СПОСОБ ИНДУКЦИОННОЙ НАПЛАВКИ Российский патент 2014 года по МПК B23K13/01 B23K101/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости внутренних цилиндрических поверхностей изделий.

Известен способ индукционной наплавки, заключающийся в том, что на наплавляемую поверхность изделия наносят слой наплавляемого материала (например - в виде пасты или шихты) и подвергают их совместному разогреванию токами высокой частоты при помощи индуктора - до оплавления поверхности изделия и расплавления наплавляемого материала; после отключения индуктора и остывания изделия и наплавленного материала на изделии образуется наплавленный слой (см., например, «Аникин Н.А., Дробышевская И.И., Дудинов В.А. и др. Справочник для изобретателя и рационализатора. Предисл. Изд. 3-е испр. и доп. Москва-Свердловск, Мащгиз, 1962. 792 стр. с илл.», стр.543).

Недостаток данного способа состоит в том, что он неприемлем для наплавки цилиндрических поверхностей ввиду того, что наплавляемый материал не удерживается на этих поверхностях вследствие их кривизны; края наплавленных слоев получаются малой толщины, что требует повторения ряда процессов наплавок.

В качестве прототипа взят способ индукционной наплавки цилиндрической поверхности по а.с. СССР №1794610, кл. В23К 13/01, опубл. 15.02.93 г., бюл. №6. Сущность его состоит в том, что на цилиндрическую поверхность детали наносят наплавляемый материал и обрабатывают их индуктором, причем на поверхности выполняют совокупность канавок, ориентированных на образующей поверхности, периодически ориентируют поверхность с расположением каждой канавки горизонтально в верхней части поверхности, заполняют канавки наплавленным материалом и обрабатывают их индуктором, после чего поверхность обрабатывают, срезая слой основного материала и наплавленного материала до проектного диаметра, причем первоначальный диаметр детали берут с припуском на чистовую обработку.

Недостаток прототипа состоит в том, что по данному способу перед непосредственной наплавкой необходимо выполнить в поверхности канавки для размещения в них наплавляемого материала, что нетехнологично; сам процесс наплавки требует значительных временных затрат, так как он осуществляется циклически для каждой отдельной канавки (наплавка и последующее охлаждение); кроме того, при данном способе наплавки наплавленный слой получается достаточно неоднородным вследствие того, что он состоит из отдельных наплавленных участков, это будет отрицательно сказываться на его эксплуатационных характеристиках.

Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки внутренних цилиндрических поверхностей изделий и повышения качества наплавленного слоя.

Это достигается тем, что способ индукционной наплавки включает нанесение на поверхность наплавляемого материала в виде шихты и нагревание индуктором материала и поверхности до их совместного расплавления, причем из шихты предварительно формируют, например, методом склеивания или спекания, полый цилиндр с длиной образующей, равной длине образующей цилиндрический поверхности, и с наружным диаметром, равным диаметру цилиндра, образованного поверхностью; сформированный цилиндр устанавливают внутрь цилиндрической полости, образованной цилиндрической поверхностью; устанавливают внутри индуктор; приводят изделие во вращение в вертикальной плоскости с совпадением оси вращения и продольной оси симметрии поверхности; включают индуктор; доводят сформированный цилиндр и поверхность до совместного расплавления; включают индуктор и продолжают вращение до затвердевания расплава, причем скорость вращения при наплавке выдерживают достаточной для предотвращения стекания расплава, а внутренний диаметр сформированного цилиндра выбирают из расчета получения требуемой толщины наплавленного слоя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: изделие 1, наплавляемая поверхность 2, направление вращения ω, ось вращения 3, цилиндр 4 из наплавляемого материала, толщина (С) наплавленного слоя, индуктор 5.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Изделие 1 с наплавляемой внутренней цилиндрической поверхностью 2 устанавливают в фиксатор (не показано) с возможностью их совместного вращения (ω) вокруг горизонтальной оси 3 с совпадением этой оси вращения с осью симметрии цилиндра, образованного поверхностью, внутрь цилиндра, образованного поверхностью, устанавливают предварительно сформированный из наплавляемого материала, например методом спекания или склеивания, полый цилиндр 4, имеющий наружный диаметр, равный диаметру цилиндра, образованного поверхностью, и внутренний диаметр, размер которого определяется из расчета требуемой толщины (С) наплавленного слоя. Внутрь цилиндра, образованного поверхностью, устанавливают индуктор 5; приводя изделие во вращение; включают индуктор, доводят наплавляемый материал и поверхность до их совместного расплавления; включают индуктор, продолжая вращение до застывания расплава.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет производить наплавку внутренних цилиндрических поверхностей изделий; причем за счет вращения изделия (наличие центробежной силы) наплавленный слой имеет равномерную толщину по всей наплавляемой поверхности, что снижает затраты на обработку наплавленного слоя; кроме того, процесс наплавки осуществляется не циклически, а непрерывно, что способствует образованию равномерного и равнопрочного слоя и способствует, тем самым, повышению его триботехнических характеристик и износостойкости изделия в целом.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости внутренних цилиндрических поверхностей изделий. Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки внутренних цилиндрических поверхностей. Способ индукционной наплавки включает нагревание индуктором наплавляемого материала в виде шихты и наплавляемой поверхности до их совместного расплавления. Из шихты предварительно формируют склеиванием или спеканием полый цилиндр. Длина образующей полого цилиндра равна длине образующей наплавляемой цилиндрической поверхности, а наружный диаметр равен диаметру внутренней цилиндрической поверхности. Затем внутрь изделия устанавливают индуктор и сформированный из шихты цилиндр. Осуществляют вращение изделия в вертикальной плоскости вокруг продольной оси симметрии внутренней цилиндрической поверхности. Включают индуктор и осуществляют совместное расплавление шихты и наплавляемой поверхности. Выключают индуктор и продолжают вращение до затвердевания расплава. В процессе наплавки изделие вращают со скоростью, выбранной из условия предотвращения стекания расплава, а величину внутреннего диаметра сформированного из наплавляемого материала цилиндра задают из расчета получения требуемой толщины наплавленного слоя. 1 ил.

Способ индукционной наплавки преимущественно внутренней, цилиндрической поверхности изделия, включающий нагревание индуктором наплавляемого материала в виде шихты и наплавляемой поверхности до их совместного расплавления, отличающийся тем, что из шихты предварительно формируют склеиванием или спеканием полый цилиндр, длина образующей которой равна длине образующей наплавляемой цилиндрической поверхности, а наружный диаметр равен диаметру внутренней цилиндрической поверхности, затем вовнутрь изделия устанавливают индуктор и сформированный из шихты цилиндр, вращают изделие в вертикальной плоскости вокруг продольной оси симметрии внутренней цилиндрической поверхности, посредством индуктора осуществляют совместное расплавление шихты и наплавляемой поверхности и после выключения индуктора продолжают вращение до затвердевания расплава, причем в процессе наплавки изделие вращают со скоростью, обеспечивающей предотвращение стекания расплава, а величину внутреннего диаметра сформированного из наплавляемого материала цилиндра задают из расчета получения требуемой толщины наплавленного слоя.