RU2537983C1 - Method of induction surfacing - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to induction surfacing of inner cylindrical surfaces in machine building. The article is arranged horizontally in retainer to joint rotation about article mirror axis. Spreader made of plate of heat-resistant graphite is arranged inside at article bottom to displace at surfacing radially relative to processed surface and with clearance between the latter and spreader smaller than the depth of built-up ply. Inductor is arranged in place. Retainer is revolved jointly with the article. Inductor is switched on to feed gradually the charge on surface being faced ahead of spreader in direction of article rotation. Charge is negated by inductor and surface being faced to joint melting at article rotation. Clearance between spreader and surface being faced gradually to preset depth facing ply. Note here that article is rotated at rpm selected to prevent fall of facing material and melt running-off while spreader is vibrated in direction of outs length.

EFFECT: cylindrical surface is turned to preset diameter.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости наружных цилиндрических поверхностей изделий.The invention relates to mechanical engineering and can be used to increase the wear resistance of the outer cylindrical surfaces of the products.

Известен способ индукционной наплавки, заключающийся в том, что на наплавляемую поверхность изделия наносят слой наплавляемого материала (например, в виде пасты или шихты) и подвергают их совместному разогреванию токами высокой частоты при помощи индуктора - до оплавления поверхности изделия и расплавления наплавляемого материала; после отключения индуктора и остывания изделия и наплавленного материала на изделии образуется наплавленный слой (см., например, Аникин Н.А., Дробышевская Н.И., Дудинов В.А. и др. Справочник для изобретателя и рационализатора. Предисл. Изд. 3-е испр. и доп. Москва-Свердловск, Машгиз, 1962. 792 стр. с ил., стр.543).There is a method of induction surfacing, which consists in the fact that a layer of deposited material (for example, in the form of a paste or a mixture) is deposited on the surface to be welded and subjected to joint heating by high-frequency currents using an inductor until the surface of the product is melted and the deposited material is melted; after the inductor is turned off and the product and the deposited material are cooled, a deposited layer forms on the product (see, for example, Anikin N.A., Drobyshevskaya N.I., Dudinov V.A. et al. Handbook for the inventor and rationalizer. 3rd ed. And additional Moscow-Sverdlovsk, Mashgiz, 1962. 792 pp., Ill., P. 543).

Недостаток данного способа состоит в том, что он неприменим для наплавки наружных цилиндрических поверхностей, так как наплавляемый материал не удерживается на этих поверхностях вследствие их кривизны.The disadvantage of this method is that it is not applicable for surfacing of the outer cylindrical surfaces, since the deposited material is not held on these surfaces due to their curvature.

В качестве прототипа взят способ индукционной наплавки по а.с. СССР №1794610, кл. В23К 13/01, опубл. 15.02.1993 г., Бюл. №6. Сущность его состоит в том, что из цилиндрической детали предварительно изготавливают правильный многогранник, нанесение наплавляемого материала осуществляют на каждую из граней, последовательно устанавливая их горизонтально, обрабатывают наплавляемый материал индуктором, после остывания расплава последовательно устанавливают горизонтально участки пересечения граней, повторяя при этом те же операции, процесс повторяют до получения слоя наплавленного материала требуемой толщины, после чего деталь обрабатывают до заданного диаметра.As a prototype taken method of induction surfacing according to.with. USSR No. 1794610, class B23K 13/01, publ. 02/15/1993, bull. No. 6. Its essence is that the correct polyhedron is preliminarily made from a cylindrical part, the deposited material is applied to each of the faces, sequentially setting them horizontally, the deposited material is treated with an inductor, after cooling the melt, horizontally intersecting the sections of intersection of the faces is repeated, repeating the same operations , the process is repeated until a layer of deposited material of the required thickness is obtained, after which the part is processed to a predetermined diameter a.

Недостаток прототипа состоит в том, что по данному способу перед непосредственной наплавкой необходимо выполнить в поверхности канавки для размещения в них наплавляемого материала, что нетехнологично; сам процесс наплавки требует значительных временных затрат, так как он осуществляется циклически для каждой отдельной канавки (наплавка и последующее охлаждение); кроме того, при данном способе наплавки наплавленный слой получается достаточно неоднородным - вследствие того, что он состоит из отдельных наплавленных участков, это будет отрицательно сказываться на его эксплуатационных характеристиках.The disadvantage of the prototype is that according to this method, before direct surfacing it is necessary to perform grooves on the surface to accommodate the deposited material, which is not technologically advanced; the surfacing process itself requires considerable time, since it is carried out cyclically for each individual groove (surfacing and subsequent cooling); in addition, with this method of surfacing, the deposited layer is quite inhomogeneous - due to the fact that it consists of separate deposited sections, this will adversely affect its performance.

Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки внутренних цилиндрических поверхностей изделий и повышения качества наплавленного слоя.The invention solves the problem of optimizing the process of surfacing of the inner cylindrical surfaces of products and improving the quality of the deposited layer.

Это достигается тем, что изделие с наплавляемой внутренней цилиндрической поверхностью устанавливают горизонтально в фиксатор, с возможностью их совместного вращения с совмещением оси вращения и оси симметрии изделия, внутрь цилиндра, образованного наплавляемой поверхностью, вдоль его оси, радиально, в нижней части цилиндра, размещают - неподвижно относительно вращающегося изделия - разравниватель в виде пластины, выполненной из термостойкого неметаллического материала, например графита, с возможностью перемещения разравнивателя в процессе наплавки радиально относительно поверхности и создания при этом между ним и поверхностью зазора, изменяющегося от минимума до максимума, равного требуемой толщине наплавленного слоя; выставляют разравниватель с минимальных зазором относительно поверхности; устанавливают индуктор; приводят фиксатор с изделием во вращение; включают индуктор и постепенно подают на вращаемую поверхность - спереди разравнивателя по ходу вращения поверхности - наплавляемый материал; при этом постепенно зазор между разравнивателем и поверхностью доводят до максимальной величины в конце наплавки; выдерживают скорость вращения достаточной для предотвращения осыпания наплавляемого материала и стекания расплава; после окончания наплавки индуктор отключают, продолжая вращение до затвердевания расплава, причем в процессе наплавки разравниватель подвергают вибрации в направлении его длины; после наплавки поверхность растачивают, доводя ее диаметр до требуемого.This is achieved by the fact that the product with a built-in inner cylindrical surface is installed horizontally in the latch, with the possibility of their joint rotation with the axis of rotation of the product and the axis of symmetry of the product, inside the cylinder formed by the built-in surface, along its axis, radially, in the lower part of the cylinder, place motionless relative to the rotating product - leveler in the form of a plate made of heat-resistant non-metallic material, such as graphite, with the ability to move the leveler in p the surfacing process radially relative to the surface and creating a gap between it and the surface, varying from a minimum to a maximum equal to the required thickness of the deposited layer; set the leveler with a minimum clearance relative to the surface; install an inductor; bring the latch with the product into rotation; turn on the inductor and gradually feed onto the rotating surface - in front of the screed along the surface rotation - the deposited material; while gradually the gap between the leveling agent and the surface is brought to a maximum value at the end of surfacing; maintain a rotation speed sufficient to prevent shedding of the deposited material and the flow of the melt; after surfacing, the inductor is turned off, continuing to rotate until the melt has solidified, moreover, in the process of surfacing, the leveling device vibrates in the direction of its length; after surfacing, the surface is bored, bringing its diameter to the required.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: изделие 1, фиксатор 2, ось вращения 3, направление вращения ω, наплавляемая поверхность 4, разравниватель 5, направление перемещения (V), зазор (С) между разравнивателем и поверхностью, индуктор 6, наплавляемый материал (шихта) 7, наплавляемый слой 8.The invention is illustrated by the drawing, which shows: product 1, retainer 2, axis of rotation 3, direction of rotation ω, surfaced surface 4, screed 5, direction of movement (V), gap (C) between screed and surface, inductor 6, surfaced material (charge) 7, deposited layer 8.

Данный способ реализуется следующим образом. Изделие 1 устанавливают горизонтально в фиксатор 2, приводимый во вращение (ω) с горизонтальной осью 3 вращения, с совмещением этой оси с осью симметрии цилиндра, образованного наплавляемой поверхностью 4; внутри цилиндра, вдоль его оси, радиально, в нижней части цилиндра размещают - неподвижно относительно вращающегося изделия - разравниватель 5 в виде пластины, выполненной из термостойкого неметаллического материала, например графита, с возможностью перемещения (V) разравнивателя в процессе наплавки радиально относительно поверхности и созданием при этом между ним и поверхностью зазора (С), изменяющегося от минимума до максимума, равного требуемой толщине наплавленного слоя (8); выставляют разравниватель с минимальным зазором (С) относительно поверхности; устанавливают индуктор 6; устанавливают на торцах изделия торцевые кольцевые заглушки (не показано), выполненные из материала, аналогичного материалу разравнивателя; приводят фиксатор с изделием во вращение; включают индуктор и постепенно подают на вращаемую поверхность 4 - спереди разравнивателя по ходу вращения поверхности - наплавляемый материал; при этом постепенно увеличивают зазор (С) между разравнивателем и поверхностью, доводя его до максимальной величины в конце наплавки; выдерживают скорость вращения (ω) достаточной для предотвращения осыпания наплавляемого материала и стекания расплава (8); после окончания наплавки индуктор отключают, продолжая вращение до затвердевания расплава; причем в процессе наплавки разравниватель подвергают вибрации в направлении длины; после наплавки поверхность растачивают, доводя ее диаметр до требуемого.This method is implemented as follows. The product 1 is installed horizontally in the latch 2, driven into rotation (ω) with the horizontal axis of rotation 3, with the alignment of this axis with the axis of symmetry of the cylinder formed by the weld surface 4; inside the cylinder, along its axis, radially, in the lower part of the cylinder is placed - stationary relative to the rotating product - screed 5 in the form of a plate made of heat-resistant non-metallic material, such as graphite, with the ability to move (V) the screed in the process of surfacing radially relative to the surface and creating while between it and the surface of the gap (C), varying from a minimum to a maximum equal to the required thickness of the deposited layer (8); set the screed with a minimum clearance (C) relative to the surface; set the inductor 6; end ring plugs (not shown) are made at the ends of the product, made of a material similar to the leveling material; bring the latch with the product into rotation; turn on the inductor and gradually feed onto the rotating surface 4 - in front of the leveler along the surface rotation - the deposited material; while gradually increasing the gap (C) between the leveler and the surface, bringing it to a maximum value at the end of surfacing; maintain a rotation speed (ω) sufficient to prevent shedding of the deposited material and the flow of the melt (8); after surfacing, the inductor is turned off, continuing to rotate until the melt solidifies; moreover, in the surfacing process, the leveling device vibrates in the length direction; after surfacing, the surface is bored, bringing its diameter to the required.

По сравнению с прототипом, предлагаемый способ наплавки позволяет производить наплавку внутренних цилиндрических поверхностей изделий; процесс наплавки происходит непрерывно, что повышает однородность и эксплуатационные качества наплавляемого слоя; способ позволяет за один цикл наплавки получить монолитный слой требуемой толщины, что снижает временные затраты (не требуется периодического охлаждения расплава), и повысить качество наплавленного слоя.Compared with the prototype, the proposed method of surfacing allows surfacing of the inner cylindrical surfaces of the products; deposition process occurs continuously, which increases the uniformity and performance of the deposited layer; The method allows for a single deposition cycle to obtain a monolithic layer of the required thickness, which reduces time costs (it is not necessary to periodically cool the melt) and improve the quality of the deposited layer.

Claims (1)

Способ индукционной наплавки изделия, преимущественно внутренних цилиндрических поверхностей, включающий установку изделия горизонтально в фиксатор с возможностью их совместного вращения вокруг оси симметрии изделия, нанесение на наплавляемую поверхность изделия наплавляемого материала в виде шихты, нагревание индуктором шихты и наплавляемой поверхности до их совместного расплавления при вращении изделия и последующее обтачивание наплавленной цилиндрической поверхности до заданного диаметра, отличающийся тем, что перед наплавкой внутри изделия в нижней его части размещают выполненный в виде пластины из термостойкого неметаллического материала графита разравниватель с возможностью его перемещения в процессе наплавки радиально относительно наплавляемой поверхности и с зазором между ним и наплавляемой поверхностью, меньшим заданной толщины наплавленного слоя, затем устанавливают индуктор, осуществляют вращение фиксатора с изделием, после включения индуктора постепенно подают шихту на наплавляемую поверхность перед разравнивателем по ходу вращения изделия, при этом постепенно увеличивают зазор между разравнивателем и наплавляемой поверхностью до величины, равной заданной толщине наплавленного слоя, а после окончания наплавки и отключения индуктора продолжают вращение изделия до затвердевания расплава, причем в процессе наплавки изделие вращают со скоростью, выбранной из условия предотвращения осыпания наплавляемого материала и стекания расплава, а разравниватель подвергают вибрации в направлении его длины. The method of induction surfacing of the product, mainly internal cylindrical surfaces, including installing the product horizontally in the fixture with the possibility of their joint rotation around the axis of symmetry of the product, applying a weldable material in the form of a charge on the weld surface of the product, heating the charge and the weld surface with the inductor until they melt together when the product rotates and subsequent turning of the deposited cylindrical surface to a predetermined diameter, characterized in that before surfacing inside the product, in the lower part of it, a leveling device made in the form of a plate of heat-resistant non-metallic material of graphite is placed with the ability to move it during surfacing radially relative to the deposited surface and with a gap between it and the deposited surface less than the specified thickness of the deposited layer, then an inductor is installed, rotation is performed latch with the product, after turning on the inductor, the charge is gradually fed onto the surfaced surface before the leveler along the rotation of the product while gradually increasing the gap between the leveling agent and the surfaced surface to a value equal to the specified thickness of the deposited layer, and after surfacing and turning off the inductor, the product continues to rotate until the melt solidifies, and during welding, the product is rotated at a speed selected from the condition to prevent shedding of the deposited material and draining of the melt, and the leveler is subjected to vibration in the direction of its length.