Спосіб формування зносостійкого покриття

Корисна модель відноситься до технології відновлення-зміцнення швидко зношених деталей машин. Він може бути використаний при формуванні зносостійких, антифрикційних і корозійностійких покриттів на робочій поверхні виробів, деталей машин, з метою підвищення терміну використання деталей, що контактують з абразивновмістними середовищами. Відомий спосіб зміцнення і відновлення деталей машин нанесенням електроконтактного покриття по [патенту РФ №2035278, МПК6 В23К11/06, дата подання 05.11.1993, дата публікації 20.05.95], включаючий підготовку засобів для формування покриття з електропровідного зносостійкого сплаву з подальшою його подачею і закріпленням на електропровідній поверхні виробу. На відміну від способу, що заявляється, як засіб для формування покриття використовують наплавлювальний матеріал, який попереднє спікають в стрічку потім приварюють її до поверхні деталі регульованими імпульсами струму, крапками, що перекриваються. Пористість стрічки складає 8-37%. Може використовуватися декілька шарів стрічок з різною пористістю і різним складом. Зона приварювання може охолоджуватися рідиною або газом. Найближчим аналогом до способу формування зносостійкого покриття за сукупністю ознак і очікуваному технічному результату є спосіб за [патентом RU №2234382 С2, МПК 7 B05D5/08, В05В7/18, дата публікації 2004.08.20], включаючий підготовку однотипних зносостійких електропровідних штирів з подальшою їх подачею і рівномірним розміщенням і закріпленням на електропровідній поверхні виробу. На відміну від корисної моделі, що заявляється, штирі з електропровідного матеріалу, рівномірно закріплюють на поверхні деталі перед запиленням алюмінієвого шару, тобто закріплюють за допомогою розплавленого алюмінієвого шару з подальшим його мікродуговим оксидуванням. Загальним недоліком приведених способів є відносно низька твердість і зносостійкість формованих покриттів. Твердість покриттів, одержаних даними способами, не перевищує 43 HRC, і їх не можна використовувати для зміцнення-відновлення деталей, що працюють у контакті з абразивом або з агресивними абразивновмістними середовищами, при сухому терті і високих швидкостях ковзання, наприклад, у контакті з гірською породою. Крім того, приведені способи відрізняються трудомісткістю, низькою оперативністю виконання технологічних операцій, що не виправдовують експлуатаційні властивості покриття. У основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб формування зносостійкого покриття, шляхом виключення операцій і нової послідовності між ними з використанням нових засобів, забезпечити нову форму та структур у покриття і, за рахунок цього, підвищити її зносостійкість і поліпшити її експлуатаційні властивості при роботі в трібоспряженнях в умовах сухого тертя і в абразивновмістних агресивних середовищах. Поставлена задача вирішена тим, що в способі формування зносостійкого покриття, що включає підготовку однотипних штирів з електропровідного зносостійкого сплаву з подальшою їх подачею і рівномірним розміщенням і закріпленням на електропровідній поверхні виробу, згідно корисної моделі, заздалегідь, готують пакет із співісно розміщених один за одним n-штирів, зв'язаних між собою паянням і технологічний елемент у вигляді стрижня, один кінець якого за допомогою паяння сполучають з останнім штирем пакету, інший кінець фіксують в замковому з'єднанні під електрод зварювального апарата, за допомогою якого пакет з n-штирів подають на електропровідну поверхню виробу, з подальшим збудженням зварювальної дуги і її горінням до досягнення нерознімного з'єднання в контактній зоні першого штиря пакету з виробом, по закінченню процесу закріплення першого штиря пакета електродуговим зварюванням, його звільняють від наступного штиря, шля хом відведення зварювального апарату з пакетом штирів, що залишилися, на наступну ділянку покриття, а останній закріплений штир пакету, звільняють від технологічного елементу з подальшим його неодноразовим використовуванням, при цьому площа поперечного перерізу штирів складає не більш 80 % від площі електропровідного покриття. При цьому збудження зварювальної дуги здійснюють струмом величина якого складає 850-950А, а час горіння дуги узята 450-550мсек при товщині виробу не менше 5 товщин штиря (h) і діаметрі штиря не більше (25)h штирів. З'єднання за допомогою штиря тобто засобу для формування поверхні, з технологічним елементом у вигляді стрижня, який закріплений в замковому з'єднанні під електрод зварювального апарату дозволило здійснювати подачу і розміщення штирів на поверхні електропровідного виробу і безпосередньо подачу електроенергії для збудження зварювальної дуги між елементами, «штир-виріб», що скріпляються. Цим досягається оперативність і ефективність способу формування зносостійкого покриття. З'єднання технологічного елементу з штирем за допомогою пайки, забезпечило руйнування з'єднання на момент закінчення процесу електродугової зварки елементів «штир-виріб», що дозволило легко звільнити технологічний елемент, або подальший штир від сполучення до закріпленого до поверхні виробу штиря і повторно використати в наступних те хнологічних процесах при формуванні покриття. Формуванням так званої «штирьової поверхні», де як елементи покриття використовують стрижні із зносостійкого сплаву досягнуто підвищення твердості, зносостійкості і поліпшення експлуатаційних властивостей при роботі в трібоспряженнях в умовах сухого тертя і в абразивовмістних агресивних середовищах. Виконання пакету із співвісно розміщених один за одним n-штирів, сполучених між собою паянням, дозволило значно підвищити продуктивність способу формування покриття. Граничні параметри співвідношення площі поперечного перетину штирів узяте не більш 80% від площі електропровідного покриття встановлено експериментальне. Експерименти проводилися на гірничому обладнанні, робочі органи яких мали покриття згідно способу, що заявляється. В процесі експлуатації даного гірничого обладнання було виявлено, що при площі поперечного перетину штирів узяте не більш 80% від площі електропровідного покриття, забезпечуються якнайкраща зносостійкість і умови самофутерівки частинками гірської породи, поверхні виробу в проміжках між штирями, що також сприяє поліпшенню експлуатаційних властивостей покриття. При площі поперечного перетину штирів узяте більше 80% від площі електропровідного покриття зносостійкість погіршується, самофутерівка частинками гірської маси не досягається. Це обумовлено тим, що відстань між штирями настільки велика, при якому створюються умови вільного витікання матеріалу між штирями, що приводить до стирання і зносу поверхні виробу. Приклад виконання способу формування зносостійкого покриття. Заздалегідь готують однотипні штирі із зносостійкого електропровідного сплаву, наприклад у вигляді дисків товщиною 3мм і діаметром 15мм. Потім готують пакет із співвісно розміщених один за одним n-штирів, наприклад, у вигляді дисків зв'язаних між собою паянням. Готують технологічний елемент у вигляді стрижня. Далі один кінець технологічного елементу за допомогою паяння сполучають з останнім штирем пакету, інший кінець фіксують в замковому з'єднанні під електрод зварювального апарату, за допомогою якого пакет з n-штирів подають на електропровідну поверхню виробу. Залежно від товщини і діаметру диска із зносостійкого електропровідного сплаву задають величину зварювального струму і час горіння зварювальної дуги. Готують поверхню електропровідної поверхні виробу відомими методами механічної обробки. Потім пакет з n-штирів за допомогою зварювального апарату подають на електропровідну поверхню виробу і розміщують його на визначеному за допомогою шаблону місці з подальшим його притисненням і збудженням зварювальної дуги. По закінченню процесу закріплення першого штиря пакету електродуговою зваркою, його звільняють від подальшого штиря, шля хом відведення зварювального апарату з пакетом штирів, що залишилися, на подальшу ділянку покриття. Процес закріплення подальшого штиря повторюється. При цьому після закріплення останнього штиря пакету, його звільняють від технологічного елементу з подальшим його неодноразовим використовуванням. Рівномірне розміщення і відстань межу штирями забезпечується шаблоном, в якому заздалегідь розраховують кількість штирів на одиницю площі покриття, при якому втримується задане співвідношення, де площа поперечного перетину штирів складає 80% від площі зносостійкого покриття. Збудження зварювальної дуги здійснюють струмом величина якого складає 850-950А, а час горіння дуги узятий 450-550мсек при товщині виробу не менше 5 товщин штиря (h) і діаметра штиря не більше (2-5)h штирів. Граничні параметри режиму приварювання штирів із згаданими параметрами до поверхні виробу встановлені експериментально. Результатами експериментів встановлено, що при величині зварювального струму і часу горіння дуги вище встановлених значень спостерігається надмірне збільшення зони зварного шва тобто нероз'ємного з'єднання, що спричиняє за собою утворення в штирях мікротріщин. Це приводить до зниження їх зносостійкості і погіршення якості покриття. При величині зварювального струму і часу горіння дуги менше встановлених значень якість нерознімного з'єднання штиря з поверхнею виробу погіршується, унаслідок зменшення зони зварного шва. Дані результатів досліджень у лабораторних і виробничих умовах зведено в таблицю. Таблиця № п/п Режими процесу Показники ефективності І, А t, мсек 1 2 3 4 900 850 950 800 500 450 550 400 Nударів д о відриву, шт. 22 16 18 2 5 1000 600 6 1200 650 HRA 87,5 87,5 87,5 87,5 2200 2200 2200 2200 3 87,5 2200 7 80 580 Примітки Rbm, Мпа Міцне з'єднання Міцне з'єднання Міцне з'єднання Немає надійного з'єднання Виникнення мікротріщин та оплавлення зносост. штиря Виникнення мікротріщин та оплавлення зносост. штиря (спосіб за прототипом) Таким чином, з аналізу даних наведених у таблиці можна зробити висновок, що формування зносостійкої поверхні пропонованим способом дозволило досягти підвищення зносостійкості поверхні виробу в 1,5-2 рази.