способ восстановления изношенных посадочных поверхностей валов под подшипники скольжения

Формула изобретения

1. Способ восстановления изношенных посадочных поверхностей валов под подшипники скольжения, включающий подготовку поверхности к обработке, наплавку компенсационного связующего материала на изношенную поверхность вала и последующую термическую обработку, отличающийся тем, что после нанесения на изношенную поверхность компенсационного связующего материала восстанавливаемый вал нагревают в индукторе токами высокой частоты до температуры, превышающей на 50 100^oС температуру фазового превращения АС₃, при которой происходит расплавление связующего материала и его наплавка на изношенную поверхность, затем осуществляют обжим наплавленного материала совместно с материалом восстанавливаемого вала и охлаждение наплавленной поверхности со скоростью закалки, причем в качестве связующего материала используют материал с температурой плавления, не превышающей температуру закалки материала восстанавливаемого вала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего материала используют пасту из наплавляемого материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке метала и может быть использовано при восстановлении и ремонте техники в сельскохозяйственном производстве, производимом централизовано. Актуальность проблемы заключается в том, что в процессе работы соприкасающиеся и взаимно перемещающиеся элементы деталей машин подвергаются износу. Самыми распространенными элементами, подвергающимися износу, являются поверхности шеек валов и поверхности подшипников трения скольжения. Как правило, даже небольшой износ приводит к увеличению зазора, который начинается с некоторого значения настолько изменяет динамику работы сопряжения, что дальнейшая работа делается невозможной, так как приводит к аварии, но размеры детали, входящей в сопряжение, изменяются незначительно. Поэтому для продолжения работы объекта достаточно восстановить работоспособность сопряжения, что по стоимости значительно дешевле, чем осуществить замену детали.

Известен способ нанесения на изношенную деталь материала, подводимого в виде металлического прутка, ленты или заключенного в металлическую оболочку порошка путем их расплавления электрическим током или в пламени газовой горелки в присутствии разноцветных присадок [1]

Способ имеет следующие недостатки: наличие открытого пламени и излишне высоких температур, вызывающих значительный расход энергии, что отрицательно влияет на структуру материала ввиду возможности насыщения новообразованиями и газовыми включениями наносимого слоя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу относится способ восстановления изношенных посадочных поверхностей валов под подшипники скольжения, включающий подготовку поверхности к обработке, наплавку компенсационного связующего материала на изношенную поверхность с последующей термической обработкой [2]

Однако ввиду неизвестности параметров ведения способа невозможно достичь необходимого эффекта при восстановлении прочности изношенной поверхности стальной детали.

Задача изобретения повышение качества обработки за счет исключения проникновения в наплавляемый слой газов, а также снижение затрат, идущих на восстановление изношенных деталей.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе после нанесения на изношенную поверхность компенсационного связующего материала восстанавливаемое изделие нагревают в индукторе токами высокой частоты до температуры, превышающей на 50-100^oC температуру фазового превращения AC₃, при которой происходит расплавление связующего материала и его наплавка на изношенную поверхность, затем осуществляют обжим наплавленного материала совместно с материалом восстанавливаемого вала и охлаждение наплавленной поверхности со скоростью закалки, причем в качестве связующего материала используют материал с температурой плавления, не превышающей температуру закалки материала восстанавливаемого вала. Кроме того, в качестве связующего материала используют пасту из наплавляемого материала. Выбор температуры нагрева T AC₃ + (50 100^oC) произведен для получения при закалке оптимальных закалочных структур, высокой твердости и износостойкости. Принятое повышение температуры по сравнению с печным нагревом обусловлено особенностью ускоренного нагрева токами высокой частоты.

Температура закалки основного изделия, как правило конструктивной стали, ниже легированных сталей на 50-200^oC, поэтому, произведя нагрев под закалку за счет подвода электромагнитной энергии по периметру, обеспечивают нагрев основного металла до более низких температур, что достигается покрытием восстанавливаемой поверхности связующим материалом (например, паста с легирующими и связующими добавками). При этом температура на упрочняемой поверхности должна не менее чем на 50^oC превышать температуру плавления связующего материала, так как в этих условиях обеспечивается требуемое качество. Использование в качестве связующего материала пластичных припоев обеспечивает релаксацию напряжений в переходной зоне и достаточную прочность изделия в целом. При выдерживании указанных режимов нагрева обеспечивается высокая прочность соединения без снижения прочности основного материала.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение качества обработки, а также снижение затрат ввиду того, что восстановление детали обходится значительно дешевле, чем приобретение новой.

В предлагаемом способе после нанесения на изношенную поверхность компенсационного связующего материала восстанавливаемое изделие нагревают в индукторе высокой частоты до температуры, превышающей на 50-100^oC температуру фазового превращения AC₃, при которой происходит расплавление связующего материала и его наплавка на изношенную поверхность, затем осуществляют обжим наплавленного материала совместно с материалом восстанавливаемого вала и охлаждение наплавленной поверхности со скоростью закалки, причем в качестве связующего материала используют материал с температурой плавления, не превышающей температуру закалки материала восстанавливаемого вала. Кроме того, в качестве связующего материала используют пасту из наполняемого материала.

Пример. Первоначально наносили на изношенную поверхность вала компенсационный связующий материал (например, пасту из наплавляемого материала). Затем, изношенный вал с нанесенным на нем связующим материалом помещали в индуктор токов высокой частоты и нагревали его до температуры, превышающей на 50-100^oC температуру фазового превращения AC₃, при которой происходит расплавление связующего материала (пасты из наплавляемого материала) и его наплавка на изношенную поверхность.

Материал, из которого изготовлен вал под подшипники скольжения, сталь марки Л-53 (ТУ М-2-788-88). Режим термической обработки указанной стали на твердость HPC₃ 64 55, закалка происходит от температуры 980^oC до температуры 1000^oC, отпуск происходит при температуре 250-300^oC. Температура нагрева под закалку стали марки Л 53 была выдержана в пределах от 800^oC до 820^oC. Вал располагался симметрично относительно редуктора с зазором от 2 до 4 мм, что обеспечивало ускоренный нагрев до температуры 980^oC.

В дальнейшем производилось обжатие давлением 0,5 кгс/см²наплавленного материала совместно с наплавленной поверхностью в специально изготовленной форме, внутренний размер которой соответствует размеру диаметра восстанавливаемого изношенного вала. Далее осуществляли охлаждение наплавленной поверхности 200-300 с/с со скоростью, обеспечивающей получение закалочных структур. Затем охлаждаемую деталь (вал) расфиксировали, подвергли отпуску при температуре 250-300^oC, что приводило к снятию внутренних напряжений детали (вала), не нарушая целостности соединения, и обеспечивало оптимальные показатели износостойкости термообработанного материала.

При этом исключался рост зерна основного металла, так как отсутствовал их перегрев и до минимума уменьшались напряжения в переходной зоне, снижающие прочность изделия.