Способ наплавки с формообразованием рабочих элементов деталей машин и инструментов

(51)5 В 23 К 9/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Саратовский политехнический институт(54) СПОСОБ НАПЛАВКИ С ФОРМООБРАЗОВАНИЕМ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ИНСТРУМЕНТОВ(57) Изобретение относится к ма ши ностроению, а именно к способам получения рабочих элементов заготовок деталей машин и инструмента сложного профиля методами электродуговой или электрошлако вой наплавки. Цель изобретения - снижение трудоемкости и расхода металла при производстве путем приближения формы заготовки156393к форме готового изделия. При наплавке на всю ширину рабочей поверхности заготовки слоя металла для формообразования используют пуансон 2, который располагают на расстоянии 1., равном диаметру катодного пятна, от оси электрода в началь ный момент формообразования. Форма пуансона должна удовлетворять условию 6 1,/й,+в+=1, где 6 - габаритная высота пуансона, мм; в - габаритная ширина пуансона в рабочем положении, мм; 0- длина хвостовой части сварочной ванны, мм; Ь - сумма глубины проплавления и высоты наплавленного слоя, мм; . - расстояние от оси электрода до пуансона, мм. Кристаллизаторы 5 и пуансон 2 с приводом располагают на тележке 6, ко 15 торая может перемещаться вдоль наплавляемой заготовки. При формообразовании 54пуансон 2, совершая возвратно-поступательное движение, внедряется в жидкий металл сварочной ванны 3. Возвратно-поступательное перемещение пуансона исключает сплав- ление пуансона с металлом сварочной ванны. Тележка в это время остается неподвижной, а электроды перемещаются со скоростью наплавки . По истечении времени формообразования т, выбираемого из условия т= (в+6 1,/Й,):1, пуансон извлекается, и тележка перемещает его до следующего положения со скоростью У= (в+ +й 1/6,):1-,в-Ь 1,/йгде 1 - шаг рабочих элементов, мм, Способ позволяет получить рабочие элементы в виде впадин, выступов, отверстий, близких по форме к рабочим элементам готовой детали, сократить объем механической обработки, повысить производительность труда. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам получения рабочих элементов заготовок деталей машин и инструмента сложного профиля методами электродуговой или электрошлаковой наплавки, и может быть использовано в авто-, судо-, станкостроении для производства заготовок деталей машин и инструмента с наплавленными рабочими элементами.Цель изобретения - снижение трудоемкости и расхода металла при производстве путем приближения формы заготовки к форме готового изделия.На фиг.показана схема расположения пуансона, ванны расплава и электрода; на фиг. 2 - схема формообразования рабочих элементов протяжки; на фиг. 3 - график изменения скорости возвратно-поступательного перемещения пуан сона за время формообразования. Схемы содержат электроды 1, пуансон 2, ванну расплавленного металла 3, наплавляемую заготовку 4, кристаллизатор 5, тележку устройства шагового перемещения пуансона 6, направляющие 7.Способ реализуется следующим образом.На заготовку простой формы 4 (фиг. 2) с плоской или цилиндрической наружной поверхностью на всю ее ширину непрерывно наплавляют слой металла, которая определяется из условия равенства объемов рабочих элементов и объема металла, наплавляемого на заготовку. Для удержания расплава используют кристаллизаторы 5. Пуансон 2 располагается во втулке, заделанной в один из кристаллизаторов. Кристаллизаторы и привод пуансона располагают на специальной тележке 6, которая имеет возможность перемещения вдоль наплавляемой заготовки по направляющим 7. При наплавке ванна расплава 3 наводится сразу на всей ширине заготовки, Для этого может быть использована многоэлектродная наплавка. Необходимость создания ванны на всей ширине заготовки накладывает на нее ограничение, так как из-за наличия краевого эффекта не имеет смысла применять больше семи электродов с расстоянием между ними больше 10 мм. Таким образом, способ применим для формообразования элементов деталей шириной до 70 мм.В начальный момент времени цикла формообразования рабочего элемента тележка 6 (фиг. 2) располагается таким образом,. что пуансон отстоит от электродов 1 на расстоянии 1,. Пуансон 2, совершая возвратно-поступательное движение, внедряется в жидкий металл сварочной ванны 3 и вытесняет его. Тележка в это время остается неподвижной, электрод же перемещается со скоростью наплавки По истечении времени формообразования т движение пуансона пре кращается, а тележка перемещается в направлении наплавки по направляющим 7 до положения начала формообразования следующего рабочего элемента и цикл повторяется вновь.По данному способу изготовлены рабочие элементы заготовок протяжек, Заготовкой под наплавку служит прокат прямоугольного сечения 22 хЗОЖ 91 мм. Наплавка ведется проволокой НП 40 Х 2 Г 2 М диаметром 2 мм под флюсом АН 348 А с добавкой 15 - 20 Я феррохрома по весу. Пуансон имеет форму, соответствующую форме сечения стружечной канавки протяжки с учетом припуска на механическую обработку б и располагается в хвостовой части ванны расплавленного металла. Количество электродов равно трем.5Скорость наплавки равна 10 м/г. Ток наплавки 1=0,6 кА, напряжение 0=26 В. Длина хвостовой части ванны при этом составляет 1,=31,2 мм. Расстояние от пуансона до оси электрода, равное диаметру катодного пятна, составляет 1=3,1 мм. Отношение диаметра хвостовой части ванны к сумме глубины проплавления и высоты наплавленного слоя - --- 0,15.6 вфаПодставляя указанные значения, находим максимальное значение ширины пуансона при заданной высоте пуансона й=б мм.в=1 - 1. - йф =31,2 - 3,1 - 6 0,15= =27,2 мм.Ширина пуансона для формообразования - больше требуемой, следовательно, наплавка может быть осуществлена.При уменьшении сварочного тока 1 до 300 А при том же значении напряжения 0=26 В допустимая ширина пуансона уменьшается до в=11,3 мм, что значительно меньше требуемой.Минимальное значение сварочного тока 1=400 А при 0=26 В, Увеличение тока и напряжения более 1=600 А и 0=26 В возможно, однако при этом ухудшаются условия работы кристаллизатора.При положении пуансона на расстоянии диаметра катодного пятна от электрода начинается процесс формообразования путем внедрения пуансона в расплав ванны. При этом пуансон некоторое время не перемещается в направлении наплавки до кристаллизации формообразуемого металла. Это время тф формообразования легко определить. За время тф фронт кристаллизации металла должен переместиться на длину сна. рочной ванны за пуансоном и габаритную ширину пуансона. Так как фронт кристаллизации перемешается со скоростью наплавки н, то время тф можно определить по формуле1 ав+й йвТе=КПосле этого пуансон вновь перемещают на позицию формообразования со скоростью , которая задается из условия получения шага 1 между рабочими элементами.Определим скорость возвратно-поступательного движения пуансона если ширина заготовки =18 мм, периметр пуансона, по фиг. 2, равный 50 мм. Средняя площадь контакта с расплавом за время цикла формообразования рабочего элемента Р, =Р=50 у =450;р 5 Я Площадь поперечного сечения пуансона по фиг.3 Р=143 мм. Объем формообразующей части пуансона 1 т:1 т=Р. 5=143 18=2574 мм . 6Допустимая температура пуансона Т==600 С, температура расплава Тп = 1500 С температура пуансона начальная Т.,=20 С.18.80.10-з (1500 20) 450Ъе.п - 2,68 мм/с0,188 (600 в ) 2574У, )9,65 м/ч19 Принимая скорость возвратно-поступательного движения пуансона 1 тнп, равной 10 м/ч, достигают отсутствия сплавления пуансона с расплавом сварочной ванны.Предлагаемый способ наплавки обеспечивает возможность формообразования за счет применения пуансона рабочих элементов деталей машин и инструмента в виде впадин, выступов и отверстий, близких по форме к рабочим элементам готовой детали; сокращение объема механической 20 обработки и экономию режущего инструмента и трудовых ресурсов, экономия материальных ресурсов происходит из-за повышения коэффициента использования материала, а повышение производительности труда - из-за сокращения объема механической обработки и совмещения, операций наплавки н формообразования.формула изобретенияЗО 1. Способ наплавки с формообразованием рабочих элементов деталей машин н инструментов, при котором расплавленный металл удерживают кристаллизатором, а в хвостовую часть ванны внедряют формообразующий элемент и удерживают его до ЗБ отвердения ванны, отличающийся тем, что,с целью снижения трудоемкости и расхода металла при производстве путем приближения формы заготовки к форме готового изделия, в качестве формообразующего элемента используют пуансон, поперечное сечение которого соответствует профилю рабочего элемента, располагают его в начале формообразования на расстоянии диаметра катодного пятна от оси электрода, при этом форму пуансона, устанавливают 45 в соответствии с формулойй, +в+1.=1,е,где й - габаритная высота пуансона в рабочем положении, мм;50 в - габаритная ширина пуансона в рабочем положении, мм;- длина хвостовой части сварочнойванны, мм;й - сумма глубина проплавления и высоты наплавленного слоя, мм;551. - расстояние от оси электрода до пуансона, мм.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что, с целью получения заготовок периоди563915 ения луожюма Составитель Т. АрестРедактор И. Сегляник Техрел И. Верес Корректор Л. БескиДЗаказ 1125 Тираж 649 ПодписноеВНИИПИ Госуларственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж 35, Раугпская наб., д. 4/5Производственно-излагельский комбинат Патлснт, г. Ужгород, ул. Гагарина, 01 7 ческого профиля с шагом 1, пуансону сооб. 1 цают шаговое перемещение в направлении наплавки со скоростьюперемещения, определяемой из условиявЬ;(в+ЬЬ,) ФР 11 в где У - скорость наплавки, мм/с;- шаг рабочих элементов, мм; а затем фиксируют при формообразовании 1 О на время т определяемое из условия 8япосле чего цикл повторяют.3. Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения формообразования стальным пуансоном, ему придают возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению наплавки со скоростью, исключающей сплавление пуансона с металлом сварочной ванны.