Устройство для наплавки трением Советский патент 1992 года по МПК B23K20/12 

(Л

с

тью профильной втулки, заклинивается в ее рабочем пространстве и приваривается к поверхности конуса, что препятствует нормальному протеканию процесса наплавки.

Другим недостатком устройства является ограниченный срок эксплуатации профильной втулки, обусловленный интенсивным износом ее конусной рабочей части разогретым до высокой температуры пластически деформированным металлом наплавочного прутка.

Целью изобретения является повышение производительности и качества наплавки железоуглеродистых сплавов, а также меди и ее сплавов на железоуглеродистую основу и повышение долговечности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для наплавки трением, содержащем приводной полый шпиндель, механизм зажима и подачи наплавочного прутка и сменную профильную прижимную втулку, имеющую со стороны рабочего торца внутреннюю конусную рабочую часть, переходящую в осевое цилиндрическое отверстие, поверхность конусной рабочей части профильной прижимной втулки в основании выполнена с переходом в плоскость, перпендикулярную Ьси цилиндрического отверстия, при этом образующие конусной поверхности выполнены под углом 18-22° относительно упомянутой оси, а высота конусной рабочей части втулки выполнена исходя из соотношения ,25 Дц.от.вт, где Дц.от.вт. - диаметр цилиндрического отверстия втулки, мм.

Такое конструктивное выполнение устройства для наплавки т|эением позволяет повысить производительность и качество наплавки железоуглеродистых сплавов, а также меди и ее сплавов на железоуглеродистую основу, кроме того, оно более долговечно. Это достигается благодаря тому, что выполнение указанным образом поверхности конусной рабочей части профильной . прижимной втулки в основании позволяет самопроизвольно распределяться металлу воротника по сечению рабочей части втулки в зависимости от степени его нагрева, т.е. металла, нагретый до более высокой температуры, как более пластичный, протекает дальше по высоте сечения, подпираемый слоями менее нагретого и потому менее деформированного металла. В свою очередь, это увеличивает удельное давление прутка на деталь в зоне воротника, что приводит к интенсификации процесса переноса наплавляемого металла на деталь в зоне воротника, а это вызывает интенсификсацию процесса переноса наплавляемого металла на деталь, одновременно улучшая их взаимное сцепление. Выполнение образующих конусной поверхности под углом 18-22° относительно оси цилиндрического отверстия втулки позволяет до минимума снизить силу трения, т.е. величину усилия взаимодействия движущихся частиц пластически деформируемых слоев металла с поверхностью конуса, и избежать приваривания этих слоев к поверхности втулки. Уменьшение этого угла приведет к заклиниванию деформированных слоев наплавочного прутка в зазоре между образующей конуса и поверхностью детали, а увеличение - к значительному абразивному износу профиля втулки и выходу ее из строя. При ,этом при выдавливании металла воротника в зазор между упомянутой плоскостью и деталью одновременно с плавлением его нижних контактных слоев осуществляется направленное пластическое деформирование верхних уже закристаллизовавшихся слоев по всей их ширине одновременно, что способствует получению более плотной и однородной структуры наплавленного металла с высокой степенью чистоты его наружной поверхности. Выбор высоты конусной рабочей части втулки согласно указанному соотношению обеспечивает после осадки полное заполнение полости рабочей части втулки прогретой частью прутка, выдвинутой из осевого цилиндрического отверстия втулки. Увеличение высоты рабочей части втулки приводит к утолщению металла воротника и снижению удельного давления на его периферии и ухудшению качества наплавки, а ее уменьшение - к выходу части металла воротника за пределы втулки и соответственно к ухудшению качества наплавки.

На чертеже изображено устройство для наплавки трением, разрез.

Устройство для наплавки трением состоит из приводного полого шпинделя 1, механизма 2 зажима и подачи наплавочного прутка и закрепленной на нижней конце шпинделя 1 кольцевой оправки 3 со сменной профильной прижимной втулкой 4, имеющей со стороны рабочего торца внутреннюю конусную рабочую часть 5, переходящую в осевое цилиндрическое отверстие 6. Поверхность конусной рабочей части профильной прижимной втулки 4 в основании выполнена с переходом в плоскость 7, перпендикулярную оси цилиндрического отверстия 6, при этом образующие конусной поверхности выполнены под углом 1822° относительно упомянутой оси. Угол наклона образующих конусной поверхности ответствует двойному углу трения между

металлом втулки 4 и металлом наплавочного прутка (например, угол трения пары латуньсталь 9°, пары бронза - сталь 9°, пары чугун - сталь . Высота Н конусной рабочей части 5 втулки 4 определяется из соотношения ,25 Дц.от.вт..

Устройство работает следующим образом.

Наплавочный пруток 8 вставляют внутрь шпинделя 1 так, чтобы его конец выступал из втулки 4 на 18-20 см, зажимают с помощью механизма 2 и включают привод его вращения (не показан). Вращающийся наплавочный пруток 8 приводят в контакт с поверхностью наплавляемой детали 9 и прижимают с определенным усилием (как правило, 0,7-0,8 расчетного рабочего уси лия). Как только торец прутка 8 прогреется до необходимой температуры (10001100 С), на нем начнет образовываться воротник 10, т.е. выдавленный из зоны контакта слой пластически деформированного металла прутка. В этот момент величину усилия прижима прутка 8 доводят до расчетной и производят осадку разогретого конца прутка 8, оставляя расстояние А между торцом втулки 4 и наплавочной деталью 9 в пределах 2-3 мм. Разогретый металл прутка при пластическом деформировании заполняет полость конусной рабочей чдстй втулки 4 и технологический зазор А между торцом втулки 4 и деталью 9, прижимай Металл воротника 10 к поверхности детали 9, и начинается процесс наплавки. При этом объем выступающей из втулки 4 части Мё-. талла прутка 8 будет равен сумме полости конусной рабочей части втулки 4 и объема технологического зазора А между торцом втулки 4 и поверхностью детали 9, т.е. VK.n.p. VK.non. + VT.S.. где VK.n. - объе|Л выступающей части конца прутка, мм , VK.nofl. - объем конусной полости рабочей части втулки, не занятой телом наплавочного прутка, мм ; VT.S. - объем технологического зазора между торцом втулки и поверхностью детали, мм. Например, при Оц.от.вт. 20 мм, D 60 мм, Н 5ммиА 2 мм указанные объемы имеют следующие величины: Ут.з.;:5300 Ук.пол. 80 VK.np. 5300 + 980 6280 мм.

Следовательно, пластически деформированная разогретая часть прутка 8, заполнившая конусную полость рабочей части втулки 4 (Ук.пол.) и технологический зазор А (Vi.a.) будет постоянно поджиматься дополнительно поступающими разогретыми слоями металла. В результате этого металл

воротника 10 начинает выдавливаться из зазора А, растекаясь по поверхности детали в радиальном направлении от оси вращения прутка 8, зачищая эту поверхность от загрязнений и окислов и подготавливая к качественному проведению процесса наплавки.

Предложенное устройство для наплавки трением по сравнению с известными более долговечно и позволяет повысить

производительность и качество процесса наплавки благодаря исключению интенсивного износа отдельных элементов устройства и обеспечению непрерывности процесса. Формул а изобретения

Устройство для наплавки трением, содержащее приводной полый шпиндель, механизм зажима и подачи наплавочного прутка и сменную профильную прижимную втулку, имеющую со стороны рабочего торца внутреннюю конусную рабочую часть, переходящую в осевое цилиндрическое отверстие, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества наплавки железоуглеродистых

сплавов, а также меди и ее сплавов на железоуглеродистую основу и повышения долговечности устройства, поверхность конусной рабочей части профильной прижимной втулки в основании выполнена с переходом в

плоскость, перпендикулярную оси цилиндрического отверстия, при этом образующие конусной поверхности выполнены под углом 18-22° относительно упомянутой оси, а высота конусной рабочей части втулки выполнена исходя из соотношения Н 0,25 Дц.от.вт., где Дц.от.вт. - диаметр цилиндрического отверстия втулки, мм.

Ю

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для ремонтно-восстановительной и износостойкой плоскостной наплавки цветными и черными металлами. Цель изобретения - повышение производительности и качества процесса наплавки, а также долговечности устройства. Образующие внутренней конусной рабочей поверхности профильной прижимной втулки в основании выполнены с переходом в плоскость, перпендикулярно оси цилиндрического отверстия, и наклонены под углом 18-22° относительно упомянутой оси. Высота конусной рабочей части втулки определяется из заданного соотношения. Снижается интенсивность износа элементов устройства, обеспечивается непрерывность процесса. 1 ил.'