Способ наплавки металла на деталь Советский патент 1983 года по МПК B22D19/00 B22D27/02 

(Л

с

СПОСОБ НАПЛАВКИ.МЕТАЛЛА НА ДЕТАЛЬ, включающий подготовку поверхности детали, нагрев и заливку литейной форгла с деталью жидким металлом при включенном индукторе, о т и ч а ю щ и и с я тем, что, с це- ; лью улучшения соединения наплавляемого металла с деталью и уменьшения уровня остаточных напряжений в приграничном слое, в период заливки жидкого металла, его затвердевания и охлаждения до температур перехода Металла из пластичного в упругое .состояние на индуктор подают ток с частотой, большей резонансной частоты детали на 3-8%.

ND

да :о 4 vj ; Изобретение относится к литейному производству, в частности к наплавка и восстановлению леталей жидким металлом. Известен способ наплавки рабочих поверхностей деталей жидким металлом заключающийся в установке в форму за готовки, предварительно нагретой в вакууме, с последующей заливкой жидкого металла; в предварительной зачистке и офлюсовывакии наплавляемой поверхности, нагреве ее индуктором и заполнении полости жидким металлом; в наплавке рабочих поверх ностей электрошлаковым способом и ;др. И ; Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к :предлагаемому является способ наплавки металла на деталь, заключающийся в том, что, с целью повышения качества наплавки за Счет бесконтактного возбуждения упругих колеба ний в жидком металле на поверхности наплавляемой детали, на электромагнитное поле высокой частоты накладьавают электромагнитное поле постоянного тока. Поверхность детали предварительно подготавливают к напЯавке, нагревают и заливают жидким металлом {jZj . К недостаткам данного способа на плавки следует отнести то, что прил жение электромагнитных полей высоко частоты и постоянного тока на жидкцК металл, наплавляемый на рабочую поверхность деталей не всегда оказы вает положительное влияние на форми рование переходной зоны. Величины электромагнитных полей не ограничены по величине и поэтому в большей части их влияние оказывается недост точным для воздействия на металлы с целью улучшения качества переходной зоны. Кроме того, приложение таких полей не оказывает заметного влияни на снижение уровня остаточных напря жений в полученных биметаллических отливках. Цель изобретения - улучшение сое динения наплавляемого металла с деталью и уменьшение уровня остаточны напряжений в приграничном слое. Поставленная цель достигается те что в способе наплавки на деталь, включающем подготовку повер ности детали, нагрев ее и заливку литейной формы с размещенной в ней деталью жидким металлом при включен нoм индукторе, в период заливки жид кого металла, его затвердевания и охлаждения до температур перехода Металла из пластичного в упругое состояние на индуктор-подают ток с частотой, большей резонансной частоты детали на 3-8%, Известно, что если проводить заливку жидкого металла в Форму и одновременно подавать на высокочастот ный индуктор ток, то под влиянием синусоидального высокочастотного электромагнитного поля жидкий металл получает колебательное движение относительно наплавляемой поверхности детали Это способствует очистке этой поверхности и улучшает сварку наплавляемого металла с основой. Предлагаемый способ наплавки деталей основан на том, что, прежде всего, в период заливки жидкого металла в форму на индуктор подается ток с частотой близкой к резонансной частоте наплавляемой детали. При этом происходит значительное повышение подвижности. Это способствует лучшей очистке наплавляемой поверхности и сцеплению с ней залитого металла. Рекомендация по подводу резонансной частоты наплавляемой детали на 3-8% заключается в том, что в процессе затвердевания наплавляемого Металла резонансная частота увеличивается на величину равную 3-8% от величины резонансной частоты наплавленной детали. 3% являются минимальной величиной, а 8% - максимальной величиной увеличения резонансной частоты детали. Если наплавляемая деталь сложной конфигурации, то каждый элемент детали имеет свою резонансную частоту. В этом случае следует использовать резонансную частоту наплавляемой поверхности детали. Для уменьшения уровня остаточных напряжений в наплавленных деталях продолжают подавать на индуктор ток с резонансной частотой детали до температур перехода металла из пластичного в упругое состояние. Так как для наплавки деталей обычно используют сплавьз с большим коэффициентом термического расширения, чем основной металл, то в переходной зоне получается значительный уровень остаточных напряжений. При охлаждении деталей от температур затвердевания до температур перехода наплавленного сплава из пластичного в упругое состояние и подводе к индуктору тока с частотой, соответствукядей резонансной частоте детали, наблюдается значительное снижение уровня напряжений, за счет повышенной подвижности атомов в наплавленном слое сплава и в переходной зоне. Если в таком режиме продолжать до полного охлаждения детали, то величина образующихся временных напряжений часто превышает предел прочное ти наплавленного сплава и в этом случае образуются трещины. Поэтому прекращают подачу на индуктор тока с резонансной частотой детали при температуре перехода наплавленного

сплава из пластического в упругое состояние.

Исследование влияния способа прототипа .и предлагаемого способа наплавки деталей на качество переходной зоны и уровень остаточных напряжений в наплавленных деталях проводили в условиях литейного цеха опытного производства ИПЛ АН Украин-ской ССР при восстановлении тракой гусеничных тракторов,В качестве.форм используется спекающаяся смеь, которая спекается от тепла, выделяемого нагретой поверхностью детали. Для нагрева используют индуктор петлеобразной формы. Изменение частоты проводят регулятором типа РНТО.

Полученные результаты показывают, что по сравнению со способом-прототипом предлагаемый способ наплавки деталей позволяет получить переходную зону без дефектов и неспаев и уменьшить уровень остаточных напряжений в дeдaляз в зоне наплавки с 272-297 МПа до 129-141 МПа. Kpcwe того, установлено, что наплавку можно проводить без зачистки наплавляемой поверхности до металлического блеска и офлюсовывания ее. При приложении электромагнитного поля в течение всего охлаждения отливки до комнатной температуры в болыоинстве случаев в наплавляемом.сплаве образуются микротрещины. Аналогичные результаты получены при наплавке деталей другой конфигурации.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа составляет 64,9-71,2 р на 1 т наплавляемых или восстанавливаемых деталей за счёт упрощения подготовки наплавляемой поверхности, ликвидации неспа20 .ев и дефектов в переходной зоне и

уменьшения уровня остаточных напря. жений в 1,8-2,1 раза.