Способ восстановления изношенных поверхностей деталей

)5 В 23 Р 6/ ИЕ ИЗОБРСВИДЕТЕЛЬСТВУ ИСА К АВТО РС(71) Научно-исследоватконструкционных матерических процессов при МГ льскии институт алов и технологи- У им, Н. Э, БаумаМ, Зурабов и А, Н, др, Гэзотермические ых материалов. Спрадумка", 1987; с, 544, АНОВЛЕНИЯ ИЗНООСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ емонтные работы поженных касательным плов, В(72) И; К. Со Еремичев (56) Борисов покрытия из и вочник, Киев (54) СПОСОБ ШЕННЫХ ПО (57) Испол ьзо верхн остей,Ю. С, и орошко Науков ВОССТ ВЕРХН вание: подвер а= т 1 т 2 друг от дгде а -руга,расстояниеканавкИ; т 1териала поксдвиг восст ками; Ь - чности на едел прочй детали. между канав - предел про рытия; т 2 - пранавливаемо ширина сдвиг ма ности на ОСУДАР СТ ВЕННОЕ ПАТЕ НТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) Изобретение относится к способам восстановления изношенных поверхностей, преимущественно подверженных касательным нагрузкам,Известен способ восстановления изношенных деталей. включающих нанесение покрытий. Перед нанесением покрытий на восстанавливаемой поверхности наносят рваную резьбу, Недостатком способа является низкая прочность покрытия на срез,Известен также способ. при котором на восстанавливаемой поверхности эыполйяют канавки типа "ласточкин хвост". а затем наносят покрытие, Недостатком этого способа является высокая трудоемкость, а также низкая прочность восстанавливаемой детали на срез.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ восстановления изношенных поверхностей нанесением покрытий, при котором подгоам. Сущность изобретения: перед ием на изношенную поверхность й предварительно на ней выполнявки прямоугольной формы на расодна от другой, равном: а=Ьт 1/т 2, расстояние между канавками; Ь - канавки; т 1 - предел прочности на атерйала покрытия; т 2- предел проч- а сдвиг восстанавливаемой детали, у канавок определяют йз соотноше- /2 (Тсж 1ЬЬ СГР 1/За т 2, ГдЕЬ - канавки; оР 1 - предел прочности на матеРиала покРытиЯ; тсж 1 - пРеДел ти на сжатие материала покрытия, 2 ил; нагрузк нанесен покрыти ют кана стоянии где а - ширина сдвиг м ности н а глубин ния Ьт 1 глубина разрыв прочнос 2 бтовку изношенных поверхностей осуществляют нарезкой канавок. Недостатком данного способа является низкая прочность ъ восстанавливаемой детали на срез,Целью изобретения является повыше- ОО ние прочности восстановленной детали на срез,Для достижения этой цели в способе восстановления изношенных поверхностей, ц включающем выполнение кайавок и последующее нанесение покрытий, канавки выполняют прямоугольной формы на расстоянииПри ширине канавок меньшей, чем этоследует из соотношения (3), будет срезатьсяпокрытие по линии 1, фиг. 2, Если аЬ г 1 Й 2будет разрушаться материал восстанавли 5 ваемой детали по линии 3, фиг, 2, Наибольшая прочность на срез достигается привыполнении условия (1), вытекающего из (3).Разрушающая нагрузка на срез, при выполнении канавок, типа "ласточкин хвост",10 будет также меньше, чем для прямоугольных канавок. Дело в том, что у канавок, типа"ласточкин хвост", площадь, по которойпроисходит когезионное разрушение покрытий,(площадь канавок у верхней повер 15 хности восстанавливаемой детали) меньше,чем у прямоугольных. У канавок, типа "ласточкин хвост", меньше площадь и у основания выступов, разделяющих канавки.Поэтому, максимальная прочность на срез у. 20 восстанавливаемой детали будет для канавок прямоугольной формы при выполненииусловия (1),Выделим двумя плоскостями. параллельными направлению приложения на 5 грузки и отстоящими друг от друга наединичном расстоянии, участок в детали ирассмотрим одну канавку, заполненную покрытием. Ее можно рассматривать как консольную балку единичной ширины, длиной0 Ь и толщиной Ь, нагруженную по одной изповерхностей распределенной нагрузкойгт, 1. Максимальные напряжения, возникающие в балке, можно определить по известным формулам сопротивления материалов5 Глубину канавок определяют из соотношения где Ь - . глубина канавки; ор 1 - предел прочности на разрыв материала покрытия, осж 1 - предел прочности на сжатие материала покрытия,Как показали результаты патентного поиска, не известно способа восстановления ,изношенных поверхностей, в котором выполняли бы канавки прямоугольного сечения и при этом ширина, глубина канавок и расстояние между ними связывалось бы со- отношениями Следбвательно, заявляемый способ соответствует критерию "существенное отличие", 2На фиг. 1 представлена подготовкаповерхности восстанавливаемой детали под .нанесение покрытий; на фиг, 2 - варианты возможного разрушения покрытия и основы. Форма канавок, а также соотношение размеров устанавливаются из следующих соображений.Предложенный способ восстановленияизношенных поверхностей, включающий нанесение покрытия, предназначен для де талей, у которых покрытия работают на сдвиг. Если на восстанавливаемой поверхности выполнить канавки треугольной фор. мы, то на этой поверхности появляются участки наклонные к направлению приложения усилий. В результате появляется составляющая усилия, направленная по нормали к границе раздела "основа - покрытие", что приводит к резкому снижению адгезионной прочности покрытия, кроме того; если покрытие выполнено в виде кольцевого слоя, то в нем появляются растягивающие усилия, В результате снижается прочность покрытия на срез, Выполнение на восстанавливаемой детали канавок прямоугольной формы, не приводит к такому неблагоприятному перераспределению усилий и, следовательно, повышает прочность покрытия.Соотношение между шириной канавоки расстоянием между ними вытекает из условия равнопрочности на срез материала детали и покрытия айвах Оаах --Я(4) где Мпах - максимальный момент; О/ - мо 40 мент сопротивления сечения балки.В нашем случае Мвах 2, ЧЧ =д 1 Ь 1 Ь6После подготовки получим45 3 п(5) Максимальные напряжения возникают на50 верхней и нижней плоскостях балки, На верхней плоскости - усилия растяжения. На нижней - усилия сжатия, Учитывая, что прочность покрытия на растяжение меньше чем на сжатие получим55(11) Максимальная глубина 50 вием этого усилия в основе возникают усилия среза, Максимальные тн определим измаксимальных усилий, которые может выдержать выступ основы на срез. О= тг а/й (7) Подставляя значения а, в выражение (6),получим Отсюда вытекает максимальное значениеглубины канавкиГ При большей глубине канавки будет наблюдаться разрушение покрытия под действием изгибающих напряжений по линии 1, фиг, 2, При малой глубине канавок под дей- ствием нагрузки покрытие разрушается по линии 2, фиг, 2, под углом 45 к направлению приложения нагрузки и по образовавшейся поверхности наезжает на гребни канавок, что приводит к его разрушению вдоль образующей. Срез покрытия по линии 1, фиг. 2, будет наблюдаться при условии Ь г 1Ь/2 гтс 1 (10) Ь т 1 - представляет усилие для среза покры- тИЯ ПО ВЕРХНЕЙ КРОМКЕ КаНаВКИ; Ь Г 2 Псж 1 - усилие для поднятия покрытия на вершины канавок; Ь T - площадь, по которой разрушается покрытие при подъеме на вершины канавок, Коэффициент 1/2 учитывает, что покрытие разрушается под углом 45 по отношению к усилию среза, Объединяя выражения (9) и (10) получим Ьт 1При Ь -г 2 - = - покрытие поднимается наОсз 1гребни канавок и разрушается при сравнительно низких нагрузках, При Ь р поЬд 1 3 д гг крытие также разрушается при сравни- тельно низких нагрузках. Здесь следует учитывать, что др 1 УменьшаетсЯ с Увеличением толщины покрытия из-эа возникающих в нем внутренних напряжениях, Наибольшие касательные усилия, которые выдержййает восстановленное изделие, будут при значениях Ь, вытекающих иэ соотношения (11).Пример конкретного выполнения способа осуществлен при нанесении покрытий 5 плазменным методом на установке УПУ -ЗД. Покрытие из порошка ПГ - 19 М - 01 наносилось на боковую поверхность цилиндрического образца из латуни, Затем образец устанавливался в штамп и с по мощью пресса к покрытию прикладывалосьусилие на срез. По усилию разрушения Р и площади Р определялся предел прочности сцепления покрытия на срез где Р - усилие разрушения покрытия; Е -площадь покрытия.При испытании образцов, с нанесением20 резьбы в качестве подготовки напыляемойповерхности, предел прочности на срез составил 1,7 кг/ммг,Предварительно были измерены пределы прочности на сдвиг материала покры 25 тия и основы, Они составили для материалапокрытия т 1=4,9 -.О,б кг/мм . Для материала2подложки на порядок больше юг=45 кг/мм .ЗначениЯ осж 1 составили 20+ 4 кг/мм, покрытий из порошка. ПГ - 19 М - 01 составляет30 51,5 кг/мм,Результаты испытания образцов с покрытиями, подготовка напыляемыхповерх-ностей которых осуществлялась нанесением канавок свезены в табл. 1 с усреднени 35 ем по 4-м испытаниям.В первых двух примерах наблюдалсясрез покрытия. В третьем - смешанное разрушение. В четвертом примере срезался материал основы, Так иэ сопоставления г 1 и 7240 следует, что максимальное усилие на срездействительно достигается при отношенииЬ/а = 10. Минимальная глубина канавки(при а=0,2 мм и Ь=2 мм) определяется как Ь о 1 2 4,9гт, = 7 г го = о го "м--- = =074 мм, Ь 201 4 5Затг О,б 45 При испытаниях глубина канавки лежала вуказанных пределах и составляла.0,4 мм.Данные экспериментальной проверки условия (2) представлены в табл, 2,В первом примере происходит разрушениепокрытия по линии 2, фиг. 2, Во 2 - 4 примерах наблюдается смешанное разрушение,.Милюкова каз 4240 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям п 113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5 Т ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 по линиям 1 и 3, фиг. 2, В примере 5 разрушенйе происХодит по покрытию, т.е. по линии 1, фиг. 2,Результаты испытаний подтверждают,что выполнение на восстанавливаемой деталиканавок прямоугольной формы при выполнении соотношений (1) и (2) повышаетпрочность сцепления покрытия на срез.Использование изобретения позволитповысить работоспособность восстановленных поверхностей за счет увеличенияйрочности на срез.Формула изобретенияСпособ восстановления изношенныхповерхностей деталей, включающий выполнение канавок и последующее нанесениепокрытий, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,.сцелью повышения прочности восстановленных деталей на срез. канавки выполняют20 прямоугольной формы на расстоянии однаот другой, равном где а - расстояние между канавками; Ь - ширина канавки, т 1 - предел прочности на сдвиг материала покрытия; т 2- предел прочности на сдвиг восстанавливаемой детали, и глубиной, определяемой из соотношения где Ь - глубина канавки; сгр 1 - предел прочности на разрыв материала покрытия, осж 1- предел прочности на сжатие материалапокрытия.