способ восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов

Формула изобретения

Способ восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающий предварительную подготовку детали, наплавку намораживанием в кокиле с расплавом литейного алюминиевого сплава, механическую обработку, отличающийся тем, что после механической обработки проводят термическую обработку детали, а затем микродуговое оксидирование в щелочном электролите, при этом механическую обработку ведут с учетом увеличения размеров детали при микродуговом оксидировании.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов, например для восстановления высоты (объема) камер сгорания головок цилиндров автотракторных двигателей.

Известен способ восстановления подшипниковых и уплотняющих блоков шестеренных насосов типа НШ-К, включающий наплавку в среде защитных газов и механическую обработку [1].

Способ характеризуется низкой производительностью при восстановлении крупногабаритных деталей и перегревом металла наплавляемой детали, приводящему к ее деформации, и как следствие увеличению расхода присадочного материала для получения наплавленного слоя металла, необходимого для компенсации износа.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ наплавки деталей намораживанием, включающий предварительную подготовку детали, наплавку намораживанием в кокиле с расплавом литейного алюминиевого сплава с температурой 68510^oС и механическую обработку до номинального размера [2].

Однако данный способ характеризуется низкой долговечностью восстановленных деталей.

Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных деталей за счет увеличения прочности сцепления наплавленного и основного металла и защиты восстановленной поверхности от воздействия высоких температур.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем предварительную подготовку детали, наплавку намораживанием в кокиле с расплавом литейного алюминиевого сплава, механическую обработку, согласно изобретению после механической обработки проводят термическую обработку детали, а затем микродуговое оксидирование в щелочном электролите, при этом механическую обработку ведут с учетом увеличения размеров детали при микродуговом оксидировании.

Способ осуществляется следующим образом.

Для восстановления изношенных головок цилиндров автотракторных двигателей, изготовленных из сплава АЛ4, производят предварительную подготовку детали, включающую: фрезерование наплавляемой поверхности, обезжиривание ее бензином или уайт-спиритом, нагрев в печи до 41015^oС (неравномерность нагрева не более 10^oС), покрытие нагретой поверхности флюсом АН-А301 (лучше сухим порошком, размер фракции не более 1,5 мм).

После этого головку цилиндров погружают в кокиль с расплавом сплава АЛ4 с температурой 68510^oС и сообщают головке цилиндров колебания в горизонтальной плоскости с частотой 5...20 Гц и амплитудой 8...10 мм одновременно с качательными движениями на угол 2,5 градуса наклона восстанавливаемой поверхности от положения равновесия. Колебания прекращают при сформированной галтели соединения, что свидетельствует об отсутствии активности флюса.

После наплавки слиток охлаждают, удаляют остатки флюса и проводят механическую обработку наплавленного слоя металла - расточку на горизонтально-фрезерном станке в специальном приспособлении. Режим черновой расточки: частота вращения инструмента - 880 мин^-1, глубина резания - 1,0 мм, подача - 0,5 мм/мин; режим чистовой расточки: частота вращения инструмента - 1200 мин^-1, глубина резания - 0,2 мм, подача - 0,1 мм/мин.

Расточку ведут до определенных размеров с учетом их увеличения при микродуговом оксидировании.

Далее проводят термическую обработку наплавленной детали, которая заключается в ее нагреве до температуры 550...570^oС и последующей выдержке в течение 2. ..3 ч. При данной термообработке за счет диффузии молекул прочность сцепления наплавленного и основного металла увеличивается на 30...35% (таблица).

Затем осуществляют микродуговое оксидирование в щелочном электролите следующего состава: едкий калий - 5 г/л, жидкое стекло - 7 г/л. Режим обработки: плотность тока - 20 А/дм², температура электролита - 18...23^oС, продолжительность - 1,5 ч. Прирост размеров составляет 90...100 мкм, при этом общая толщина керамического покрытия - 150...160 мкм. При эксплуатации детали керамическое покрытие данной толщины позволит снизить более чем в 2 раза нагрев восстановленной поверхности и уменьшить ее коробление (таблица).

Результаты сравнительных испытаний предлагаемого способа и прототипа представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет в результате термообработки увеличить на 30...35% прочность сцепления основного металла детали с наплавленным, а за счет формирования керамического покрытия снизить более чем в 2 раза нагрев восстановленной поверхности, тем самым значительно увеличить долговечность деталей при эксплуатации.

Источники информации

1. "Ремонт машино-тракторного парка и восстановление деталей", Экспресс-информация, выпуск 3, АгроНИИТЭИНТО, М., 1987, с. 12...15.

2. А.С. 1294470 A1, B 22 D19/10, 27/08, опубл. в БИ 9, 1987 - прототип.