Способ односторонней непрерывно-последовательной индукционной наплавки Советский патент 1993 года по МПК B23K13/01 

.Изобретение относится к сварке, в частности к технологии индукционной наплавки поверхностей изделий значительной толщины (свыше 20-30 мм).

Целью изобретения является повышение качества наплавки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе односторонней непрерывно-последовательной индукционной наплавки, при котором размещают на наплавляемой детали шихту, расплавляют ее за счет тепла, выделяемого поверхностью наплавляемой детали, перемещаемой относительно токо- пррвода индуктора, состоящего из двух параллельных индуктирующих ветвей, согласно изобретения индуктирующие ветви выполняют в сечении в виде равнобедренного прямоугольного треугольника и располагают перпендикулярно направлению перемещения детали, грань, противо- лежающую прямому углу, одной из ветвей наклоняют к наплавляемой поверхности

под углом 25-35°, другой ветви - под углом . 10-20°, а расстояние между индуктирующими ветвями выбирают равным 2-4 размерам ширины противолежащих прямому углу граней.;/

На фиг. 1 дан общий вид индуктора; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4- принципиальная схема осуществления способа.

Способ односторонней непрерывно- последовательной индукционной наплавки реализуется с помощью индуктора, состоящего из токопровода 1, выполненного с двумя индуктирующими ветвями 2 и 3, шиногфовода 4 для подключения индуктора к ВЧ-генератору. Токопровод 1 снабжен штуцерами 5 для соединения с системой водоохлаждения. Поперечное сечение индуктирующих ветвей 2 и 3 представляет собой равнобедренный треугольник, вершина прямого угла является верхней точкой вет- ёей. Угол а наклона грани, противолежащей

Ј/ С

00

ел о VJ

00

рямому углу и проходящей через нижние очки ветвей составляет 25-35° у подогревающей ветви 2 и угол ($ наклона этой грани у оплавляющей ветви составляет 10-20°. Расстояние между индуктирующими ветвяи составляет 2-4 ширины грани, обращенной к поверхности наплавки. Угол при вершине прямоугольника является оптимальным, так как уменьшение этого угла снижает электрический КПД индуктора, а величение его более 90° ухудшает условия хлаждения индуктора.

Способ осуществляется следующим образом.

Деталь с нанесенным по всему упрочня- емому участку слоем шихты размещают под токопроводом 1 индуктора с зазором и перемещают с постоянной скоростью в направлении перпендикулярном индуктирующим ветвями 2 и 3, Индуктор подключают к высокочастотному генератору. В процессе нагрева в поверхностном слое детали со стороны, обращенной к индуктирующим ветвям 2 и 3, наводится электрический ток, вследствие чего металл разогревается, а так как ветви ориентированы относительно направляемой поверхности неодинаково, то образуется две зоны: зона предварительного подогрева под ветвью с наклоном грани под углом 20-35° к поверхности нагрева и зона догрева под ветвью с наклоном грани под углом 10-20°.

При двухзонном нагреве расширена нагреваемая зона наплавляемого участка, вследствие чего увеличивается время протекания металлургических процессов плавления. При данном ориентировании ветви подогрева под ней протекает процесс интенсивного нагрева необходимый на начальной стадии плавления. Конечная стадия плавления ведется при значительно меньших удельных мощностях и, следовательно, при меньшей температуре поверхности наплавляемой детали, не превышающей максимально допустимой. Оптимальными углами подогревающей ветви являются углы в пределах 25-35°. При угле наклона грани менее 25° наблюдается недостаточная интенсивность нагрева на большой ширине зоны нагрева. Превышение угла наклона более 35° приводит к ослаблению интенсивности нагрева под подогревающей ветвью и к снижению электрического КПД индуктора. Угол наклона доплавляющей ветви, лежащий в пределах 10-20° также является оптимальным, снижение угла менее 10° приводит к неравномерности нагрева в пределах зоны доплавления и снижению электрического КПД, а повышение угла наклона ведет к концентрации поля на выходе из

индуктора и снижению качества, так как происходит выдавливание расплава полем. Расстояние между ветвями принимается в пределах 2-4 ширины грани. При расстоянии меньше, чем 2 ширины грани происходит компенсация противоположно направленных токов, а повышение этого расстояния более 4-х граней приводит к снижению теплового КПД из-за возрастания

времени выдержки между предварительным подогревом и доплавлением.

Для обоснования выбора углов а И/3 наклона граней ветвей индуктора и расстояния d между ними были выполнены

токопроводы с параметрами углов, приведенными в таблице. Производили наплавку ножей отвалов бульдозеров, изготовленных из стали 15ХСНД толщиной 30 мм, твердым сплавом ПГ-С27. Использовали генератор

ВЧГЗ-160/0,066 с частотой 66 кГц. Ширина наплавляемого слоя 100 мм, толщина 2 мм. Ширина грани 12 мм.

Качество наплавки определяется размером диэлектрической зоны (зоны с пониженной твердостью, менее 50 НЯСэ) и равномерностью по толщине.

Из таблицы видно, что в примерах 2, 3. 4 и 7, 8 получены качественные покрытия при достаточной интенсивности нагрева с

образованием в наплавленном слое доэв- тектической зоны менее 30%.

Наилучшие показатели качества соответствуют оптимальным значениям углов наклона грани ветвей подогрева 25-35° и

доплавления 10-20° при расстоянии между ветвями равном 2-4 значениям ширины грани.

Таким образом, в процессе наплавки происходит непрерывно-последовательное

расплавление шихты от участка к участку вдоль всей упрочняемой поверхности. На выходе из индуктора расплав кристаллизуется, образуя износостойкое покрытие. Применение способа, обеспечивающе

го равномерный нагрев двумя зонами, способствует повышению качества наплавки. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ односторонней непрерывно-последовательной индукционной наплавки,

0 при котором размещают на наплавляемой детали шихту, расплавляют ее за счет тепла, выделяемого поверхностью наплавляемой детали, перемещаемой относительно токо- провода индуктора, состоящего из двух па5 раллельных индуктирующих ветвей, отличающийся тем. что, с целью повышения качества наплавки, индуктирующие ветви выполняют в сечении в виде равнобедренного прямоугольного треугольника и располагают перпендикулярно к направлению

перемещения детали, грань, противолежащую прямому углу, одной из ветвей наклоняют к,наплавляемой поверхности под углом 25-35°, другой ветви - под углом 1020°, а расстояние между индуктирующими ветвями выбирают равным 2-4 размерам ширины противолежащих прямому углу граней.

Использование: при индукционной наплавке изделий плоской формы значительной толщины. Сущность изобретения: ветви индуктора выполняет в поперечном сечении в виде равнобедренного прямоугольного треугольника. Угол наклона грани противолежащей прямому углу к плоскости наплавки составляет 25-35° для одной из ветвей и 10-20° - для другой ветви. Расстояние между индуктирующими ветвями составляет 2-4. ширины грани, 4 ил. 1 табл.

Фиг. 2

Ј-Б

Фиг.5

Фиг. 4