Спосіб утворення зносостійкого елемента

Реферат: UA 80177 U UA 80177 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до машинобудування в різних галузях, зокрема, може бути використана для виготовлення робочих органів машин різного призначення взаємодіючих з абразивним середовищем. Корисна модель призначена для підвищення зносостійкості робочих органів, що забезпечує збільшення експлуатаційного ресурсу і зниження собівартості експлуатації устаткування. Корисна модель належить до зносостійких елементів, яким може бути надана будь-яка форма залежно від конфігурації робочого органа машини. Використання корисної моделі дозволяє знизати втрати твердосплавного металу при ремонті робочих органів машин і забезпечує надійне кріплення цих зносостійких елементів при значних динамічних і статичних навантаженнях. Відомий у практиці спосіб утворення зносостійкого елемента, що включає виготовлення високоміцного і зносостійкого сплаву, додання йому необхідної форми і кріплення до робочого органа машини [Патент РФ № 2401238]. Відповідно до відомого способу, надання необхідної форми для робочого органа здійснюється після остигання сплаву. Після цього заготівка піддається механічній обробці до додання необхідної форми. Готовий виріб - зносостійкий елемент - закріплюють на робочому органі машини за допомогою спеціальних фіксуючих елементів або за допомогою зварювання. Недоліком відомого способу є те, що відомий спосіб є затратним і не забезпечує надійну експлуатацію устаткування при його взаємодії з абразивним середовищем при тривалому експлуатаційному навантаженні. Це пояснюється тим, що механічна обробка твердого сплаву вимагає значного часу на обробку до необхідних геометричних розмірів. Механічна обробка заготівки приводить до значних втрат дорогого високоміцного металу і, відповідно, до збільшення собівартості виготовлення готового виробу. Кріплення за допомогою зварювання зносостійкого елемента, виготовленого по відомому в практиці способу, утруднено, тому що складно забезпечити при зварюванні надійне зчеплення різнорідних по фізико-механічних параметрах високоміцного металу і металу робочого органа устаткування. Це приводить до ймовірності відділення зносостійкого елемента від робочого органа при виникненні статичних і динамічних навантажень, а також до необхідності проведення нерегламентованих ремонтів устаткування, його непродуктивним простоям значної тривалості. Задачею корисної моделі є вдосконалення способу виготовлення біметалічного зносостійкого елемента за рахунок формування його із трубчастого елементу, у порожнині якого розміщують склад у вигляді порошку, який піддають термообробці до створення монолітного тіла, яке має дифузійний зв'язок з металевою оболонкою. Технічний результат від реалізації корисної моделі дозволяє забезпечити можливість додання будь-якої необхідної форми зносостійкому елементу, гарантовано високої якості кріплення до будь-якої металевої поверхні робочого органа. При виникненні статичних і динамічних навантажень на зносостійкий елемент він не відділяється від робочої поверхні, чим попереджає ймовірність непланового ремонту і нерегламентованих простоїв. Виготовлення зносостійкого елемента має низьку собівартість і можливість реалізації високого рівня механізації технологічного процесу. При реалізації способу забезпечується можливість вибору необхідного складу в порошкоподібному вигляді і металу, що забезпечує високий ступінь фіксації зносостійкого елемента до робочого органа устаткування. Висока якість кріплення забезпечує можливість експлуатації зносостійкого елемента виготовленого по заявленому способу протягом тривалого строку до повного зношування. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб утворення зносостійкого елемента робочого органа технологічного встаткування, включає термічний вплив на високоміцний метал, додання йому заданої форми, кріплення утвореного зносостійкого елемента до робочого органа устаткування. Згідно з корисною моделлю, утворюють трубчасту порожню металеву оболонку, наприклад, прямокутного, еліптичного, круглого або трикутного перетину, після чого порожнину оболонки повністю заповнюють сумішшю флюсу і порошкоподібного високоміцного металу, наприклад, карбіду вольфраму або карбіду титану. Після рівномірного розподілу суміші в порожнині оболонки її піддають високотемпературному впливу, у результаті якого здійснюють спікання порошкоподібного складу до утворення монолітного тіла і утворення зони дифузії між бічною поверхнею тіла сплаву і внутрішньою бічною поверхнею трубчастої оболонки. Ширина зони дифузії становить від 10 до 30 % товщини трубчастої оболонки. Утворений зносостійкий елемент закріплюють до робочого органа устаткування за допомогою газового або електродугового зварювання, утворюючі опорну поверхню у вигляді зони дифузії між поверхнею робочого органа і зовнішньою частиною металевої оболонки. Впливом абразивним 1 UA 80177 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 середовищем на зносостійкий елемент видаляють металеву оболонку, що перебуває поза зоною утвореною опорною поверхнею. Спосіб реалізується таким чином. Спосіб використовується для виготовлення зносостійких елементів, які застосовуються в устаткуванні, робочі органи яких взаємодіють із абразивними сумішами протягом усього експлуатаційного періоду. Залежно від призначення устаткування, що забезпечує переміщення абразивних сумішей, наприклад, залізорудної пульпи з різним співвідношенням твердої і рідкої фаз, зносостійкі елементи можуть розміщатися на робочих лопатках, робочій поверхні барабанів або шкребків. Особливістю способу, що заявляється, є те, що безпосередньо на стадії виготовлення представляється можливим надавати виробу готову форму без застосування механічної і тим більш термічної обробки. Стосовно до заданого типу устаткування виготовляється трубчаста металева оболонка. Залежно від застосовуваного устаткування як заготівка може бути використовуватися прямолінійна або вигнута оболонка, як оболонки можуть застосовуватися труби різного діаметра, що виготовляються серійно. Ці оболонки застосовуються, якщо вимоги по експлуатації встаткування не передбачають високих динамічних навантажень при експлуатації, що обумовлено низькою міцністю металу застосовуваного для виготовлення труб. Вимоги до оболонки обумовлені тим, що їхнє кріплення до робочого органа машини здійснюється в основному за допомогою газового або електродугового зварювання. Міцність кріплення елемента на пряму залежить від фізико-механічних властивостей металу і металевої оболонки, тому що саме місце зварювання піддається максимальному механічному впливу при роботі встаткування. Залежно від призначення робочого органа устаткування, металева оболонка може бути обрана різного перетину, наприклад, прямокутного, еліптичного, круглого або трикутного перетину. Це обумовлено способом кріплення оболонки, геометричними параметрами і просторовою конфігурацією поверхні, до якої кріпиться металева оболонка. При виборі оболонки враховується можливість не тільки її кріплення до поверхні робочого органа, але і можливість додання їй необхідної форми. Після вибору металевої оболонки із заданими геометричними параметрами і фізикомеханічними властивостями здійснюють вибір металу, що застосовується як зносостійкий елемент. Найбільшим поширенням для цих видів зносостійких елементів є карбіди бору, титану або вольфраму. Основними вимогами стосовно до використовуваного металу є максимально тривала протидія абразивному зношуванню мінерального середовища різної щільності і міцності часток твердої фази. Особливістю способу, що заявляється, є те, що високоміцний метал застосовують у порошкоподібному стані, що дозволяє надавати будь-яку форму зносостійкому елементу вже до моменту його виготовлення. Порошок високоміцного металу змішують із флюсом. Флюс забезпечує формування однорідного металевого тіла при наступному термічному впливі. Як флюс, наприклад, може застосовуватися кремнистий, марганцевистий флюс або флюс солеоксидного класу. Основною вимогою до флюсу є утворення монолітного високоміцного металевого тіла зносостійкого елемента при термічній обробці без втрати його міцносних характеристик. Після змішування до рівномірного стану, порошок засипають у трубчасту оболонку, рівномірно розподіляють і ущільнюють. Для цієї і мети можуть використовуватися вібраційні столи або вібратори, розташовані в порожнині металевої оболонки. Після повного засипання металевого порошку в порожнину металевої оболонки, її піддають термічному впливу. Термічна обробка може здійснюватися в інфрачервоних або індукційних печах, температурний режим термічного впливу яких вибирають виходячи з розрахунку взаємодії металевого порошку із флюсом і модифікації металу в монолітне тіло. Особливе значення при формуванні монолітного тіла зносостійкого елемента надається формуванню зони дифузії між бічною поверхнею монолітного тіла високоміцного металу і внутрішньою бічною поверхнею трубчастої оболонки. Це необхідно з-за того, що від сили зчеплення між тілом зносостійкого елемента і внутрішньою поверхнею трубчастої оболонки залежить ступінь фіксації зносостійкого елемента на робочому органі застосовуваного устаткування. Проведені дослідження показали, що ширина зони дифузії повинна бути регламентованою і становити від 10 до 30 відсотків товщини трубчастої оболонки. При товщині зони дифузії менш 10 % не забезпечується необхідна сила зчеплення між зносостійким елементом і внутрішньою оболонкою. При збільшенні зони зчеплення понад 30 % не забезпечується приріст сили 2 UA 80177 U 5 10 15 20 25 зчеплення. Крім того, це приводить до збільшення собівартості виготовлення зносостійких елементів. Після виготовлення зносостійкого елемента заданої форми його закріплюють на поверхні робочого органа за допомогою газового або електродугового зварювання. При виконанні зварювальних робіт плавленням металу утворюють опорну поверхню у вигляді зони дифузії між поверхнею робочого органа і зовнішньою частиною металевої оболонки. Ця зона визначає ступінь зв'язку елемента з робочим органом. Закріплений до робочого органа зносостійкий елемент у процесі роботи устаткування входить у взаємодію з абразивним середовищем. У процесі взаємодії відбувається інтенсивне видалення маломіцної металевої оболонки за зоною, утвореною опорною поверхнею. Опорна поверхня забезпечує фіксацію зносостійкого елемента до його повного стирання в процесі експлуатації. Проведені дослідження і промислові випробування показали високу ефективність реалізації способу при виготовленні зносостійких елементів для технологічного устаткування різного призначення, наприклад, застосовуваного для збагачення руд чорних І кольорових металів або в будівельній промисловості для переробки вихідної сировини. Зносостійкий елемент, отриманий відповідно до заявленого способу, має високі експлуатаційні властивості і забезпечує можливість роботи устаткування протягом тривалого періоду часу без витрат часу на ремонт або відновлення. Після повного або критичного стирання зносостійкого елемента, на його місце протягом короткого періоду часу встановлюють новий і продовжують експлуатацію устаткування. Перевагою способу є те, що при виготовленні зносостійкого елемента можуть бути використані композиції будь-яких твердосплавних порошків для одержання необхідних фізикомеханічних властивостей готового виробу. Спосіб може бути реалізований в умовах спеціалізованих підприємств із ремонту технологічного устаткування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Спосіб утворення зносостійкого елемента, що включає термічний вплив на високоміцний метал, додання йому заданої форми, кріплення утвореного зносостійкого елемента до робочого органа устаткування, який відрізняється тим, що утворюють трубчасту порожню металеву оболонку, наприклад, прямокутного, еліптичного, круглого або трикутного перетину, після чого порожнину оболонки повністю заповнюють сумішшю флюсу і порошкоподібного високоміцного металу, наприклад, карбіду вольфраму або карбіду титану, і після рівномірного розподілу суміші в порожнині оболонки її піддають високотемпературному впливу, у результаті якого здійснюють спікання порошкоподібного складу до утворення монолітного тіла і утворення зони дифузії між бічною поверхнею тіла сплаву і внутрішньою бічною поверхнею трубчастої оболонки, причому ширина зони дифузії становить від 10 до 30 % товщини трубчастої оболонки, при цьому утворений зносостійкий елемент закріплюють до робочого органа устаткування за допомогою газового або електродугового зварювання, утворюючі опорну поверхню у вигляді зони дифузії між поверхнею робочого органа і зовнішньою частиною металевої оболонки, після чого впливом абразивним середовищем на зносостійкий елемент видаляють металеву оболонку, що перебуває поза зоною утвореною опорною поверхнею. 45 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3