Способ восстановления деталей Советский патент 1993 года по МПК B22D19/06 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам восстановления изношенных деталей наплавкой жидким металлом.

Известные способы наплавки изношенных деталей жидким металлом включают предварительную механическую обработку для удаления выступов на восстанавливаемой поверхности - концентраторов напряжений (авт. св. Г 1222МО, кл. В 22 П 19/00), что приводит к усложнению и удорожанию процесса. Нагрев деталей перед наплавкой до температуры близких к температуре плавления требует использования сложного и дорогого нагревательного оборудования и мер по предохранению восстанавливаемой поверхности от окисления (авт. св. N401182, кл. В.23 К . Подплавление поверхности заготовок во время наплавки различными экзотермическими об

л

мазками нежелательно, когда необхо- -ш димо добиться высокого качества на- плавляемого слоя (авт. св. № 1258602, кл, В 22 D 19/00)0,

В качестве прототипа выбран способ восстановления деталей (авт„св. И 26113,. кл. В 22 г 19/00, 1968), 00 включающий обработку поверхности за- О готовки, установку и заливку ее рас- N0 плавом в литейной Форме. Недостат- 00 ком этого способа является продолжи- тельность процесса и ограниченность его применения.

Целью изобретения является сокра- щение времени процессл восстановле- () ния и расширение его технологических возможностей,,

R способе восстановления деталей, включающем обработку поверхности заготовки, установку и аливку ее расплавом в литейной формп, согласно изобретению, обработку зтготовки ведут с погружением в перегретый на 10.„.100°С расплав металла в ковше с одновременным ее перемещением и. вибрациейj и выдержкой на воздухе до образования потемневшей шлаковой корки, удаляемой непосредственно перед установкой заготовки в литейную форм

Использование вибрации и перемеще .ний заготовки в объеме ковша дает возможность ускорить нагрев и оплавление в 2-3 раза. Кроме того, целенаправленные перемещения (вращения) или вибрации заготовки дают возмож - ность локализовать на поверхности за готовки зоны преимущественного оплавления. О скорости тепловых процессов можно судить по скорости изменения температуры расплава, которая для заготовки в 100 кг с вибрацией в 10- тонном ковше составляют не меньше 10°С/мин, а без нее - С/мин. Оплавление такого образца с вибрацией заметно уже после 2,0 мин, без вибрации - через 5 мин и более. Для бы- строго удаления подплавленного раз- упрочненного слоя ла поверхности, погруженной в расплав заготовки, вибрация должна иметь характер серий ударов с частотами 1-20 Гц„ При час- тоте электрогидравлического вибратора 8 Гц стокилограммовая заготовка оплавляется на 10 кг за 3 мин.

Так как теплота расплава расходуется на нагрев заготовки и ее плав- ление, то, чтобы не допускать переохлаждения расплава ниже температуры разливки, его перегревают на 10... 100 С в зависимости от веса заготовки и времени ее выдержки в ковше Нижний предел перегрева обусловлен тем, что даже при минимальном поглощении теплоты расплава заготовкой небольшого веса температуры расплава понижается за счет нагрева вибрирую- щей штанги, на которой погружают электрод. Исходя из того, что минимальное время погружения приблизително равно 0,5 мин, практически для десятитонного ковша с расплавом стали

достаточное время перегрева при использовании нефутерованной стальной штанги равно 10°С0 Максимальный перегрев - 100 С обусловлен возможностями используемого печного оборудования, стойкостью Футеровки ковшей и потерями тепла при выпуске. Причем для наплавки целесообразно использовать объемы ковшей не превышающие

Q g 0 5 0

с 0 5

0

5

30 тонн, т.е„ те ковши, которые вмещают разовый выпуск металла из наиболее- распространненых типов плавильных печей.

Извлекаемая из ковша после оплавления заготовка всегда проходит через шлак, при этом на ее поверхности намораживается слой шлака, который, охлаждаясь на воздухе, превращается в твердую потемневную корку„ Толщина этой корки в зависимости от марки шлака, его температуры и других внешних условий может быть в пределах 1-20 мм„ В твердом состоянии корка очень хрупкая, поэтому без труда удаляется перед наплавкой постукиванием по ней молотком или ударным встряхиванием заготовки. В данном случае шлаковая корка предохраняет оплавленную поверхность от окисления и охлаждения, поэтому ее необходимо удалять непосредственно перед операцией наплавки. Продолжительность выдержки заготовки лимитируется лишь готовностью следующей операции, так как шлаковая корка темнеет сразу, через 15-30 с после извлечения заготовки из ковша. Отбивка темной корки обнажает раскаленную поверхность заготовки, которую во избежание окисления и охлаждения следует наплавлять сразу. Охлаждение заготовки в шлаковой корке до комнатной температуры показало, что оплавленная поверхность не имеет следов высокотемпературной коррозии, а имеет металлический блеск и узорчатый микро- рельесЬ - результат выплавления эвтектической составляющей сплава.

Погружение в расплав перед наплавкой в каждом конкретном случае может быть использовано для нагрева заготовки, очистки и подплавления поверхности, оплавления с целью придания необходимых размеров и формы заготовки, оплавления с целью удаления дефектного слоя0

Восстановление деталей производят по следующей технологии.

Металл до наплавки и оплавления перегревают в печи выше температуры разливки на температуру ДТ, равную

UT VTЈ + ЛТВ,

где VT - скорость падения температуры при оплавлении заготовки, С/мин; Ј - время оплавления;

ь потери температуры при выпуске стали.

Металл выливают из печи в ковш, в который опускают заготовку, закрепленную на вибрационном устройстве,, Включают вибратор, производя одно- временные перемещения заготовки по объему ковша0 После завершения оплавления вибрацию прекращают, а заготовку извлекают иерея слой шлака н воздух. Отбивают потемневшую корку шлака и производят наплавку, заполнением зазора между заготовкой и литейной Формой жидким металлом„

П р и м е р0 Восстанавливали деталь - цилиндрический волновод для виброимпульсной обработки расплавов, длиной 2 м, 0Н60 мм с насадкой на свободном конце ф мм и длиной 200 мм. Процесс наплавки был встроен в технологию разливки стали в литейном цехе таким образом, что при подаче одного 10-тонного ковша с металло восстанавливался один волновод. При этом волновод погружают в ковш с растемпературой

плавом литейной стали с 1бОО°С на глубину 0,5 м насядкой на шлак,, С частотой 8 Гц и энергией в электрическом импульсе 5 кПж включают электрогидравлический вибратор, к которому непогруженной частью закреплен волновоДо Вибрируют в течение 3 минут, производя- также пере- мещение волновода по глубине. В результате температуру металла понижают до 1570°С0 Изношенная насадка волновода оплавилась до jzH60 мм. При таком размере удобно восстанавливать волновод в открытой литейной форме. После того как волновод вынули, его выдерживают на воздухе до потемнения шлаковой корки (2-3 мин). За это время литейную форму, выполненную по форме насадки волновод т, заполняют жидким металлом (из этого же или другого ковша). В отверстие формы под ф 1бО мм после отбивки шлаковой корки, опускают разогретый волновод до

30

35 40 45 50

8223726

требуемого уровня (возможен также подъем формы с жидким металлом к неподвижному волноводу). Излишек ме- - талла вытесняется в кольцевое углубление на форме. После остывания волновод извлекают из формы и омищают. Восстановленный таким образом волновод был в рабочем состоянии, так как

JQ не требовал дальнейшей механической обработки. По своим служебным свойствам он приближался к цельному волноводу и превосходил волновод, для ремонта которого применялась сварка.

15 Предлагаемый способ по сравнению с прототипом и аналогами за счет под- плавления заготовки обеспечивает более высокое качество наплавки, обеспечивая возможность прогревать по20 верхность заготовки за 3-5 мин до температур, близких к температуре плавления сплава детали с минимальным окислением оплавленной по- верхности0 При этом поднимается верхняя граница интервала температур активной диффузии на границе: поверхность заготовки - наплавляемый металл 0 Кроме того, качество наплавки повышается за счет растворения и вымывания примесных и легкоплавких фаз с поверхности заготовки (травление в расплаве).

25

Формула изобретения

Способ восстановления деталей, включающий обработку поверхности заготовки, установку и заливку ее расплавом в литейной форме, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени процесса восстанов- ления и расширения его технологических возможностей, обработку ведут погружением в перегретый на 10-100°С расплав металла в ковше с одновременным ее перемещением и вибрацией и выдержкой на воздухе, до образования потемневшей шлаковой корки, удаляемой непосредственно перед установкой заготовки в литейную форму.

Использование: в литейном производстве, в частности в способах восстановления изношенных деталей наплавкой жидким металлом. Сущность: восстанавливаемую заготовку перед установкой и заливкой ее расплавом в литейной форме обрабатывают погружением в перегретый на 10.. И 00 С расплав металла в ковше с одновременным ее перемещением и вибрацией, и выдержкой на воздухе до образования потемненной шлаковой корки, удаляемой непосредственно перед установкой заготовки в литейную форму.