Способ восстановления деталей Советский патент 1991 года по МПК B23P6/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при восстановлении деталей, преимущественно металлургического оборудования.

Целью изобретения является повышение качества восстановления.

Способ осуществляется следующим образом.

На изношенную поверхность восстанавливаемой детали наплавляют слой металла известным способом. После наплавки производят механическую обработку и последующее пластическое деформирование наплавленного слоя на 20-30%, после чего осуществляют отдых при 320-330°С. Механическая обработка перед пластическим деформированием позволяет обеспечить большую однородность деформирования наплавленного металла. За критерий деформирования принимается повышение

твердости наплавленного металла на 20- 30у0 Деформирование производят обкаткой роликом или непосредственно в рабочем агрегате при температуре работы изделия. В процессе деформирования происходит упрочнение детали за счет наклепа, а также превращение остаточного аустенита в бездиффузионный мартенсит, обладающий высокой твердостью и хрупкостью. Последующая термообработка (отдых) позволяет уменьшить остаточные напряжения, уменьшить твердость, повысить ударную вязкость. Отдых производят путем нагрева до 310-330°С со скоростью, определяемой формулой

О

ю

СП

о

± VI

,-000140

3С/ч;

(1)

WH 100 -е

где ш н - скорость нагрева, е - число 2,73; D - диаметр или толщина изделий, мм.

Причем время выдержки при отдыхе тоже устанавливают исходя из соотношения

tB 3,4-e° 00084D,(2)

где tB - время отдыха, ч;

D - диаметр или толщина изделия, мм. Последующее охлаждение осуществляют со скоростью 5-10 °С/ч.

Производились исследования влияния параметров технологической обработки по способу восстановления на свойства наплавленного металла, статистическая обработка которых позволила получить формулы скорости нагрева и времени отдыха.

Результаты исследований сведены в табл.1-3.

Предварительно производилась наплавка пластин размером 150х 250 различной толщины (15-150 мм), при этом толщина наплавленного слоя составляла 20-25 мм. Наплавка производилась на автомате А- 384МК, оснащенном приставкой для наплавки расщепленным электродом и источником питания ВДМ-1601. Наплавка производилась расщепленным электродом проволоками НП-ЗОХГСА и СВ-10Х11ВНМФ диаметром 5 мм под флюсом АН-20С на режимах: сварочный ток 850-900А; напряжение на дуге 34-36В; скорость наплавки 30 м/ч; температура подогрева 400°С. Наклеп образцов производился после наплавки или после предварительной механической обработки в зависимости от выбранного способа на пневматическом молоте. Степень деформации определялась по приросту твердости с помощью твердомера ПМТ-4. После наклепа осуществлялся отдых пластин в печи при 300-350°С. Время выдержки при данной температуре и скорости нагрева определялось по формулам (1) и (2). Затем из наплавленного металла механическим путем изготавливались образцы для испытаний на контактную усталость и ударную вязкость. Испытания на контактную -усталость производились на машине МКВК при нормальных контактных напряжениях в 650 МПа.

Температура отдыха 310-330°С является оптимальной, так как при меньшей температуре механические свойства полностью не восстанавливаются, а при большей температуре начинается процесс рекристаллизации и распада мартенсита, приводящий к снижению твердости наплавленного слоя.

Деформированный наплавленный металл при указанных температурах и времени приобретает механические характеристики, не свойственные ему в исходном и наклепанном состояниях: ударная вязкость повышается на 10-20% по сравнению с исходной и на 30-40% по сравнению с наклепанным состоянием. Это приводит к повышению эксплуатационных свойств восстановленного изделия. При выдержке менее tB 3,4 -ене успевают пройти восстановительные процессы и не достигаются оптимальные свойства. При выдержке более

10 ч начинается укрупнение зерна и падение свойств. Кроме того, время выдержки зависит от геометрических размеров изделия. Так, для детали диаметром 1600 мм термическая активация на глубине 10 мм происходит замедленно вследствие рассеивания тепловой энергии и при выдержке 2 ч не обеспечиваются оптимальные свойства.

При быстром охлаждении наблюдается ухудшение свойств - повышение твердости,

снижение ударной вязкости. При замедленном охлаждении (до 10 сут) происходит монотонный рост зерна, что также приводит к ухудшению свойств. Экспериментально определено, что оптимальная температура замедленного охлаждения 5-10°С/ч.

При деформировании металла более 30% образуются микротрещины и восстановления свойств нельзя достичь.

При деформировании менее 20% наступает только частичное улучшение, что не оправдывает затраты на производство наклепа, нагрева и выдержки.

П р и м е р 1. Восстанавливается ролик моталок НШС-2000 диаметром 400 мм. Наплавка производится с предварительным подогревом до 400°С проволокой ГП- 25Х5МФС под флюсом на режимах: сила тока 350-380А; напряжение 32-36В; скорость наплавки 30 м/ч. Наплавка производится на установке УММ-10. По окончании наплавки осуществляется замедленное охлаждение ролика. Затем производится механическая обработка ролика на токарном станке с последующим пластическим деформированием наплавленного металла роликом. Обкатку проводят роликом диаметром 150 мм с шириной рабочей части 10 мм при нагрузке 2500 Н. Последующий отдых осуществляется в электропечи при 320- 330°С в течение te 3,4 е6 0008 40° 4,75 ч со скоростью нагрева WH 100-е -а°°14 400 57°С/ч и скоростью охлаждения 5°С/ч,

П р и м е р 2. Восстанавливается опорный валок диаметром 1600 мм НШС-2000.

Наплавка производится на вальцешлифо- вальном станке КЖ-9704. Наплавку производят расщепленным электродом проволоками Нп ЗОХГСА и Св -10Х11ВНМФ диаметром 5 мм под флюсом АН-20С на режимах: сила тока 850-900А; напряжение 34- 36В. скорость наплавки 30 по окончании наплавки и полного охлаждения валка осуществляется механическая обработка валка. Пластическое деформирование производят в клети НШС-2000 в течение 5-10 мин при нагрузке 3 -10 Н. Затем осуществляется отдых валка в термокожухе на валыдешлифовальном станке на режимах температура отдыха 320 330°С; время выдержки te « 3,4е0 °°084 1600 13ч, скорость нагрева ад, ЮОе 0 0014 М60° 10,6°С/с, скорость охлаждения 5°С/ч.

После этого валок эксплуатируется в НШС-2000.

Использование предлагаемого способа восстановления деталей металлургического оборудования позволяет существенно улучшить качество восстановленных деталей.

Формула изобретения

Способ восстановления деталей, включающий наплавку, термообработку,

механическую обработку и упрочнение наплавленного слоя пластическим деформированием, отличающийся тем что, с целью повышения качества восстановления, после наплавки металла на изношенную поверхность . производят механическую обработку наплавленного слоя и последующее пластическое деформирование его на 20-30%, а термообработку производят путем нагрева детали до температуры 320- 330°С и выдерживают ее при этой температуре в течение времени

te 34-e °-00084D, где IB - время выдержки, ч, е - число 2,73;

D - диаметр или толщина детали, мм, причем нагрев детали проводят со скоростьюад, 100-е 00014D ,

где ад, - скорость нагрева детали, град/ч ; е - число 2,73;i

D - диаметр или толщина детали, мм.

Таблица

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при восстановлении деталей, преимущественно металлургического оборудования Цель изобретения - повышение качества восстановления. Изношенную поверхность наплавляют известным способом. Производят механическую обработку наплавленной поверхности. Проводят упрочнение наплавленного слоя деформированием на 20- 30%. Затем деталь нагревают со скоростью Шн 100 е ° 00140°С/ч до температуры 320-330°С и выдерживают ее при такой температуре в течение времени ta 3,4-е°-00о84С)ч где, D - диаметр или толщина детали, мм, е - число 2,73 Способ позволяет существенно повысить качество восстановленных деталей за счет повышения эксплуатационных свойств наплавленного слоя. 3 табл

Примечание. Время отдыха по формуле (2) для пластины толщиной мм

:Е-3.4 е

O.I

(Он ЮОе

- 0,00140

3,5 ч, а скорость 97°С/ч.

нагревало формуле (1)

Продолжение табл.1

формуле (2) для пластины толщиной м

3,5 ч, а скорость 97°С/ч.

нагревало формуле (1)

Примечание. Время отдыха по формуле (2) для пластины толщиной мм te 3,4 е «Л, 100е-ао0140 97°С/ч.

0.00084D

3,46| скорость нагрева по формуле (1)

со