Способ изготовления двухслойных полых цилиндрических деталей

ОП ИСАНВЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик 11722723(51) М. Кл В 23 Р 3/08 Гееудеротееиный комитет до делан изобретений к открытей(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙИзобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для покрытий внутренних цилиндрических поверхностей деталей, например, втулок, слоем цветного металла или сплава.Известен способ планирования при отливке биметаллических втулок, когда внутрь вращающейся втулки загружается твердая шихта, которая затем с помощью ТВЧ плавится и образует планирующий слой 1 .Известен способ изготовления многослойных подшипниковых изделий, сущность которого заключается в нанесении на поверхность детали слоя антифрикционного материала с последующим спеканием его 2.Известен способ планирования цилиндров, включающий установку в отверстие цилиндра планирующей заготовки, и цилиндра с созданием вакуума в зазоре между ними и раздачу подстуженной заготовки до полного охлаждения цилиндра с непрерывным вакуумированием зазора 3.Известен способ наплавки металлов на внутреннюю поверхность полых металлических деталей, при котором наплавляемый металл в виде стружки насыпают в отверстие детали, закрепленной во вращающемся при 2способлении, вставляют в отверстие с обоих концов пуансоны, сдавливают брикет стружки, который под действием трения плавится и кристаллизуется на внутренней поверхности наплавляемой детали 4.5Нагревание брикета стружки происходитпо торцам пуансонов, при этом, выдавливаясь по зазору между пуансоном и внутренней поверхностью детали, металл остывает и не сцепляется с деталью, так как зоны нагревания движутся к средине детали, а 1 о наплавляемый металл перемещается к концам детали.Для преодоления сил трения между стенками детали и слоем покрытия во время выдавливания необходимы значительные усилия, которые в сочетании с охлаждением слоя покрытия, соприкасающегося с холодными стенками и перемещающегося относительно их, приводят к образованию поперечных трещин на слое покрытия.Целью изобретения является повышениетехнологичности процесса и качества покрытия.Это достигается тем, что плакированиепроизводят путем взаимодействия вращающегося пуансона и покрытого тонким слоемлегкоплавкого металла (олова, цинка) прутковой заготовки из цветного металла илисплава с использованием нагревания трением по грубо обработанной и очищенной поверхности цилиндрического отверстия с последовательным перемещением зоны нагревания вдоль оси отверстия, с последующимуплотнением нанесенного слоя в холодномсостоянии методом пластической деформации (дор нова нием, раскатыванием, выглаживанием) и кратковременным нагреваниемдетали до температуры плавления слоя легкоплавкого металла (олова, цинка).На фиг. 1 и 2 изображена схема плакирования в начале и конце процесса соответственно.В державку 1 устанавливают детали 2с цилиндрическим отверстием и закрепляют.Внутрь детали на полную длину отверстиявводят заготовку 3 до соприкосновения свращающимся пуансоном 4 и прижимаютк нему с определенным усилием, равным6 - 8 кг/мм, в зависимости от материалазаготовки.В результате трения металл заготовки 3нагревается и обтекает пуансон 4. Послеприкосновения разогретого металла к торцудетали 2 последнюю вместе с державкой 1начинают с постоянным определенным усилием подавать в сторону пуансона 4, непрекращая осевого усилия на заготовку 3,При этом недостаточное усилие подачи детали снижает производительность процесса,а чрезмерное увеличение усилия приводитк утоньшению или даже к разрыву слояпокрытия, Оптимальная величина этого усилия составляет 0,10 - 0,15 усилия, прилагаемого для разогревания заготовки до пластичного состояния.Металл заготовки 3, равномерно вытягиваясь, покрывает внутреннюю поверхностьотверстия детали 2, заполняя неровностии образуя плакирующий слой, причем толщина слоя регулируется в широких пределахв зависимости от размеров отверстия деталии пуансона 4.После окончания процесса деталь 2 с образованным внутри нее плакирующим слоем 5 отделяют от заготовки и в охлажденномсостоянии подвергают пластической деформации с целью устранения усадочных зазоров,Затем деталь нагревают до температурыплавления соединительного слоя (олова,цинка) и охлаждают.Толщину слоя и размеры инструментаподбирают так, чтобы исключить последующую черновую обработку внутренней поверхности нанесенного слоя.Длина плакируемого отверстия ограничивается только теплостойкостью инструмента и жесткостью заготовки. Диаметр прутковой заготовки выбирается на 3 - 5 нмменьше диаметра пуансона.Применение предложенного способа позволит значительно уменьшить расход цветных металлов и сплавов при изготовлениивтулок, при этом себестоимость деталей может быть снижена в 5 - 6 раз.Способ плакирования осуществлен в лабораторных условиях на токарно-винторезном станке 1 К 62. Плакированию подвергаются втулки с размерами 25 Х 021, 5 Х 35,изготовленные из стали СТ. 3, диаметр пуансона 19,8 мм.Параметры усилий подач заготовки идеталей ограничивается физическими воз 10 можностями рабочего и рассчитываетсяпо моментам, приложенным для поворотамаховиков станка.Прочность соединения нанесенного слоясо стенками втулок обеспечивает их работоспособность, пробу производят после дор 13нования и кратковременного нагревания,на вырезанных вдоль втулок образцах шириной 5 мм без замеров усилий отрыва.Структура покрытия по видимым признакам идентична структуре заготовки.ге Исследования показали, что увеличениеотношения усилия подачи детали к усилиюподачи заготовки выше 0,15 приводит к дефектам покрытия, при отношении тех жевеличин менее 0,10 заметно снижается производительность процесса,2 формула изобретения1. Способ изготовления двухслойных полых цилиндрических деталей, включающийщ установку в цилиндрическое отверстие детали плакирующего материала в виде прутка,нагревание его трением вращающегося пуансона и одновременную осадку пуансоном,а также плакирование, отличающийся тем,что, с целью повышения технологичностипроцесса и качества покрытия, перед нагревом пруток покрывают тонким слоем легкоплавкого металла, а плакирование осуществ-ляют путем вытягивания в процессе осадкиосаженной части металла за счет продоль 4 О ного перемещения детали и плакирующегопрутка относительно пуансона.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что в процессе плакирования зону нагреваметалла перемещают вдоль оси отверстияпутем воздействия на деталь усилием, рав 41 ным 0,10 - 0,15 усилия разогревания заготовки пуансоном до пластического состояния.3. Способ по и. 1, отличающийся тем,что деталь после нанесения плакирующегослоя нагревают до температуры плавленияслоя легкоплавкого металла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМо 325089, кл. В 22 Р 13/02, 1970,2. Авторское свидетельство СССРи Мо 446355, кл. В 22 Р 7/00, 1973.3. Авторское свидетельство СССРЮо 374914, кл. В 22 Р 11/02 1971.4. Авторское свидетельство СССРМо 376196, кл, В 23 К 19/00, 1971.тавнтель Н. Кулакова ред К. Шуфрнч Ко аж 1160 По ного комитета СССР ний и открытийРаушская наб., д. 4/5 Ужгород, ул. Проектная Сос я Тех Тнр Государствен ам нзобрете ква, Ж - 35,Патент г, ародна ИПИно делМоеППП ректор Е, Пап ясное