно отрица- 30 тельное влияние флюса при малой плотности наплавляемого сплава. Несущественная разница в плотности флюса и сплава резк снижает скорость всплывания флюса и, как следствие, повы- 35 шает содержание флюсовых включений в наплавленном металле. Проведенные эксперименты показывают, что применение флюса при намораживании медных сплавов на сталь не приводит к обязательному образованию флюсовых включений в наплавленном слое. Применение флюса при намораживании в

3 раза более легких алюминиевых сплавов неизбежно приводит к образованию флюсовых включений в наплавлен- 45 ном алюминиевом слое. Эти результаты подтверждают необходимость намораживания легких сплавов беэ использования флюса. Однако отказаться от флюса нельзя, так как без флюса не 50 происходит смачивания заготовки расплавом, следовательно исключается возможность получения наплавленного слоя. Именно флюс обеспечивает подготовку поверхности заготовки к сма- 55 чиванию, ибо сам наплавляемый сплав только нагревает заготовку, но не очищает ее поверхности.

Цель изобретения — повышение качества изделий пугем снижения времени контакта наплавляемого сплава с заготовкой и устранения флюсовых включений.

Поставленная цель достигается тем, что нагрев заготовки осуществля- 5 ют в защитной оболочке, от стенок которой заготовку размещают с зазором

Результатом использования защитной оболочки является отсутствие контакта наплавляемого сплава с материалом заготовки и на стадии нагрева пос ледней в расплаве и на стадии охлажде ния заготовки до 0,8-0,9 температуры солидус сплава. Отсутствие контакта исключает возможность образования интерметаллидов, снижающих качество наплавленного соединения. Кроме того, использование защитной оболочки позволяет осуществить процесс очистки нагретой поверхности заготовки ввиду доступа к ней защитной газовой среды. Отпадает надобность применения флюса, следствием чего является отсутствие флюсовых включений в наплавленном металле. В результате повышается качество наплавленного слоя.

Способ осуществляется следующим образом.

Поддерживают температуру наплавляемого сплава постоянной в защитной газовой среде, нагревают в наплавляемом сплаве заготовку в защитной оболочке до температуры 0,8-0,9 температуры солидус сплава, извлекают заготовку иэ расплава, повторно погружают заготовку в наплавляемый сплав на 2-8 с.

Форма защитной оболочки обеспечивает доступ защитной газовой среды (например вакуума) к поверхности нагреваемой в расплаве заготовки, но исключает контакт поверхности эаготов ки с расплавом наплавляемого сплава.

Простейшей защитной оболочкой является открытый с одного из торцов цилиндр (стакан).

Пример 1. При постоянной температуре чистого алюминия бб2ОС в вакууме 1 10 мм рт. ст. медный стержень диаметром 40 мм и высотой 100 мм в защитном титановом стакане погружают в расплавленный алюминий. Титано вый стакан предотвращает контакт медного стержня с алюминием. Нагревают заготовку в расплаве до 550оС, затем извлекают ее из жидкого алюминия и погружают медный стержень (беэ титанового стакана) в расплав на 4 с.

Пример 2. При постоянной температуре твердожидкого (содержание твердой фазы 20Ъ) NAl в защитной среде чистого аргона укладывают втулку из Ст 20 К в медную оболочку по форме втулки. Нагревают втулку в медной оболочке до 530ОС, затем после извлечения заготовки с оболочкой повторно погружают стальную втулку в маг ниевый сплав .на 2-4 с.

Способ обеспечивает получение биме. таллических изделий высокого качества при наплавке легких активных металлов на заготовку из черных цветl ных и тугоплав ких металлов . Высокое качество обеспечивается малым временем взаимодействия жидкого наилав

730463

Формула изобретения

Составитель Т. Королева

Редактор И. Михеева Техред И-Кастелевич КорреКТорВ. Бутяга

Заказ 1415/3 Тираж 889 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г..ужгород, ул. Проектная, 4

Ъ пяемого сплава с заготовкой, состав. ляющим десятые и сотые доли секунды.

За этот промежуток времени не проис-. ходит охрупчнвание соединения. Так как наплавку осуществляют без применения флюса, То исключается возможность получения флюсовых включений в наплавленном слое. Возможно получение биметаллических изделий с нагревом заготовки при первом погружении до температуры ниже температуры солидус сплава, что снижает вре- о мя последующего охлаждения заготовки и повышает энергетическую эффекгивность процесса наплавки.

Способ применяется в изготовле- 15 нии титано-баббитовых и стале-алюминиевых заготовок подшипников скольжения поршневых и центробежных компрессоров, а также крупногабаритных подшипников крупных дизелей. Экономический 2О эффект достигается за счет снижения трудоемкости процесса наплавки и увеличения ресурса работы подшипников в результате повышения качества сбединения и усталостной прочности.

Способ изготовления биметаллических изделия намораживанием на заготовку, включающий поддержание температуры наплавляемого сплава постоянной в защитной газовой среде, первое погружение заготовки в наплавляемый сплав, при достижении заготовкой температуры 0,8-0,9 температуры его солидус извлечение ее из наплавляеЧого сплава и повторное погружение заготовки в него, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения качества биметаллических изделий, первое погружение заготовки в наплавляемый сплав осуществляют в защитной оболочке, причем заготовку в ней размещают с зазором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Максимович В.И. Наплавка расплавленным: присадочным сплавом деталей электрических машин К., Наукова думка, 1967, с. 37-43.

2. Авторское свидетельство СССР

9 528997, кл. В 22 D 19/00, 1974.