Спосіб формування зносостійкого покриття

Корисна модель ві дноси ться до те хноло гі ї відно влення-зміцнення шви дко зно шени х де та лей ма ши н . Вона може бути вико ристана п ри 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, МПК 6 В23К11/06, дата подання 05.11.1993, дата публікації 20.05.95], включаючий підготовку засобів для формування покриття з електропровідного зносостійкого сплаву з подальшо ю йо го по даче ю і закріпленням на е лектропровідній по вер хні виробу. На ві дмін у від способу, що заявляється , як засіб для форм ування покри ття використо вують наплавлювальний ма теріал, який попереднє спікають в стрічку потім приварюють її до поверхні де талі регульованими імпульсами стр ум у, крапками, що перекри ваються . Пористість стрі чки складає 8-37%. Може використовуватися декілька шарів стрічок з різною пористістю і різним складом. Зона приварювання може охолодж ува тися рідиною або газом. Найближчим аналогом до способу формування зносостійкого покриття за сук упн істю оз нак і очік ува ном у те хні чном у рез уль та ту є сп осіб [за патентом RU №2234382 С2, МПК 7 B05D5/08, В05В7/18 , да та п ублікації 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 повер хні де талі 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 формо вани х покритті в. Твер дість покр иттів, оде ржани х 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 швидкостя х 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. П о ста вле н а за да ча вир і шен а тим , що в спо со бі фо рм ува нн я зносостійкого покриття що, включає підготовку однотипних штирів з е лек тро про ві дно го зно со стійко го сп ла ву з п ода ль шо ю їх по да че ю і рівномірним розміщенням і закріпленням на електропровідній повер хні виробу, згідно корисної моделі заздалегідь готують те хнологічний елемент у вигляді стрижня, один кінець якого за допомогою паяння сполучають з штирем, ін ший кінець фіксують в замковом у з'єднанн і під е лек трод з ва р юва ль н о го а п а р а та , з а до по мо го ю я к о го шти р п о д а ють н а електропровідну поверхню виробу, з подальшим збудженням зварювальної дуги і її горінням до досягнення нерознімного з'єднання в контактній зоні штиря з виробом, по закінченні процесу закріплення штиря електродуговим зварюванням технологічний елемент звільняють від сполучення з штирем з подальшим його неодноразовим використовуванням, при цьому площа п оп ер е чно го п е ре рі з у шти р і в скла да є н е бі ль ше 80 % ві д п л о щі електропровідного покриття. П ри цьом у зб уджен ня з ва рювальн ої дуги здійснюють стр умом , величина якого, складає 850-950А, а час горіння дуги узята 450-550мсек при то вщині ви робу не мен ше 5 то вщин штиря (h ) і ді аметрі штиря не біль ше (2-5)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 штиря, який закріплений до поверхні виробу і повторно використа ти в наступни х те хнологічних процесах при формуванні покриття. Форм уванн ям так з вано ї « шти рьо во ї п о вер хні », де як елем ен ти покр и ття вико ри сто вують штир і із зн осостійк о го сп ла ву дося гн уто підви щення твер дості , зносостійко сті і поліпшення експлуа таці йни х властивостей при роботі в трібоспряженнях в умовах сухого тертя і в абразивовмістних агресивних середовищах. Граничні параме три співві дно шення площі попере чно го переріз у шти р і в узя те не бі ль ш 80 % від п ло щі е лек тро про ві дно го п окр и ття встановлено експериментально. Експерименти проводилися на гірничому о бладн анні , р обо чі о р гани яки х ма ли покр и ття з гі дно проп оно вано го способу. В процесі експлуатації даного гірничого обладнання було виявлено, що при площі поперечно го переріз у штирі в узяте не більш 80% від площі електропровідного покриття, забезпечуються якнайкраща зносостійкість і умови самофутерівки поверхні виробу в проміжках між штирями частинками гірської породи, що також сприяє поліпшенню експлуатаційних властивостей покриття. При площі поперечного перерізу 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 ви тік ання ма те ріа лу м іж шти рями , що при води ть до сти рання і зн осу 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. Готують технологічний елемент у вигляді стрижня, один кінець якого за доп омо гою пая ння сп о лучають з шти рем , ін ший к іне ць фік сують в замковому з'єднанн і під елек трод зварюва льного апар ата. За лежно ві д товщини і діаметра диска із зносостійкого електропровідного сплаву задають величину зварювального струму і час горіння зварювальної дуги. Готують поверхню електропровідної поверхні виробу відомими методами механічної обробки. Потім штир подають на елек тропровідн у по вер хню виробу і розміщують її на, визначеному за допомогою шаблону, місці з подальшим її притисненням і збудженням зварювальної дуги . По закінченню часу горіння дуги з вар юва льний апара т ле гко відводя ть від , закріпленого до виробу, штиря разом з техно ло гічним елемен том, уна слі док то го, що з'єднан ня паянням в процесі зварки руйнується. На цьому процес закріплення штиря завершується. Подальші штирі подають на поверхню виробу і закріплюють їх на ній анало гічним чином. При цьому рівномірне їх розміщення і відстань між ними забезпечується шаблоном, в якому заздалегідь розраховують кількість штирів на одиницю площі покриття, при якому дотримується задане співвідношення, де площа поперечного перерізу 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 штиря х мікротріщин. Це приводить до зниження їх зносостійкості і погіршення якості покриття. При величині зварювального стр ум у і ча су горіння дуги менше встано влени х зна чень якість нерознімного з'єднання штиря з по вер хне ю виробу погіршується, унаслідок зменшення зони зварного шва. Дані рез ульта ті в до сліджень у лабораторни х і виробничи х умо ва х зведено в таблицю. Таблиця № п/п Режими процесу ІА t, мсек 1 2 3 4 5 900 850 950 800 1000 500 450 550 400 600 6 1200 650 Показники ефективності Nударів до HRA Rbm, Мпа відриву, шт. 22 87,5 2200 16 87,5 2200 18 87,5 2200 2 87,5 2200 3 87,5 2200 7 80 580 Примітки Міцне з'єднання Міцне з'єднання Міцне з'єднання Немає надійного з'єднання Виникнення мікротрі щин та оплавлення зносост. штиря Виникнення мікротріщин та оплавлення зносост. штиря (спосіб за прототипом) Таким чином, з аналізу даних наведени х у таблиці можна зробити висновок, що формування зносостійкої поверхні пропонованим способом дозволило досягти підвищення зносостійкості поверхні виробу в 1,5-2 рази.