СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛОДЦЕВ КОРПУСОВ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2011 года по МПК B22D19/10 B23P6/00 

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления с упрочнением колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У.

В ремонтном производстве известен способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У, включающий растачивание внутренних поверхностей колодцев под увеличенный размер, изготовление гильз литьем, обезжиривание поверхностей отлитых гильз и колодцев корпуса и нанесение на них эпоксидного клеевого состава, установку гильз в корпус, сушку корпуса в течение 2 ч при температуре 180…220°C и финишную механическую обработку [Новиков А.Н. Ремонт объемных гидромашин: Учебное пособие. - Орел: Орловская государственная сельскохозяйственная академия, 1995. - 72 с.].

Однако наличие клеевой прослойки между гильзами и корпусом, а также структура металла гильз не позволяют обеспечить высокую долговечность восстановленных корпусов шестеренных насосов в эксплуатации.

Известен способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У, включающий обжатие, последующее упрочнение восстанавливаемого корпуса (закалкой в воде и отпуском в течение 5 часов) и их растачивание до номинального или ближайшего ремонтного размера [Надежность и ремонт машин / Под ред. В.В.Курчаткина. - М.: Колос, 2000. - 776 с., с.409…410].

Колодцы корпусов шестеренных насосов, восстановленные данным способом, обладают низкой износостойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов, включающий приращение восстанавливаемой поверхности (обжатием с нагревом корпуса до температуры 510°C и завершением обжатия при температуре не ниже 440°C), растачивание восстанавливаемых колодцев корпуса до определенных размеров и упрочнение их микродуговым оксидированием (МДО) в щелочном электролите с содержанием 1 г/л едкого калия и 8 г/л жидкого стекла при плотности тока 25 А/дм² и продолжительности оксидирования 1,5 часа [Патент РФ 2236335, B23P 6/00, опубл. в БИ № 26, 2004 - прототип].

Однако при использовании данного способа обжатие корпуса насоса, имеющего стенки значительной толщины, осуществляется снаружи, при этом сами колодцы практически не деформируются. Поэтому для восстановления корпусов с большими износами будет требоваться значительное перераспределение металла, что способствует существенному снижению толщины и физико-механических свойств покрытия, сформированного МДО. Кроме этого, при обжатии таких корпусов возникают значительные внутренние напряжения, приводящие при эксплуатации насосов к растрескиванию и разрушению покрытия, сформированного МДО, из-за его высокой хрупкости.

Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных и упрочненных деталей.

Техническим результатом изобретения является повышение толщины упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, а также его микротвердости и износостойкости.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известном способе восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов, включающем приращение, растачивание восстанавливаемых колодцев корпуса до определенных размеров и упрочнение их микродуговым оксидированием в щелочном электролите, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ приращение восстанавливаемых колодцев корпуса осуществляют жидкой штамповкой под давлением 140 МПа в течение 70…80 с, а жидким сплавом служит литейный алюминиевый сплав АК9ч, нагретый до температуры 725…735°C.

Способ осуществляют следующим образом.

Восстановление изношенных колодцев корпуса шестеренного насоса типа НШ или НШ-У включает в себя его механическую обработку до выведения следов изнашивания на двухшпиндельном расточном станке типа 2705. Литейный алюминиевый сплав АК9ч ГОСТ 1583-93, нагретый до температуры 725…735°C, заливают в восстанавливаемый корпус, предварительно нагретый до температуры 260…270°C, и выдерживают в течение 2…3 с. Затем в колодцы корпуса опускают пуансон пресса, имеющий конфигурацию внутренней поверхности корпуса, вводят его в жидкий сплав и выдерживают под давлением 140 МПа в течение 70…80 с, в результате чего сплав вытесняется в зазор между стенками корпуса и пуансоном и компенсирует износ колодцев. Скорость перемещения пуансона находится в интервале 0,2…0,3 м/с, так как при ее увеличении происходит замешивание воздуха в расплав. После завершения жидкой штамповки пуансон пресса выводят из колодцев корпуса шестеренного насоса.

Затем колодцы корпуса шестеренного насоса растачивают до номинального или ближайшего ремонтного размера с припуском под МДО. Режимы черновой расточки: частота вращения инструмента - 950 мин^-1, глубина резания - 0,3…0,4 мм, подача - 0,6 мм/мин. Режимы чистовой расточки: частота вращения инструмента - 1500 мин^-1, глубина резания - 0,1 мм, подача - 0,25 мм/мин.

Далее осуществляют упрочнение восстанавливаемых колодцев корпуса шестеренного насоса МДО в щелочном электролите следующего состава: едкий калий - 1 г/л, жидкое стекло - 8 г/л, остальное - дистиллированная вода. Режимы обработки: плотность тока - 25 А/дм², температура электролита - 18…23°C, продолжительность оксидирования - 1,5 часа. Толщина упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО на восстановленных колодцах корпуса, составляет 120…130 мкм.

Микротвердость упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, определяли с помощью микротвердомера модели ПМТ-3М. Износостойкость оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на изнашивание. Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 23.224-86 «Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей». Долговечность восстановленных колодцев корпусов шестеренных насосов оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на стенде КИ-4815М-03, который предназначен 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».

При приращении восстанавливаемых колодцев корпуса шестеренного насоса жидкой штамповкой внедрение пуансона в жидкий алюминиевый сплав приводит к интенсивному его перемешиванию и отрыву поверхностных кристаллов, которые в дальнейшем служат готовыми зародышами при кристаллизации расплава. Повышение давления в зоне жидкого металла способствует лучшему «пропитыванию» кристаллизующихся слоев и увеличению их плотности, в том числе в переходной зоне. В результате толщина упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, а также его микротвердость и износостойкость существенно увеличиваются (таблица).

Таблица Показатели Прототип Предлагаемый способ 1. Толщина упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, мкм 80…90 120…130 2. Микротвердость упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, МПа 8200 9400 3. Износостойкость, % 100 130 4. Долговечность восстановленной и упрочненной детали, % 100 120

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов позволяет в среднем на 35…60% увеличить толщину упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, а также на 15% увеличить его микротвердость и на 30% - износостойкость. В результате долговечность восстановленных и упрочненных деталей увеличивается не менее чем на 20%.

Изобретение может быть использовано для восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У. Колодец корпуса механически обрабатывают до удаления следов износа. В корпус заливают алюминиевый сплав АК9ч, нагретый до температуры 725…735°С. Пуансоном, имеющим конфигурацию внутренней поверхности корпуса, осуществляют штамповку жидкого сплава в течение 70…80 с под давлением 140 МПа. Скорость перемещения пуансона 0,2-0,3 м/с. После завершения жидкой штамповки колодцы растачивают до определенных размеров и осуществляют упрочнение микродуговым оксидированием в щелочном электролите. Обеспечивается увеличение толщины, микротвердости и износостойкости упрочненного слоя покрытия. 1 табл.

Способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов, включающий приращение, растачивание восстанавливаемых колодцев корпуса до определенных размеров и упрочнение их микродуговым оксидированием в щелочном электролите, отличающийся тем, что приращение восстанавливаемых упомянутых колодцев корпуса осуществляют жидкой штамповкой в течение 70…80 с под давлением 140 МПа жидкого сплава, в качестве которого используют литейный алюминиевый сплав АК9ч, нагретый до температуры 725…735°С.