Способ изготовления биметаллических деталей Советский патент 1976 года по МПК B23P3/10 

Изобретение относится к области армагуростроения, преимущественно к изготовлению гидравлической и пневматической арматуры, и может быть использовано как при изготовлении новых деталей газонефтяНОЙ И нефтехимической арматуры, так и в ремонтном производстве. Известен способ изготовления биметаллических деталей запорных органов арматуры, при котором уплотнительное кольцо, пре варительно изготовленное из цветного сплава, завальцовывается или запрессовывается в специальную расточку стального корпуса детали за счет пластинчатой деформации в холодном ИЛИ горячем состоянии 13. Недостатком этого способа является отсутствие или потеря в процессе эксплуатации герметичности межщ- уплотнитель- ным кольцом И корпусом детали. Известен также способ изготовления биметаллических деталей путем наплавки трением слоя цветного металла или сплава на поверхность заготовки из черного металла с вращением заготовки и продольным перемещением пуансона 2. Такой способ не позволяет наллавить рабочий СЛОЙ цветного металла в ньиде кольца на торцовую поверхность стальной (чу- гунной) заготовки, так как происходит сварка трением заготовки с пуансоном в результате соприкосновения вращающейся заготовки на заключительной стадип процесса наплавки с выступающей частью пуансона. Целью изобретения является повышение качества биметаллического соединения между уплотнительным кольцом из цветного сплава и заготовкой из черного металла, повыщение за счет этого герметичности и надежности запорного органа арматуры, создание ВОЗМОЖНОСТИ использований весьма эффективного процесса наплавки трением, обеспечивающего значительный экономический эффект. Это достигается тем, что в процессе расплавления брикета на него одновременно воздействуют рабочим усилием, равным 3 кг/мм , за счет продольного перемещения пуансона, а затем на расстоянии, равном 1/4 высоты кольца это усипне снимают. Одновременно с наплавкой рабочего слоя цветного сплава в форме кольца вся торцовая поверхность заготовки покрывается тон ким сплошным слоем сплава, составляющим одно целое с кольцевым рабочим слоем, что в сочетании с высоким качеством соеди нения между основным и наплавленным металлами обеспечивает надежную герметичность данного элемента запорного узла арматуры. Наличие тонкого сплошного слоя цветного сплава между заготовкой и пуансоном предохраняет их от соприкосновени в процессе трения, что обеспечивает эффективное проведение процесса наплавки трением и повышение стойкости пуансона. На чертеже показано устройство для реализации предлагаемого способа. Наплавляемую заготовку 1 (из стали или чугуна) диаметром Д устанавливают в приспособление 2, ограниченное торцовой поверхностью заготовки и внутренней цилин рической поверхностью приспособления, и засыпают необходимое количество стружки наплавляемого сплава. Стружка используется яз отходов производства и в случае необходимости предварительно подвергается магнитной сепарации для удаления примесей черного металла. Затем в приспособление вводят рабочую часть пуансона 4 диаметром Д, закрепленного в приводном устройстве. После этого стружку подвергают пред варительному уплотнению под давлением 3 кг/мм с помощью пуансона 4, в результате чего образуется плотный брикет. Для проведения процесса наплавки приспособление 2 закрепляют неподвижно, заготовку 1 приводят во вращение со скоростью V 4 - б м/сек, а пуансон 4 поступательно перемещают вдоль оси вращения заготов ки в направлении наплавляемой поверхности В результате совмещения указанных движений на поверхности трения заготовки создается рабочее давление и начинается интенсивное тепловыделение от трения заготовки о брикет. Под действием выделившегося тепла брикет расплавляется и, находясь под давлением пуансона, принимает форму кольца 5 размерами Д, Д., Д, Н. Перемещение пуансона навстречу загото ке прекращают на расстоянии 1/4 высоты наплавляемого слоя до ее поверхности, в результате чего образуется предотвращающая соприкосновение торца 6 выступающей части пуансона 4 с торцовой поверхностью вращающейся заготовки 1 сплошная тонкая прослойка 7 наплавленного металла толщиной Н.. Проведенные исследования показали, что значение толщины прослойки 7 в размере Н Н/4 стабильно обеспечивае-п:я только при рабочем давлении кг/мм. После достижения пуансоном крайнего поло- жения вращение заготовки прекращается и наплавленный металл кристаллизуется на поверхности заготовки в условиях всестороннего сжатия. После кристаллизации наплавленного металла давление, передаваемое пуансоном, снимается, приспособление раскрывается и из него извлекается биметаллическая заготовка. Благодаря технологической предохранительной прослойке между наплавленной деталью и пуансоном повышается герметич-ность и надежность биметаллического соединения, обеспечивается возможность использования прогрессивного процесса наплавки трением и увеличивается стойкость пуансона. Предложенный способ изготовления биметаллических деталей может осуществляться либо на универсальных металлорежущих станках типа карусельных, токарных или сверлильных, либо (в случае крупносерийного производства) на специальном оборудовании, обеспечивающем перечисленные параметры процесса наплавки. Пример. Проводят наплавку трением рабочего кольцевого слоя латуни на чугунные заготовки дисков задвижек г/ф 30 ч 6 бр ДуБО и дисков клапанов поворотных т/ф 19ч 16бр Ду 50 и Ду 80. Перед наплавкой заготовки подвергают механической обработке торцовой (наплавляемой) поверхности. Затем заготовку диска устанавливают в приспособление для наплавки, совмещая нижнюю часть с вращающим элементом (оправкой). В приспособление засыпают 70 г латунной струж ки (для диска задвижки Ду 50), опускают пуансон и осуществляют уплотнение стружки под давлением 3 кг/мм . После этого включают вращение заготовки со скоростью 4 м/сек и осуществляют процесс трения в течение 40 сек. Затем вращение заготовки прекращают и спустя 10 сек снимают давление с пуансона. После этого пуансон поднимают, приспособление раскрывают и из него извлекают направленную биметаллическую заготовку диска. Использование предложенного способа изготовления биметаллических деталей обеспечивает повышение надежности биметалли- 4ecKOi-o соединения рабочего слоя цветного сплава со стальной (чугунной) заготовкой, что особенно важно для обеспечения плотности и герметичности запорных узлов арматуры. Эффективное применение процессов наплавки трением позволяет использовать отходы цветных сплавов, значительно снизит трудоемкость изготовления и себестоимость запорных деталей арматуры. Годовой экономический эффек - только в масштабах одного арматуростроительного

завода сосгав.тяет более 50000 руб. Проведенные заводские испытания биметаллических дисков нефтяных задвижех т/ф 30ч ббр Ду50 показали высокую надежность этих деталей.

Формула изобретения

Способ изготовления биметаллических деталей, преимущественно запорных деталей трубопроводной арматуры, заключающийся в том, что на торцовой поверхности детали, изготовланной из черного металле., размеш.ают брикет цветного металла, который затем расплавляют до образования прослойки за счет тепла, выделяющегося, при трении пуансона и врашении детали, отличающийся тем.

что, с целью выполнения прослойки в виде кольца, в процессе расплавления брикета на него одновоеменно воздействуют рабо2

чим усилием, равным 3 кг/мм , за счет продольного перемещения пуансона, а зате ч1 на расстояннк, равном 1/4 высоты кольца это усилие снкмагот.

Источники инфop aцик, принять е во внимание при экспертизе:

1.Гуревич Д. Ф. Расчет и конструиро- Bamie трубопроводной арматуры. Л., Машиностроение, 1969.

2,Авербух Б, А. Разработка и экспериментальное исследование некоторых вопросов процесса поя чения бик;еталлических деталей нефтяного оборудования наплавкой бронзы на сталь посредством трения . Диссертация на согюкание ученой степени кандидата технических наук, М., 1965.