СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКОЙ Российский патент 2012 года по МПК B23K11/06 B23P6/00 

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей машин методом электроконтактной приварки в различных отраслях машиностроения.

Известен способ нанесения покрытий из металлического порошка на поверхность деталей цилиндрической формы, включающий электроконтактное напекание металлического порошка с целью повышения качества изделия, перед напеканием на поверхность детали витками наматывают металлическую ленту с шагом, большим ширины ленты, порошок при электроконтактном напекании помещают между витками ленты, после напекания порошка проводят механическую обработку поверхности [1].

Известен способ электроконтактной приварки биметаллической ленты, включающий обработку привариваемой поверхности металлической ленты и нанесение на нее металлического порошкового материала, обработку упомянутой поверхности ленты с формированием микрорельефа, высота которого определяется размерами частиц наносимого порошка, нанесение порошкового материала на обрабатываемую поверхность ленты газодинамическим напылением монослоя толщиной 5,0…50 мкм с получением биметаллической ленты, после чего производят ее электроконтактную приварку к поверхности детали [2].

Наиболее близким по своей технической сущности является способ восстановления детали электроконтактной сваркой, выбранный за прототип, при котором на деталь приваривают металлическую ленту с износостойким слоем, полученным например, химико-термической обработкой, с целью обеспечения механической обработки, создания приработачного слоя, ленту приваривают износостойким слоем к поверхности детали и механической обработкой снимают слой толщиной b, который выбирают из соотношения c=a-d-b, где a - толщина ленты; с - толщина приработочного слоя; d - толщина износостойкого слоя [3].

Эти способы имеют следующие недостатки. Способ по авт.св. №1445857 не обеспечивает равномерное распределение твердости поверхности и обуславливает вероятность образования участков, в местах напекания порошка, с повышенной пористостью поверхности. Способ по патенту №2385207 не позволяет наносить на поверхность ленты компактные материалы, кроме металлических порошков, распределенных монослоем толщиной 5,0…50 мкм. Способ по авт. св. №1459887 достаточно трудоемок и требует около трех часов на химико-термическую обработку (хромирование, борирование) ленты, в результате чего повышается твердость поверхности ленты, приводящая к возникновению микротрещин в процессе последующей электроконтактной сварки.

Целью данного изобретения является повышение качества восстановления детали путем получения на восстанавливаемой поверхности биметаллического покрытия с необходимыми свойствами (износостойкость, твердость и т.д.), снижение термомеханического цикла электроконтактной приварки, облегчение механической обработки и создание приработочного слоя на восстанавливаемой поверхности.

Указанная цель достигается тем, что в качестве наращиваемого слоя применяют совокупность привариваемого материала, позволяющую получать биметаллические покрытия при Т≤(0,6…0,95)Т_пл.

При этом главной целью является получение покрытия с необходимыми свойствами. Это может быть реализовано за счет одновременной электроконтактной приварки ленточного припоя и металлической ленты без их расплавления с восстанавливаемой поверхностью детали, при этом ленточный припой может быть расположен как между лентой и деталью, так и одновременно между лентой и деталью, лентой и электродом.

Способ осуществляется следующим образом. Восстанавливаемую поверхность детали и металлическую ленту подвергают обработке, формируя на данных поверхностях микрорельеф высотой в пределах высоты ленточного припоя, используемого для приварки. Располагают ленточный припой между восстанавливаемой поверхностью детали и металлической ленты, лентой и электродом с последующей их приваркой к поверхности детали без расплавления составляющих биметаллического покрытия.

В процессе приварки при пропускании электрического тока короткими импульсами с перекрытием точек через контакт покрытие-деталь происходит взаимодействие металлов соединяемых поверхностей при пластической деформации за счет теплоты, возникающей в переходном сопротивлении между соприкасающимися поверхностями.

Наличие ленточного припоя в зонах электроконтактной сварки между электродом и металлической лентой, лентой и восстанавливаемой поверхностью детали позволяет получать качественно новые слои по всей поверхности биметаллического покрытия, кроме того, происходит легирование восстанавливаемой поверхности детали и ленты химическими элементами ленточного припоя.

Насыщение свариваемой и внешней поверхностей металлической ленты может происходить различными химическими элементами в зависимости от марки применяемого ленточного припоя, что приводит к получению двухслойного биметаллического покрытия с мягким приработочным слоем сверху и более качественным снизу. Это позволяет получить на поверхности наваренного участка мягкий слой, легко поддающийся механической обработке, который частично снимается на величину припуска на механическую обработку, оставшаяся часть мягкого слоя служит для приработки детали в сопряжении.

После приработки на восстановленной поверхности детали остается слой с требуемыми свойствами.

Пример. Создание (упрочнение, восстановление) цилиндрической детали диаметром 50 мм, изготовленной из стали 45. Состав покрытия: стальная холоднокатаная лента 50ХФА толщиной 0,5 мм; аморфный ленточный припой марок СТЕМЕТ 1202 и СТЕМЕТ 1301 толщиной 0,03…0,05 мм. Восстанавливаемую цилиндрическую поверхность детали и металлическую ленту подвергают газодинамической обработке окисью алюминия марки К-00-04-16. Располагают ленточный припой марки СТЕМЕТ 1301 между восстанавливаемой поверхностью детали и металлической ленты, а ленточный припой марки СТЕМЕТ 1202 между лентой и электродом. Полученную совокупность биметаллического покрытия приваривают к поверхности детали на следующих режимах: длительность импульса тока 0,06 с, сила тока в импульсе 5,5 кА, длительность паузы между импульсами 0,08 с, количество охлаждающей жидкости, подаваемой в зону сварки, 1,8-2,0 л/мин, давление на электродах 1,4 ат, число оборотов детали 4 об/мин, подача роликов вдоль детали 4 мм/об.

Приведенный пример не ограничивает применение способа только для восстановления и упрочнения деталей машин. При использовании разных комбинаций материалов ленты и ленточного припоя можно получить покрытие с различными характеристиками.

Предлагаемый способ позволяет улучшить качество восстановления детали, дает возможность использовать преимущества ленточных припоев при восстановлении детали, увеличить производительность процесса на 15-20% при одинаковом расходе энергии.

Источники информации

1. Ав.св. СССР №1445857, кл. B23K 11/06, 1989.

2. Патент РФ №2385207 C1, кл. B23K 11/06, 2010.

3. Ав.св. СССР №1459887, кл. B23K 11/06, 1989.

Изобретение может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей машин методом электроконтактной приварки. Восстанавливаемую поверхность детали и поверхность привариваемой ленты обрабатывают с формированием микрорельефа. Высоту формируемого микрорельефа выбирают в пределах толщины ленточного припоя. В зоне электроконтактной приварки между электродом и лентой, а также между лентой и восстанавливаемой поверхностью детали размещают ленточный припой. Проводят электроконтактную приварку полученного материала к поверхности детали без его расплавления с получением биметаллического покрытия. В процессе приварки при пропускании электрического тока короткими импульсами с перекрытием точек через контакт покрытие-деталь происходит взаимодействие металлов соединяемых поверхностей при пластической деформации за счет теплоты, возникающей в переходном сопротивлении между соприкасающимися поверхностями. Наличие ленточного припоя в зонах контакта между электродом и металлической лентой, лентой и восстанавливаемой поверхностью детали позволяет получать качественно новые слои по всей поверхности биметаллического покрытия за счет легирования восстанавливаемой поверхности детали и привариваемой ленты химическими элементами ленточного припоя.

Способ восстановления детали электроконтактной приваркой, включающий обработку восстанавливаемой поверхности детали и поверхностей привариваемой ленты с формированием микрорельефа, отличающийся тем, что в зоне электроконтактной приварки между электродом и лентой, а также между лентой и восстанавливаемой поверхностью детали размещают ленточный припой и проводят электроконтактную приварку полученного материала к поверхности детали без его расплавления импульсами тока с перекрытием точек контакта с получением биметаллического покрытия, при этом высоту формируемого микрорельефа выбирают в пределах толщины ленточного припоя.