RU2103109C1 - Plant for centrifugal bimetallization of bushings - Google Patents

Abstract

FIELD: foundry, in particular, technology of centrifugal facing (with use of high-frequency current for heating) of internal surface of metal bushings (base) with other metals and alloys with melting points lower than that of steel. SUBSTANCE: plant with exterior indirect heating has heatproof noncooled heater (induction heater) which is made in the form of cylinder to fully envelope the surface of workpiece. The cylinder is split by zigzag saw cuts to pass outer diameter of flanges and installed with its concave part downward. Guides of transportation slides are located vertically opposite to heater and closed from atop together with bimetallized bushing by means of casting with heatproof layers of kaolin wool, ceramic material, changeable heatproof layer (graphite type). Transportation slides have bed for laying bushings with flanges for loading and unloading from plant, and lower casing with heatproof layers similar to layers of upper casting. Device makes it possible to face internal surface of cylindrical bushings from high-melting alloys of steel type with dimensions of d80 x D100 x L1140 with low-melting alloys. EFFECT: provision of facing the internal surface of cylindrical bushings from high-melting alloys of steel type with low-melting alloys. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии центробежной наплавки с ТВЧ нагревом на внутреннюю поверхность металлических втулок (основы) других металлов и сплавов, у которых температура плавления ниже, чем температура стали. The invention relates to foundry, in particular to the technology of centrifugal surfacing with high-frequency heating on the inner surface of metal bushings (base) of other metals and alloys in which the melting temperature is lower than the temperature of steel.

Известна установка для наплавки массивных заготовок с использованием графитового индуктора. Нагрев в этом случае осуществляется как за счет токов высокой частоты, так и за счет теплообмена между разогретым до 2500 K индуктором и деталью (так как нагреватель кроме индуктивного сопротивления обладает и активным, на нем выделяется джоулево тепло) [1]. A known installation for surfacing massive billets using a graphite inductor. In this case, heating is carried out both due to high-frequency currents and due to heat transfer between the inductor and the component heated to 2500 K (since the heater, in addition to inductive resistance, is also active, Joule heat is released on it) [1].

Ее недостатком является то, что она предназначена только для нагрева и наплавки плоских поверхностей. Нагрев и наплавка цилиндрических поверхностей с ее помощью невозможны из-за больших потерь тепла, так как излучающая поверхность индуктора удалена от поверхности цилиндрической заготовки. При этом снижается эффективность лучистого теплообмена, а индукционный нагрев вообще невозможен, так как он резко снижается при увеличении зазора между токоведущим контуром и заготовкой. Its disadvantage is that it is intended only for heating and surfacing of flat surfaces. Heating and surfacing of cylindrical surfaces with its help is impossible due to large heat losses, since the radiating surface of the inductor is removed from the surface of the cylindrical workpiece. This reduces the efficiency of radiant heat transfer, and induction heating is generally impossible, since it decreases sharply with increasing gap between the current-carrying circuit and the workpiece.

Известны нагреватели из термостойких сплавов типа хромида лантана. В полосе из такого сплава сделаны пропилы, в результате чего образуется плоский зигзагообразный индуктор - нагреватель [2]. Heaters are known from heat-resistant alloys such as lanthanum chromide. Cuttings are made in a strip of such an alloy, as a result of which a flat zigzag inductor - heater is formed [2].

Применение таких индукторов ограничено тем, что они способны нагревать железосодержащие сплавы только до 620 K, а при больших температурах такие нагреватели окисляются, теряют форму, расплавляются. Кроме того, плоская форма индуктора не обеспечивает требуемой электромагнитной связи с цилиндрической заготовкой, а при ТВЧ нагреве - это определяющий фактор. Поэтому использовать их в целях биметаллизации, где заготовка нагревается не ниже 1350 K, невозможно. The use of such inductors is limited in that they are able to heat iron-containing alloys only up to 620 K, and at high temperatures, such heaters oxidize, lose their shape, and melt. In addition, the flat shape of the inductor does not provide the required electromagnetic coupling with the cylindrical workpiece, and with high-frequency heating it is a determining factor. Therefore, it is impossible to use them for bimetallization, where the workpiece is heated at least 1350 K.

Наиболее близкой к заявленной является установка для центробежной биметаллизации с ТВЧ нагревом. В качестве нагревателя используется медный водоохлаждаемый индуктор. Такие нагреватели надежны и долговечны. Однако при температуре заготовки 1100-1200 K и выше холодный индуктор поглощает много тепловой энергии (до 30%). Поэтому тепловые потери не позволяют нагревать заготовки из стали с размерами более d80 x D100 x L1140 мм (при использовании серийных установок ТВЧ). Кроме того, зажим между шпинделями установки и извлечение втулки с фланцем затруднен, так как она располагается внутри индуктора [3]. Closest to the claimed is the installation for centrifugal bimetallization with high-frequency heating. A copper water-cooled inductor is used as a heater. Such heaters are reliable and durable. However, at a workpiece temperature of 1100-1200 K and higher, a cold inductor absorbs a lot of thermal energy (up to 30%). Therefore, heat losses do not allow heating steel billets with dimensions greater than d80 x D100 x L1140 mm (when using standard high-frequency units). In addition, the clamp between the installation spindles and the removal of the sleeve with the flange is difficult, since it is located inside the inductor [3].

При переходе на другой типоразмер втулок требуется сложная переналадка перемещений подвижной бабки и платформы. Задача состоит в том, чтобы наплавлять легкоплавкие сплавы на внутреннюю поверхность цилиндрических втулок из более тугоплавких сплавов типа стали с размерами более d80 x D100 x L1140. When switching to a different size of bushings, a complex readjustment of the movements of the movable headstock and platform is required. The task is to deposit fusible alloys on the inner surface of cylindrical bushings of more refractory alloys such as steel with dimensions greater than d80 x D100 x L1140.

На фиг. 1 изображена схема нагрева токами ТВЧ с полуцилиндрическим термостойким нагревателем (индуктором); на фиг.2 - схема нагрева тепловым излучением с полуцилиндрическим термостойким нагревателем (индуктором); на фиг.3 - схема развертки полуцилиндрического термостойкого нагревателя, вид снизу; на фиг.4 - профильная проекция полуцилиндрического термостойкого нагревателя (индуктора); на фиг.5 - профильная проекция установки для центробежной биметаллизации с полуцилиндрическим термостойким нагревателем (индуктором); на фиг.6 - фронтальная проекция установки для центробежной биметаллизации с полуцилиндрическим термостойким нагревателем (индуктором). In FIG. 1 shows a high-current heating circuit with a semi-cylindrical heat-resistant heater (inductor); figure 2 - diagram of heating by thermal radiation with a semicylindrical heat-resistant heater (inductor); figure 3 is a scan diagram of a semi-cylindrical heat-resistant heater, bottom view; figure 4 is a profile projection of a semicylindrical heat-resistant heater (inductor); figure 5 is a profile projection of the installation for centrifugal bimetallization with a semi-cylindrical heat-resistant heater (inductor); figure 6 is a front view of the installation for centrifugal bimetallization with a semi-cylindrical heat-resistant heater (inductor).

Установка для центробежной биметаллизации состоит из биметаллизируемой втулки 1 с шихтой 2, полуцилиндрического термостойкого нагревателя (индуктора) 3 с зигзагообразными пропилами 4 и проточками 5, направляющих 6, салазок 7, верхнего кожуха 8 со слоем каолиновой ваты 9, керамики 10, сменным термостойким слоем (типа графита) 11, ложемента для биметаллизируемых втулок 12, нижнего кожуха 13 с теплозащитными слоями подобно верхнему кожуху, фланцев 14, шпинделей 15, бабок (левой и правой) 16, рамы 17. Installation for centrifugal bimetallization consists of a bimetallized sleeve 1 with a charge 2, a semi-cylindrical heat-resistant heater (inductor) 3 with zigzag cuts 4 and grooves 5, guides 6, a slide 7, an upper casing 8 with a layer of kaolin wool 9, ceramic 10, a replaceable heat-resistant layer ( type graphite) 11, a lodgement for bimetallized bushings 12, a lower casing 13 with heat-shielding layers like the upper casing, flanges 14, spindles 15, headstock (left and right) 16, frame 17.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Зашихтованная втулка 1 помещается на транспортировочные салазки 7, которые по направляющим 6 поднимаются вверх до тех пор, пока ось заготовки не совпадает с осью шпинделей, а разъем нижнего кожуха - с разъемом верхнего, после чего левая и правая бабки зажимают втулку. Затем включается двигатель привода станка и подается питание на нагреватель от высокочастотного трансформатора (ТВЧ). При достижении втулкой требуемой температуры нагреватель отключается и отключается двигатель станка. Бабки разжимают направленную втулку, далее втулка на салазках по направляющим 6 выводится из зоны нагрева и снимается. Цикл повторяется. The lined sleeve 1 is placed on the transport slide 7, which along the guides 6 rise up until the workpiece axis coincides with the axis of the spindles, and the connector of the lower casing with the connector of the upper one, after which the left and right headstock clamp the sleeve. Then the machine drive motor is turned on and power is supplied to the heater from a high-frequency transformer (HDTV). When the sleeve reaches the required temperature, the heater turns off and the machine engine turns off. Grandmas unclench the directional sleeve, then the sleeve on the slide along the guides 6 is removed from the heating zone and is removed. The cycle repeats.

Данный процесс поддается автоматизации. This process lends itself to automation.

Claims (4)

1. Установка для центробежной биметаллизации втулок, содержащая высокочастотный источник питания, индуктор, станок центробежной наплавки, имеющий раму, на которой установлен узел вращения втулок в виде передней и задней бабок со шпинделями, приводимыми во вращение от электродвигателя, и узел загрузки и выгрузки, отличающаяся тем, что она снабжена двумя теплозащитными кожухами подвижным нижним и неподвижным верхним, индуктор выполнен из термостойкого материала в виде полого полуцилиндра с зигзагообразными пропилами и установлен вогнутой частью вниз, узел загрузки и выгрузки выполнен в виде транспортировочных салазок с направляющими, смонтированными напротив индуктора, на транспортировочных салазках установлены с возможностью вертикального перемещения на них нижний подвижный теплозащитный кожух и ложемент для укладки биметаллизируемой втулки с фланцами. 1. Installation for centrifugal bimetallization of bushings containing a high-frequency power source, inductor, a centrifugal surfacing machine having a frame on which a hub rotation assembly is installed in the form of front and rear headstock with spindles driven from the electric motor, and a loading and unloading unit, different the fact that it is equipped with two heat-shielding casings movable lower and fixed upper, the inductor is made of heat-resistant material in the form of a hollow half cylinder with zigzag cuts and installed concave th part of down loading and unloading unit is formed as a transport sled with runners, mounted opposite the inductor for transport skid mounted for vertical movement in their lower heat shield and the movable tray for stacking bimetalliziruemoy sleeve with flanges. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что длина индуктора l_и н д превышает длину биметаллизируемой втулки l_в т на удвоенную расчетную величину 2S нависания индуктора над фланцем со стороны торца, необходимую для гарантированного прогрева фланца и торца втулки (l_и н д l_в т + 2S).2. Installation according to claim 1, characterized in that the length of the inductor l _{and n d} exceeds the length of the bimetallized bush l _{in t} by twice the calculated value 2S of the overhang of the inductor over the flange from the end side, necessary for guaranteed heating of the flange and end of the sleeve (l _{and n d} l _{in t} + 2S). 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности индуктора со стороны торцов выполнено по проточке диаметром D_п р, большим диаметра фланца D_ф, фиксирующего втулку, на величину гарантированного зазора δ между индуктором и фланцем (D_пр = D_ф + δ).
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что длина дуги по наружному диаметру полого полуцилиндра индуктора l_д и равна
l_ди = πR_ни - b,
где R_н и наружный радиус индуктора;
b ширина разреза полой цилиндрической заготовки индуктора на две равные части.3. The installation according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the inductor from the ends, there is a groove with a diameter D _{p p} greater than the diameter of the flange D _f fixing the sleeve by the guaranteed gap δ between the inductor and the flange (D _pr = D _φ + δ).
4. Installation according to claim 1, characterized in that the length of the arc along the outer diameter of the hollow half-cylinder of the inductor l _{d and} is equal to
l _di = πR _nor - b,
where R _{n and the} outer radius of the inductor;
b the width of the cut of the hollow cylindrical billet of the inductor into two equal parts. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что теплозащитные кожухи выполнены из внутреннего сменного слоя графита, слоя керамики и слоя каолиновой ваты. 5. Installation according to claim 1, characterized in that the heat-shielding casings are made of an internal removable layer of graphite, a layer of ceramics and a layer of kaolin wool.

Images