Способ получения металлического покрытия

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Хейфец Михаил Львович Точило Владимир Степанович Грецкий Николай Леонидович Толстиков Сергей Константинович Премент Геннадий Борисович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(56) Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей. - М. Колос, 1981. С. 253-254.721305, 1980.823055, 1981.62067182 , 1987.6499 1, 2004.(57) Способ получения металлического покрытия, включающий электродуговую наплавку на заготовку углеродистой проволоки и снятие слоя наплавленного покрытия самовращающимся ротационным резцом, установленным под углом, обеспечивающим его самовращение относительно обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что перед наплавкой проволоки осуществляют электромагнитную наплавку ферромагнитного порошка, а снятие слоя покрытия осуществляют на глубину, соответствующую максимальной поверхностной твердости нанесенного покрытия. Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения металлических покрытий. Найдет применение в машиностроении и ремонте машин для восстановления и упрочнения деталей. Известен способ получения металлических покрытий путем дуговой наплавки углеродистой проволоки в среде защитных газов 1. Наплавку ведут короткой дугой на постоянном токе обратной полярности с использованием источников питания с жесткой внешней характеристикой. Недостатком известного способа является низкая твердость наплавленного металла 160200 НВ при применении углеродистых наплавочных проволок марки Нп-25, Нп-30,Нп-352. Наиболее близким техническим решением является способ получения металлических покрытий, включающий нанесение на заготовку металлического покрытия с одновременной обработкой самовращающимся ротационным резцом 3. Нанесение на заготовку металлического покрытия осуществляют электродуговой наплавкой проволоки. Наплавку ведут на наплавочном автомате, электродную проволоку которого устанавливают таким образом, чтобы металл из сварочной ванны не растекался по поверхности детали. За проволокой на определенном расстоянии закрепляют ротационный резец под углом к обрабатываемой поверхности. 10780 1 2008.06.30 Однако этот способ имеет недостаток - низкую твердость полученного покрытия. Этот недостаток вызван невысокой твердостью наплавляемого материала 160200 НВ. Задачей предлагаемого способа является повышение твердости металлического покрытия. Заявляемый способ получения металлического покрытия включает электродуговую наплавку на заготовку углеродистой проволоки и снятие слоя наплавленного покрытия самовращающимся ротационным резцом. Резец устанавливают под углом, обеспечивающим его самовращение относительно обрабатываемой поверхности. При этом перед наплавкой проволоки осуществляют электромагнитную наплавку ферромагнитного порошка. Снятие слоя покрытия осуществляют на глубину, соответствующую максимальной поверхностной твердости наносимого покрытия. Отличительными признаками заявляемого способа являются новые операции, их последовательность и режимы их осуществления. Нанесенное покрытие получают не только электродуговой наплавкой проволоки в защитной среде, а последовательным сочетанием электромагнитной наплавки ферромагнитных порошков с электродуговой наплавкой углеродистой проволоки. Глубина снятия слоя ротационным резцом определяется не только геометрическими параметрами, но и максимальной поверхностной твердостью получаемого покрытия, достигаемой за счет обратной диффузии легирующих элементов ферропорошка. Благодаря данным отличиям происходит диффузия легированных элементов порошка в поверхностный слой, наплавленный проволокой, образуя твердую рабочую поверхность. Предлагаемый способ реализован следующим образом. Заготовка - вал с номинальным диаметром 50 мм при длине 100 мм, изготовленный из стали 20. Вначале наносят функциональный слой электромагнитной наплавкой ферромагнитного порошка с последующей электродуговой наплавкой углеродистой проволоки. Для этого вращающийся со скоростью 0,105 м/с вал устанавливают в центрах токарного станка 16 К 20. В качестве ферромагнитного порошка используют ферробор марки ФБ-1 с размерами зерен 0,2-0,4 мм, который подают в рабочий зазор между полюсным наконечником электромагнитной катушки и заготовкой. Вибрацию полюсного наконечника с амплитудой 1 мм, отдаленного от сердечника электромагнита воздушным зазором, и переменное по величине магнитное поле в рабочем зазоре создают электромагнитной катушкой, питаемой выпрямленным током по однополупериодной схеме. Полюсный наконечник и заготовку подключают к разноименным полюсам сварочного трансформатора ТД-500 через вентиль В 200, обеспечивающий однополупериодное выпрямление напряжения. Соотношение фазового угла между напряжением, питающим электромагнитную катушку для создания вибрации и переменного магнитного потока, и напряжением, питающим сварочный трансформатор, выбиралось таким, что моменту импульсного механического воздействия полюсного наконечника на поверхность заготовки соответствует падение напряжения до нуля во вторичной цепи сварочного трансформатора. Сварочный трансформатор работает в режиме малых токов при минимальном значении величины накопленной энергии, соответствующей току короткого замыкания в 150 А. Ширина полюсного наконечника вдоль образующей шейки вала составляет 30 мм. Первоначальный рабочий зазор между полюсным наконечником и деталью при обесточенной электромагнитной катушке составляет 0,4 мм. При вращении вала в рабочий зазор непрерывно подается ферромагнитный порошок с расходом 17 г/мин, который, расплавляясь, распределяется по поверхности детали. После нанесения ферромагнитного порошка на вал наплавляют углеродистую проволоку Нп-30 диаметром 1,6 мм в среде углекислого газа совместно с упрочняющей обработкой самовращающимся ротационным резцом из твердого сплава ВК 6. Для этого за проволокой на расстоянии 10 мм при углах поворота оси резца у 20 и наклона режущей кромки 15 закрепляют инструмент из твердого сплава ВК 6 с углами заточки 2 10780 1 2008.06.30 327, 312. Наплавку ведут на наплавочном автомате А-580, электродную проволоку которого устанавливают таким образом, чтобы металл из сварочной ванны не растекался по поверхности детали. Режимы наплавки следующие напряжение дуги 20 В,сварочный ток 120 А, скорость наплавки 0,01 м/с, подача или шаг наплавки 4 мм/об, вылет наплавочной проволоки 15 мм, скорость подачи наплавочной проволоки 0,035 м/с, расход углекислого газа 0,6 м 3/ч. Снятие слоя наплавленной поверхности ротационным резцом производят на глубину 0,5 мм, определяемую экспериментально, которая соответствует максимальной поверхностной твердости получаемого покрытия, достигаемой за счет обратной диффузии легирующих элементов ферропорошка. По предлагаемому способу и прототипу были изготовлены и исследованы несколько образцов. Поверхностную твердость образцов измеряли на твердомере Роквелла. Результаты испытаний приведены в таблице. Условия получения покрытия Ферромагнитный порошок ферробора марки ФБ 1 Твердость поверхности покрытия после закалки с нагревом ТВЧ,Упрочняющая обработка ротационным резцом Твердость поверхности покрытия после наплавки проволоки,Результаты испытаний показали, что применение заявляемого способа нанесения металлического покрытия по сравнению с прототипом обеспечивает увеличение твердости получаемого покрытия до 5254 . Источники информации 1. Ивашко , Куприянов И.Л., Шевцов А.И. Электротермическая технология нанесения защитных покрытий. - Мн. Наука и техника, 1996. - 375 с. 2. Кузнецов Б.В., Ефимов В.И., Шелег В.К., Белявин К.Е. Сварка металлов плавлением ведомственное справочное издание. - Мн. НИКТИ СП, 1997. - 290 с. 3. Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей. - М. Колос, 1981. - 351 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3