УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФРИКЦИОННО-МЕХАНИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2001 года по МПК C23C26/00 

Изобретение относится к области фрикционно-механического нанесения покрытий и может быть использовано для нанесения покрытий на наружные цилиндрические поверхности, например шейки коленчатых валов двигателей.

Наиболее близким техническим решением является устройство для фрикционно-механического нанесения покрытий [1], содержащие корпус и установленный в нем держатель в виде стакана, составляющего с корпусом прецизионную пару, инструмент-цилиндр с осевым каналом из материала наносимого покрытия, ввернутый в торцевую часть, рабочий элемент в виде твердого тела, размещенного в осевом канале и механизма прижатия и подачи. Последний выполнен автоматически регулируемым в виде установленных в торцевой и боковой частях корпуса двух камер со штуцерами подвода воздуха и регулируемыми редукционными клапанами.

Недостатками устройства являются: необходимость предварительного времени на разогрев материала среды в зоне контакта, что снижает производительность процесса нанесения покрытия; первоначально при контактировании стержня из сплава галлия из-за недостаточной температуры в зоне трения и высокой твердости сплава галлия возможны задиры на обрабатываемой поверхности, что снижает качество наносимого покрытия.

Изобретение направлено на повышение качества нанесения антифрикционных покрытий и производительности процесса нанесения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус и расположенный в нем инструмент-цилиндр с осевым каналом, рабочим элементом, расщепленным в канале, механизм прижатия и подачи выполнен автоматически регулируемым в виде поршня со штоком, размещенных внутри полого цилиндра, и двух индукционных катушек с расположенными внутри сердечниками, пластин, шарнирно закрепленных в нижней части сердечников, связанных со штоком поршня и с возвратными пружинами, расположенными в корпусе, при этом в полом цилиндре выполнена рабочая полость для материала среды в жидком состоянии, а корпус устройства через выпрямительный блок электрически связан с источником постоянного тока, а индукционные катушки электрически связаны с реостатами.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство для фрикционно-механического нанесения покрытий отличается тем, что механизм прижатия и подачи выполнен в виде поршня со штоком, размещенных внутри полого цилиндра, и двух индукционных катушек с расположенными внутри сердечниками, пластин, шарнирно закрепленных в нижней части сердечников, связанных со штоком поршня и с возвратными пружинами, расположенными в корпусе, при этом в полом цилиндре выполнена рабочая полость для материала среды в жидком состоянии, а корпус устройства через выпрямительный блок электрически связан с источником постоянного тока, а индукционные катушки электрически связаны с реостатами.

При электрофрикционном способе к детали подводится отрицательный полюс, а к фрикционному стержню - положительный полюс постоянного тока, плотность тока составляет 30 - 50 А/мм² (оптимальная плотность тока 40 А/мм²). Электрофрикционные пленки имеют меньшую плотность, большую прочность сцепления с основным металлом, их "живучесть" при трении существенно выше, чем фрикционных пленок. При электрофрикционном способе необходимый путь образца при нанесении качественной пленки в 2 - 3 раза меньше, чем при фрикционном способе, то есть производительность процесса в 2 - 3 раза выше.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - электрическая схема устройства.

В корпусе 1 устройства размещен полый цилиндр 2, в верхнюю часть которого ввернут инструмент-цилиндр 3 с осевым каналом. Инструмент-цилиндр 3 выполнен из сплава меди, например бронзы БрОФ 4-0,25. Полый цилиндр 2 свободно перемещается по корпусу 1. Внутри полого цилиндра 2 находится поршень 4 со штоком 5. Полость I между инструмент-цилиндром 3 и поршнем 4 заполнена рабочим элементом, например сплавом галлия.

Внутри корпуса 1 установлены две электромагнитные катушки 6 и 7. Катушки 6 и 7 крепятся к корпусу 1 винтами. К сердечникам катушек 6 и 7 шарнирно крепятся металлические пластины 8 и 9, на одном конце которых установлены возвратные пружины 10, прикрепленные к корпусу 1 винтами. Другим концом пластины 8 и 9 соединены одна со штоком 5, а другая с полым цилиндром 2.

В нижней части корпуса 1 установлен блок клейм, к которому присоединены выводы катушек 6 и 7.

К полому цилиндру 2 подводится положительный полюс постоянного тока, а к детали 11 подводится отрицательный полюс постоянного тока.

Электрический ток к выводам электромагнитных катушек 6 и 7 подводится через диодный выпрямительный мост и два реостата 12, 13 (фиг. 2). Для регулирования давления поршня 4 и инструмент-цилиндра 3 используются два амперметра. Реостаты имеют два крайних положения II и III.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении все элементы расположены следующим образом.

Полый цилиндр 2 с ввернутым в него инструмент-цилиндром 3 из сплава меди, например бронзы БрОФ 4-0,25, выступает на 1/10 своей длины.

Рычажок реостата 13 переводят в положение III. Давление на шток 5 отсутствует. Рычажок реостата 13 переводят в положение III. Давление на полый цилиндр 2 отсутствует.

Перед обработкой из полого цилиндра 2 выворачивают инструмент-цилиндр 3 и свободный объем заполняют материалом среды, например сплавом галлия, предварительно разогрев его до жидкого состояния. После этого инструмент-цилиндр 3 вворачивают в верхнюю торцевую часть полого цилиндра 2.

Затем устройство закрепляют в резцедержателе токарного станка. Поперечной подачей устройство подводят к обрабатываемой детали 11. После этого рычажок реостата 12 плавно передвигают в положение II до появления материала среды в канале инструмент-цилиндра 3. Включают станок и деталь начинает вращаться. После этого рычажок реостата 13 переводят в положение II, и под давлением металлической пластины 8 полый стержень 2 передвигается, прижимая инструмент-цилиндр 3 к детали 11. Подачу материала создает поршень 4, шток 5 которого связан с металлической пластиной 9, шарнирно соединенной с сердечником катушки 7.

Поддержание постоянного усилия прижатия инструмент-цилиндра 3 и подачи материала среды к обрабатываемой поверхности обеспечивается за счет работы электромагнитных катушек 6 и 7, которые пластинами 8 и 9, прикрепленными к сердечникам, давят на шток 5 с поршнем 4 и полый цилиндр 2.

За счет теплоты, выделяющейся при трении инструмент-цилиндра 3 и детали 11, а также за счет того, что к полому цилиндру 2 и к детали 11 подсоединены положительный и отрицательный полюсы постоянного тока соответственно, происходит интенсивный нагрев материала среды в зоне контакта.

В отличие от существующего, в данном устройстве предусмотрено автоматическое регулирование усилия прижатия, за счет поддержания давления в полости I постоянным с помощью индукционных катушек, размещенных в корпусе.

По сравнению с известным устройством, данное устройство позволяет исключить: предварительный разогрев материала среды в зоне контакта; возможность отказа устройства из-за разгерметизации воздухопроводов; задиры на обрабатываемой поверхности при первоначальном контакте с стержнем из сплава галлия.

Источники информации
1. Патент РФ N 2068031, C 23 C 26/00, 1993.

Использование: изобретение относится к фрикционно-механическому нанесению покрытий и может быть использовано для нанесения покрытий на наружные цилиндрические поверхности, например шейки коленчатых валов. Сущность: устройство содержит корпус, инструмент-цилиндр с осевым каналом, рабочим элементом, размещенным в канале, механизм прижатия и подачи выполнен в виде поршня со штоком, размещенных внутри полого цилиндра, и двух индукционных катушек с расположенными внутри сердечниками, пластин, шарнирно закрепленных в нижней части сердечников и связанных со штоком с поршнем и с возвратными пружинами, расположенными в корпусе, в полом цилиндре выполнена рабочая полость для размещения материала среды, а корпус устройства через выпрямительный блок электрически связан с источником постоянного тока, индукционные катушки электрически связаны с реостатами. Изобретение обеспечивает повышение производительности процесса нанесения и качества наносимого покрытия. 2 ил.

Устройство для фрикционно-механического нанесения покрытий, содержащее корпус и расположенный в нем инструмент-цилиндр с осевым каналом, рабочим элементом, размещенным в канале, механизм прижатия и подачи выполнен автоматически регулируемым, отличающееся тем, что механизм прижатия и подачи выполнен в виде поршня со штоком, размещенных внутри полого цилиндра, и двух индукционных катушек с расположенными внутри сердечниками, пластин, шарнирно закрепленных в нижней части сердечников, связанных со штоком поршня и с возвратными пружинами, расположенными в корпусе, при этом в полом цилиндре выполнена рабочая полость для материала среды в жидком состоянии, а корпус устройства через выпрямительный блок электрически связан с источником постоянного тока, а индукционные катушки электрически связаны с реостатами.