способ наплавки

Формула изобретения

Способ наплавки, при котором используют формирующее устройство большой теплопроводности, отличающийся тем, что при наплавке деталей с неравномерно изношенной поверхностью в качестве формирующего устройства используют шаблон из пластин шириной 25 50 мм с зазором между ними, равным 1 1,5 их ширины, который устанавливают над наплавляемой поверхностью нижней стороной на уровне номинального по чертежу размера детали, наплавку слоя металла до этого уровня сначала выполняют в зазоры, а затем снимают шаблон и заплавляют оставшиеся участки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сварочному производству, а конкретно к способу восстановления наплавкой, преимущественно неравномерно изношенных поверхностей деталей без последующей механической обработки.

В процессе эксплуатации машин и механизмов очень часто узлы и детали изнашиваются неравномерно по всей трущейся поверхности. При этом неравномерный износ нередко имеет место по всей поверхности.

В настоящее время изношенные детали в большинстве случаев восстанавливаются путем электродуговой наплавки на изношенную поверхность слоя стали требуемых свойств с последующей механической обработкой наплавленной детали до требуемых (номинальных) размеров. Однако в ряде случаев механическая обработка наплавленных таким образом деталей весьма затруднена и, как правило, связана с большой трудоемкостью и применением сложного оборудования. В то же время для многих трущихся деталей (катков тракторов, пятников и подпятников балок железнодорожных вагонов, узлов горнорудного оборудования и др.) требования к поверхности могут быть удовлетворены путем дуговой наплавки сварочными материалами, обеспечивающими хороший уровень формирования поверхности наплавленного слоя. Вместе с тем, как показывает опыт, сравнительно ровную поверхность можно получить только на небольших участках наплавляемой поверхности.

Практика показывает, что даже высококвалифицированный сварщик при использовании самых лучших по технологическим характеристикам сварочных материалов не может получить ровную поверхность наплавки на ширине более чем 60 100 мм, а тем более, если эта наплавка в сечении должна быть разной по толщине.

В то же время значительная часть деталей подвергается неравномерному износу, который достигает во многих случаях 8 10 мм и более.

Все известные способы восстановления и устройства при наплавке неравномерно изношенных деталей либо не обеспечивают получение требуемой поверхности без последующей механической обработки, либо весьма сложны по технологии, трудоемки и пригодны в основном только для конкретной детали.

Известно устройство для наплавки с применением формирующих блоков из подвижных элементов с пружинами, которые, с целью повышения износостойкости, выполнен в виде поворотных регулируемых по высоте роликов, набранных из элементов, имеющих форму секторов (а.с. СССР N 498117 от 26.12.73 г. B 23 K, 9/04). Такое устройство может применяться для наплавки (восстановления) изношенных поверхностей деталей с последующей механической обработкой или в особых случаях, когда к качеству поверхности по величине неровностей не предъявляются требования. Поэтому его применение весьма ограничено.

Известен также способ восстановления деталей, при котором на изношенную часть детали устанавливают и закрепляют сваркой предварительно сформированную оболочку, внешнюю часть которой формируют по конфигурации рабочей (неизношенной) части детали, а внутреннюю поверхность по конфигурации подготовленной к наплавке изношенной части детали, при этом для повышения качества и упрощения технологии оболочку выполняют составной и разной формы в зависимости от формы детали (а. с. СССР N 789253 от 02.02.79 г. B 23 K, 9/04).

Однако применение такого способа требует больших трудозатрат по подготовке сформированной сборной оболочки. Кроме того, при таком способе значительно усложняется технология восстановления наплавкой, а в ряде случаев его практически не удается применить, особенно при восстановлении неравномерного износа на больших площадях по сечению и периметру.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту и описываемому изобретению является способ наплавки, используемый для изготовления режущих инструментов.

В этом способе используют формирующее устройство большой теплопроводности в виде медного водоохлаждаемого кристаллизатора с внутренним отверстием, имеющим конфигурацию рабочей части наплавленного изделия (см. SU, A1, а. с. N 1776511, кл. B 23 K 9/04, публ. 1992 г.).

К недостаткам известного устройства относится то, что они практически не предназначены для наплавки поверхностей больших размеров с неравномерным износом.

Задачей заявляемого технического решения является снижение трудоемкости и получение требуемого качестве восстанавливаемой поверхности наплавкой, в том числе и при восстановлении деталей с неравномерным износом на больших площадях (без применения предварительно сформированных оболочек).

Решение этой задачи достигается за счет применения формирующих шаблонов большой теплопроводности из пластин, устанавливаемых с определенным зазором между собой над наплавляемой поверхностью нижней стороной на уровне номинального по чертежу размера детали. При такой установке выбранного шаблона кромки соседних пластин в нижней их части по зазорам являются своего рода видимыми сварщиком отметками уровня наплавки высоты слоя металла по всей поверхности. При наплавке металла по зазорам до кромок пластин обеспечивается требуемая высота на всех участках, расположенных равномерно по изношенной поверхности. Последующая, после снятия сборного шаблона, заварка оставшихся под пластинами ненаплавленных участков заподлицо с металлом соседних наплавленных участков позволяет получить практически номинальные по чертежу размеры детали.

На фиг. 1 показан сборный шаблон в поперечном разрезе, установленный на наплавляемой детали; на фиг. 2 вид на шаблон в плане; на фиг. 3 схема осуществления способа.

Повышение качества наплавленной поверхности достигается за счет выбора оптимальных размеров зазоров и ширины пластин, которые определяют ширину наплавляемых участков, а также установки шаблона нижней стороной на уровне номинального по чертежу размера детали. Экспериментально установлено, что лучшие результаты по качеству поверхности наплавки достигаются при ширине пластин равных 25 50 мм и величине зазоров между ними, равной 1 1,5 ширины пластин. При такой ширине наплавок сварщик средней квалификации без особого труда может выполнить наплавку с достаточно ровной поверхностью. При этом наличие базы по высоте с двух сторон (в виде нижних кромок пластин) позволяет с достаточной точностью получать требуемую высоту наплавленного слоя металла. Восстановленная таким образом поверхность во многих случаях не требует механической обработки.

Установлено, что при выборе ширины пластин и соответственно зазоров менее 25 мм ухудшается видимость нижних кромок пластин при наплавке и значительно затрудняется наплавка, что не позволяет получить требуемое качество поверхности наплавки на технологических режимах. При этом значительно увеличивается нагрев пластин сборного шаблона, что требует остановок и, связанного с этим, снижения производительности или применения охлаждения пластин и усложнения технологии.

При выборе ширины пластин более 50 мм и величины зазоров более 1,5 ширины пластины затрудняется получение ровной поверхности наплавки, в ряде случаев наплавки уже не удовлетворяет предъявляемым требованиям по качеству поверхности.

Изготовление сборного шаблона (cм. фиг. 1 и 2) из пластин большой теплопроводности (например меди, латуни и др.) и его применение не вызывает затруднений, технология восстановления деталей при таком способе значительно упрощается. Все это, с учетом исключения механической обработки, значительно (в среднем в 2 4 раза) снижает трудоемкость восстановления деталей.

Восстанавливали наплавкой заявляемым способом детали с неравномерно изношенной плоской поверхностью округлой формы диаметром400 мм (см. фиг. 3).

По форме и размеру изношенной поверхности детали (1) изготавливали сборный шаблон (4) из медных пластин (5). Ширину пластин (В) брали равной 30 мм, толщину 20 мм. Ширину зазоров между пластинами (б) брали равной 1,3 B 40 мм.

Сборный шаблон устанавливали горизонтально над всей изношенной поверхностью (2) нижней стороной (6) на уровне номинального размера детали по чертежу (3) и закрепляли его в этом положении специальным приспособлением.

Наплавку (восстановление) изношенной поверхности детали выполняли сначала в зазоры до уровня кромок пластин на нижней стороне сборного шаблона. Базой здесь являются нижние кромки каждых двух соседних пластин. При такой наплавке в зазор слой наплавленного металла (7) по высоте совпадает с номинальным размером детали по чертежу. Затем снимали шаблон и оставшиеся участки под пластинами заваривали заподлицо с соседними наплавками, выполняемыми в зазор. Наплавленный таким образом металл (8) по высоте также совпадает с номинальным размером детали по чертежу.

Выполненная таким способом наплавка на неравномерно изношенную поверхность, в том числе и большой площади, имеет сравнительно ровную поверхность. При такой наплавке во многих случаях не требуется последующая механическая обработка.

Испытания показали, что данный способ обладает производственной надежностью, технологичен и в этом отношении имеет существенные преимущества перед известными способами, он может применяться для восстановления различных по форме и размерам деталей. Его применение в производстве позволит расширить объем восстановления деталей наплавкой без последующей механической обработки, повысить качество наплавки, снизить трудоемкость восстановления, а в ряде случаев и работоспособность деталей, и получить за счет всего этого значительный экономический эффект.