Способ подготовки поверхности деталей Советский патент 1992 года по МПК C23C4/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газотермическим методам нанесения покрытий, например, при ремонте и восстановлении деталей из закаленной стали.

Известен способ подготовки поверхности, включающий электроконтактную наплавку металла на поверхность вибрирующим электродом.

Недостатком такого способа является необходимость дополнительной зачистки поверхности перед газопламенной обработкой с целью удаления поверхности окисной пленки, низкая прочность сцепления.

Известны также способы подготовки поверхности, включающие нанесение на поверхность детали канавок или накатки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки поверхности, заключающийся в выполнении на поверхности детали полукруглой резьбы с последующей-накаткой роликом для осуществления

пластической деформации их нагруженных слоев.

Недостатком известного способа является большой расход напыляемого материала, невозможность нарезания канавок и резьбы на закаленных поверхностях деталей.

Цель изобретения - повышение прочности сцепления и сокращение расхода напыляемого материала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе подготовки поверхности деталей, преимущественно из закаленной стали перед нанесением покрытий напылением, включающем создание рельефа из чередующихся впадий и выступов, с последующей прикаткой вершин, рельеф формируют механической обработкой поверхности детали инструментом с профилем, соответствующим профилю углублений, и пропусканием в месте контакта нструмента и детали электрического тока до местного оплавления по10

С

4 СЛ 00

О

Р° ю

следней, при давлении инструмента 50-80 кгс/см2 и перемещении его по винтовой линии.

Прикатку вершин осуществляют при пропускании электрического тока в месте контакта инструмента и детали до местного оплавления последней и давлении инструмента 30-40 кгс/см .

Поскольку рельеф в предлагаемом способе формируется выдавливанием и прикат- кой, а не нарезанием со снятием стружки, то получаемый профиль имеет больший диаметр без снятия стружки, следовательно, при напылении поверхности детали до требуемого размера расходуется меньше металлического порошка, что существенно сокращает время и стоимость восстановления деталей.

Известным способом при твердости поверхностного закаленного слоя более 35 HRC аналогичный результат подготовки поверхности может быть достигнут только за счет проведения дополнительных операций, например предварительного отжига.

Пример реализации способа.

Производилось восстановление изношенной шейки вала дополнительной коробки перемены передач трактора ДТ-75 М. Вал изготовлен из стали 45 (ГОСТ 1050-74) и закален до твердости HRC 50 на установке ТВЧ на глубину 1,5-3,5 мм,

Для выдавливания применяли инструмент, представляющий собой ролик из твердосплавного материала ВК 8 с профилем наружного диаметра, соответствующим в конкретном случае профилю метрической резьбы с углом при вершине, равным 60°. Радиус закругления вершины ролика на ширине 0,2 мм делается для того, чтобы исключить образование стружки при выдавливании

На деталь и инструмент подавался ток силой 450-500 А при напряжении 2-6 В, давление инструмента на деталь составляло 50- 80 кгс/см . Обработка велась за один проход при скорости подачи инструмента 3-6 м/мин и шаге выдавливания 1,5 мм.

Прикатка производилась также за один проход цилиндрическим твердосплавным роликом, имеющим двустороннюю фаску с углом к цилиндрической поверхности в 15°. Сила тока при обработке составляла 450 А, давление инструмента на деталь 30-40 кгс/см2, шаг и скорость подачи инструмента аналогичны режиму выдавливания.

Газопламенная наплавка проводилась с напылением порошка марки ПГ-ХН80СРЗ при размере частиц 30-100 мкм и производительности его подачи 1,5-2,5 кг/ч. Расстояние горелки от детали при напылении в

пределах 100-150 мм, давление кислорода 0,3-0,45 МПа, пропана 0,005 МПа.

Наибольшая прочность сцепления наплавленного металла с деталью достигается при оптимальном соотношении ширины зазоров между профилями рельефа после обработки и шагом выступов S. С ростом ширины зазоров уменьшается заклинивающее действие подготовленной накатки, но

увеличивается активное сечение напыленного слоя. Практически замер ширины зазора I между деформированными выступами затруднен, поэтому на основании зависимости (3),

где «5 d2-d3 величина прикатки вершин: d2 - наружный диаметр поверхности после выдавливания;

ds- наружный диаметр поверхности после прикатки вершин, т.е. на основании взаимосвязи параметров замка прикатанного выступа и величины прикатки 5 /2, можно построить зависимость прочности сцепления гсц отд , т.е.г Сц f(5 ), имеющую в общем случае экспоненциальную форму, и

на основании этой зависимости выбирать оптимальные параметры обработки детали при подготовке ее поверхности к напылению.

Предложенный способ позволяет повысить прочность сцепления напыляемых материалов с металлом основного изделия, существенно снижает расход дорогих металлических порошков. Сравнительные данные способов подготовки поверхности

приведены в таблице.

Экономия порошка на одно изделие составляет 52 г на сумму 0,496 руб., экономическая эффективность предлагаемого способа 0,24 руб. на деталь. При этом значительно возрастают технические параметры восстановленного вала. Годовая экономическая эффективность нового способа при восстановлении 800 валов составляет 192 руб. Расчеты выполнены на

примере восстановления валов в условиях Карсунского ремонтно-технического предприятия Ульяновской области.

Формула изобретения

1. Способ подготовки поверхности деталей, преимущественно из закаленной стали, перед нанесением покрытий напылением, включающий создание рельефа из чередующихся впадин и выступов с последующей прикаткой вершин, отличающийся тем,

что, с целью повышения прочности сцепления покрытий и уменьшения расхода материала, рельеф формируют механической обработкой поверхности детали инструментом с профилем, соответствующим профилю

углублений, и пропусканием в месте контакта инструмента и детали электрического тока до местного оплавления последней при давлении инструмента 50-80 кгс/см2 и перемещении его по винтовой линии.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что прикатку вершин осуществляют при пропускании электрического тока в месте контакта инструмента и детали до местного оплавления последней и давлении инструмента 30-40 кгс/см .

Использование: для ремонта и восстановления деталей из закаленной стали. Сущность изобретения: для получения прочного сцепления покрытий на поверхности деталей из закаленной стали на ней предварительно формируют рельеф механической обработкой поверхности детали инструментом с профилем, соответствующим профилю углублений, и пропусканием в месте контакта инструмента и детали электрического тока до местного оплавления последней при давлении инструмента 50-80 кгс/см2, и перемещении его по винтовой линии. После этого осуществляют прикатку вершин с пропусканием тока в месте контакта инструмента и детали до местного ее оплавления при давлении 30-40 кгс/см . 1 з.п.ф-лы, 1 табл.