Способ восстановления изношенных поверхностей Советский патент 1979 года по МПК B23P7/00 B22F7/08 

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЕ И.ЗНОШЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к ремонту изделий и может быть использовано при восстановлении изношенных участков .деталей с рельефной поверхностью,преимущественно сельскохозяйственных машин. Известен способ восстановления изношенных поверхностей, при котором на восстанавливаемой поверхности | азмещают присадочную проволоку, нагревают электрическим током и создают сварочное давление (1. Однако возникающее при охлаждении термическое напряжение может приводить к появлению потенциальных очагов разрушения. Кроме того, при восстанов лении изношенных поверхностей известным способом возникает необходимость ;в создании углублений на восстанавливаемой поверхности, так как они являются формой, которая ограничивает растекание металла, а также необходимость в приложении больших нагрузок для обеспечения термомеханического упрочнения и получения надежного соединения, что ограничивает применение известного способа, и в применении присадочного материала, имеющего близкий с изделием коэффициент тер мическрго расширения. Известен способ восстановления изношенных поверхностей, при котором на восстанавливаемой поверхности размещают присадочный материал, нагревают его и создгиют . сварочное давление за счет разницы в коэффициентах термического расширения материала оправки и свариваемых материалов 2. Однако отсутствие импульсного давления высокой скорости, соответствующей структуре данного материала, которое вызывает в участках контакта или столкновения частиц разрушение поверхности пленки молекул газа, создает своеобразное пластичное течение, и частицы порошка начинают соединяться между собой в расплавленном состоянии, что снижает качество и надежность соединения. Цель изобретения - повышение качества и надежности соединения присадочно о материала с материалом восстанавливаемого изделия путем создания дополнительного импульсного давления. Эта цель достигается тем, что в качестве материала оправки используют материал, претерпевающий при температуре вьаие температуры спекания порошкообразного присадочного материала o6patHMoe фазово.е превращение сопровождающееся объемным эффектом, а нагрев производят выше температуры спекания присадочного пороШообразного материала со скоростью не менее .

Способ заключается в следующем. Подлежащую восстановлению поверхность изношенного изделия подвергают механической обработке для устранения имеющихся на ней загрязнений, рб езжиривают и помещают в оправку.

Оправку изготавливают из материала с коэффициентом термического расширения, отличным от коэффициенту термичёйкЪго расширения восстанавливаемого изделия и присадочного порошкйв(эго материала. Кроме того, при температуре выше температуры спекаййя присадочного материала материал рправки подвергают обратимому фазовому превращению, сопровождающемуся объемным эффектом.

Размеры оправки подбираются так, чтобы при помещении в нее восстанавливаемого изделия между его изношенной поверхностью и оправкой обеспечивался зазор,величина которого определяется окончательными размерами изделия (при необходимости с допуском на последующую механическую обработку) . В зазор между изношенной поверхностью восстанавливаемого изделия иоправкой вводят дозированное количество присадочного.материала в виде мелкодисперсного порошка. Коэффициент термического расширения присадочного материала не должен сильно отличаться от коэффициента термического расширения материгша восстанавливаемого изделия. Иначе при работе изделия в условиях повышенных температур присадочный материал будет отслаиваться от поверхности изделия.

Непосредственным пропусканием ийпульса электрическргб тока ь направлении , перпендикулярном восстанаВливаемой поверхности изделия, присадочному материалу и поверхности оправки, их нагревают до заданной температуры со скоростью не менее 500 /сек..

Раэличйя в коэффициентах термического расширения изделия и оправки способствуют возникновению между ними при нагреве значительных напряжений. Так как присадочный материал - это мелкодисперсный порошок, ocgoBная мощность, подводимая для нагреЖа йЩГёЛйя, бправкЖ йПпрйсадбчЯбгЪ ма-гернала, ззыделяется на присадочнЪм материале и зоне его контакта с материалом восстанавливаемого изделия, §с.ё этЪ к спеканию прйс:йдочн6го материала и его соедиТненШ с вбсстанавливаёмым йзд;едием. Кроме того, так как в качестве мате703295

риала оправки используют материал, претерпевающий при температуре выше температуры спекания присадочного маг-ёриала обратимое фазовое превращение, при нагреве возникают дополнительные напряжения, способствующие более качественному соединению покрытия с изделием.

Применение оправки позволяет при охлаждении разгрузить изделие до его полного охлаждения. Если нагрев про.водить со скоростями выше 500° /сек, это приведет к импульсному нагружению, изделия, оправки и присадочного материала со скоростями выше 3 мм/сек,

В результате импульсного нагружения происходит значительное увеличение подвижности атомов изделия и присадочного материала. Это приводит к увеличению диффузионной зоны, а следовательно, к повышению надежности и качества получаемого соединения. Кроме того, при нагреве со скоростями выше 500 /сек интерметаллические соединения, которые появляются при соединении разнородных материалов при медленном Нагреве, образоваться не успевают, что позволяет избежать ох-рупчивания получаемого соединения и снижения его прочности.

Предлагаемый способ опробован при нанесении сплава типа нирезйст, имеющего коэффициент термического расширения 22,3.10 град , в состав которого входят: никель (16,7%); медь (5,01) ; хром (2,84%); марганец (2,5%Ь углерод (1,1%); фосфор (0,3%); сера- (0,1%); бор (0,3%); железо - остальное, на технически чистый алюминий чистоты 99,98% с коэффициентом термического расширения 25,4.10, .

Испытания проводились на образцах диаметром 5 мм и высотой 25 мм. Два алюгх1иниевых образца помещались .в цилиндрическую оправку, изготовленную из нержавеющей стали 1Х,18Я10Т с коэффициентом термического расширения 1б.10 град , таким образом, чтобы между образцами находился износостойкий присадочный материал в виде мелкодисперсного порошка. Оправка, образцы и помещенный между ними присадочный материал нагревались путем пропускания импульсаэлектрического тока, до температуры 600°С со скоростью 600 /сек. После нагрева образцы изйлекались из оправки и подверraJiHCjb механическим испытаниям.

Прочность соединения алюминия со сплавом нирезйст, полученного по предлагаемому способу, приближается к прочности исходного алюминит.

Увеличение прочности полученного соединени связано с образованием гораздо более обширной диффузионной зоны между соединяемыми материалами за счет ув1еличения диффузионной подвижности атомов соединяемых материалов в результате их импульсного нагружения. Кроме того, при быстром нагреве в диффузионной зоне не успевают образоваться хрупкие интерметаллйческйе соединения меисду алюминием и железом, входящим в состав сплава нирезист. Формула изобретения Способ восстановления изношенных поверхностей, при котором на восстанавливаемой поверхности размещают присадочный порошкообразный материал, нагревают его и создают сварочное давйёние за счет разнииы в коэффициентах термического расширения материала оправки и свариваемых материалов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и надежности сбединения присадсчногй материала с материалом в6сстан авлйв аемо го и здёлия путем создания дополнительного импульсного давления, в качестве материала оправки используют материал, прётерпева- . ющйй при температуре выше температуры спёкани порошкообразного присадочного материала обратимое фазовое превращение, сопровождающееся объемным эффектом, а нагрев производят выше температуры спекания присадочного порошкообразного материала со скоростью не менее 500° /сек. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 307877, :кл. В 23 Р 7/00, 1970. 2,Авторское свидетельство СССР P 552137, кл. В 22 F 7/04, 1976 (прототип) .