Спосіб відновлення деталей машин

Спосіб відновлення деталей машин, що включає наплавлення металевого дроту або електроконтактне наварювання металевої стрічки з наступною поверхнево-пластичною деформацією відновлених поверхонь, відрізняється тим, що в процесі наплавлення або наварювання відновлений шар деталі, який нагрітий природнім теплом процесу відновлення піддають поверхнево-пластичній деформації під час його знаходження в температурному інтервалі АС1+(30...50°С) шляхом зміщення деформуючого пристрою відносно джерела тепла відновлення з макиимальною температурою наплавлення або зварювання на відстань h (мм), або кут a (град), які визначають по формулах, 28540 деталі мають більш стабільні розміри після наступних механічних обробок, а також більшу корозійну стійкість. Деформування в режимі надпластичності потребує меньших зусиль деформування, що знижує загальну можливу деформацію деталі, зпрацювання деформуючого інструменту і загальні витрати енергії. Так виконувалось відновлення тормозного барабана трактора Т150 з сталі 40 шляхом наплавлення металевого дроту марки НП40Х під шаром флюсу марки АН348. Наплавлення виконувалось на установці, виконаній на базі токарного верстата 16К20, оснащеного наплавлювальною головкою типу А-580М. Наплавлення виконувалось на наступних режимах: V=16 м/год; n=180 об/хв; I=180 A; U=30 В; крок наплавлення - 3 мм. При порівнянні результатів по відомому і пропонуємому способам були отримані наступні результати (табл. 1): де: V - лінійна швидкість руху джерела теплоти; cr - об'ємна теплоємність теплопровідного тіла; g потужність джерела теплоти; a - коефіцієнт температуропровідності; T - температура пластичного деформування для даного матеріалу (АС1+ +(30...50°С)); - при наварюванні металевої стрічки 2 Dn 3 æ Q ö 360h ç ÷ , a= 4a ç TCr ÷ pD è ø 2 æ pDn 4a ' ö ÷ ç ç 4a + CrpD 2n ÷ ; D - діаметр деталі, що 3è ø відновляється; n - швидкість обертання деталі в процесі відновлення; Q - тепло, внесене джерелом відновлення; T - температура пластичного деформування (АC1+(3=...50°C)); Cr - об'ємна темплоємність джерела; - коефіцієнт температуропроводності; a' - коефіцієнт поверхневої тепловіддачі. На фіг. 1 представлена розрахункова схема визначення положення деформуючого пристрою відносно джерела тепла; на фіг. 2 - схема розташування температурних полів на твірній циліндричної деталі під час наплавлення або наварювання металевої стрічки точковим зварюванням; на фіг. 3 - принципова схема реалізації способу наплавлення; на фіг. 4 - принципова схема способу наварювання; 1 - деталь, що відновлюється; 2 – наплавочна головка або зварювальні роліки; 3 – деформуючий пристрій. Пропонуємий спосіб включає: - процес наплавлення, який виконується по гвинтовій лінії з допомогою наплавочної головки; - процес зварювання, який виконується при покроковому обертанні зварювальних роликів з протіканням зварювального струму в процесі зупинки роликів. Деформуючий пристрій постійно контактує з металом відновлення і має навантаження 380... ...1120 Н. При цьому навантажувальний пристрій зміщений відносно точок зварювання з максимальною температурою на відстань h, чи кут a з таким розрахунком, аби точка його контакту знаходилась у місці нагрівання природним теплом процесу відновлення відновлюваної поверхні до температури АС1+(30...+50°С). Як видно з фіг. 2, кожна довільна точка відновлюваної поверхні під час відновлення зазнає ряд циклічних термообробок за рахунок тепла відновлення, що приводить до формування у поверхневому шарі відносно дрібнозернистої структури з мінімальною спадковою та надбаною текстурою. Відомо, що при переході точки АС1 при нагріванні відбувається різке подрібнення зерна металу і він практично переходить у стан надпластичності. Деформація деталі у вказаному інтервалі температур приводить до подальшого подрібнення зерен і створення структури, яка має високу ізотропність механічних властивостей. При цьому ефекти, які обумовлені кристалографічною текстурою зводяться до мінімуму або повністю виключаються. Деформація деталі у вказаному інтервалі температур не зберігає запасену енергію або пружні залишкові напруження оскільки в цих умовах характерні безперервний динамічний зворот, ковзання по кордонах та обертання зерен, в результаті чого де: A = Таблиця 1 Спосіб відновлення Відомий Пропонуємий Твердість HRCэ 41... ...46 49… …54 Опір втомленості, s-1, МПа 230... ...250 300… …320 Межа міцності, sв, МПа 330... ...360 380… …410 Ударна в'язкість, KCV, Дж/см2 110... ...115 134… …151 Були також проведені порівняльні випробування вала розподільної коробки з сталі 45, відновленого контактним наварюванням металевої стрічки з сталі 50, товщиною 0,9 мм. Відновлення виконувалось двороліковим зварювальним апаратом, встановлени на базі токарного верстата. Отримані результати наведені в табл. 2. Мікротвердість, HN, МПа Відомий Пропонуємий Опір стрічки відриву, sвід, МПа Спосіб відновлення Жолоблення, мм/100мм Таблиця 2 Розмір зерна, a, A STM he Ah = 5...7 0,4 143 6100 9...11 0,01 202 7400 Наварювання здійснювалось на наступних режимах: зварювальний струм І=6 кА; напруга U= =60 В; час зварювання tзв=0,06 с; час паузи tп= =0,12 с; тиск P=1,4 кН; швидкість обертання деталі - - 2 об/хв; подача роликів 3 мм/об. В обох випадках на стадії експериментальних досліджень контроль температури в точці розташування навантажувального пристою контролювався зачеканеною термопарою. Джерела інформації 1. Технология и оборудование контактной сварки / Под ред. Б.Д. Орлова. - М.: Машиностроение, 1986. – 352 с. 2 28540 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3