Способ нанесения покрытий на цилиндрические детали

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ(71) Заявитель Институт надежности машин Академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт надежности машин Академии наук Беларуси(57) Способ нанесения покрытий на цилиндрические детали, включающий установку с кольцевым зазором детали в матрице, размещение с торцевых сторон сборки прокладок, помещение материала покрытия в полость детали, вращение сборки вокруг оси с одновременным нагревом до температуры плавления материала покрытия и перемещения материала покрытия из внутренней полости детали на ее наружную поверхность,по меньшей мере, через один канал, отличающийся тем, что перед нагревом материала покрытия, по меньшей мере, между одним торцом детали и прокладкой помещают дополнительную прокладку с выемкой, сообщающей внутреннюю полость детали с кольцевым зазором, а скорость вращения сборки определяют из выражения 0, 542( ), где- ускорение свободного падения- радиус внутренней полости детали- объем материала покрытия- длина внутренней полости детали. Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к способу нанесения покрытий на цилиндрические детали и может быть использовано для восстановления деталей с износом по наружной и внутренней поверхностям, нанесения покрытий на наружные поверхности деталей при их изготовлении и упрочнении, для получения многослойного подшипникового материала, двух- трехслойных труб и т.д. Известен способ нанесения покрытий на внутренние поверхности деталей электродуговым напеканием металлических порошков 1. Во внутреннюю полость детали помещают шихту, смесь металлического материала с флюсом, втулку с торцов закрывают уплотнительными фланцами и закрепляют на центробежной установке, затем сборку приводят во вращение, через центральные отверстия во фланцах внутрь детали вводятся электроды, между которыми зажигается электрическая дуга, спекание шихты происходит под действием тепла, выделяющегося при горении дуги. 1932 1 Недостатком известного способа являются его ограниченные возможности, обусловленные невозможностью нанесения покрытий на наружные поверхности деталей. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ нанесения покрытий из металлических порошков на цилиндрические детали 2. Способ заключается в следующем. Предварительно в стенке детали выполняют, по меньшей мере, один сквозной радиальный канал, устанавливают деталь в матрице, помещают материал покрытия в полость детали, осуществляют вращение детали вокруг ее оси с одновременным нагревом до температуры плавления материала покрытия, при этом перемещение расплава из внутренней полости детали на ее наружную поверхность происходит через вышеупомянутый радиальный канал. Существенным недостатком способа является выполнение в теле детали радиальных каналов, что как для толстостенных, так и тонкостенных деталей приводит к уменьшению прочности исходной заготовки,кроме того диаметр каналов необходимо корректировать в зависимости от природы материала покрытия. Задачей настоящего изобретения является сохранение исходной прочности заготовки при нанесении покрытий как на наружные, так и на внутренние поверхности деталей. Для решения поставленной задачи в известном способе нанесения покрытий на цилиндрические детали,включающем установку с кольцевым зазором детали в матрице, размещение с торцевых сторон сборки прокладок, помещение материала покрытия в полость детали, вращение сборки вокруг оси с одновременным нагревом до температуры плавления материала покрытия и перемещения материала покрытия из внутренней полости детали на ее наружную поверхность, по меньшей мере, через один канал, согласно изобретению, перед нагревом материала покрытия, по меньшей мере, между одним торцом детали и прокладкой помещают дополнительную прокладку с выемкой, сообщающей внутреннюю полость детали с кольцевым зазором, а скорость вращения сборки определяют из выражения 0, 542 где- ускорение свободного падения- радиус внутренней полости детали- объем порошковой засыпки- длина внутренней полости детали. Материал покрытия, помещенный во внутреннюю полость детали, при нагреве расплавляется, растекается по внутренней поверхности и, достигнув торца с установленной к нему дополнительной прокладкой, перетекает через канал, образованный торцовой поверхностью детали и выемкой дополнительной прокладки,под действием центробежных сил на наружную поверхность детали. В результате расплав занимает пространство, ограниченное внутренней поверхностью матрицы и наружной поверхностью детали, образуя тем самым покрытие на наружной поверхности детали. Часть расплава заполняет пространство транспортного канала, а оставшийся расплав равномерно распределяется по внутренней поверхности детали, образуя тем самым на ней покрытие. В выражении (1) учтено изменение скорости вращения детали (в сторону ее увеличения) при помещении в ее внутреннюю полость объемной дозы порошкового материала, причем объем засыпки должен быть меньше объема внутренней полости детали. Таким образом, в предлагаемом способе нанесения покрытий на цилиндрические детали без уменьшения прочности исходной заготовки достигают путем перемещения материала покрытия в виде расплава из внутренней полости детали на ее наружную поверхность через по меньшей мере, один канал, образованный торцевой поверхностью детали и дополнительной прокладкой с выемкой. В качестве материала покрытия может использоваться также стружка, гранулы и т.д. Пример осуществления способа. На наружную и внутреннюю поверхность стальной втулки наносили покрытие толщиной 1,5 мм из порошка бронзы Бр.ОФ 10-1 (ТУ 26-130-76), наружный диаметр втулки 65 мм, внутренний 55 мм, длина 60 мм. Втулку устанавливали коаксиально матрице с кольцевым зазором 1,5 мм для образования покрытия соответствующей толщины на ее наружной поверхности, а во внутреннюю полость втулки помещали порошок бронзы в количестве 0,3 кг. Затем с одного торца закрывали сборку двумя прокладками, одна из которых(дополнительная) была выполнена в виде сектора. При контакте дополнительной прокладки с торцом детали образовывался канал, соединяющий внутреннюю полость детали с пространством, ограниченным наружной поверхностью детали и внутренней поверхностью матрицы. С другого торца закрывали сборку одной прокладкой. После чего устанавливали с двух сторон сборки крышки. На центробежной установке закрепляли сборку и приводили ее в осевое вращение со скоростью 104 рад/с, рассчитанной по выражению Нагрев сборки производили индуктором ТВЧ лампового генератора ЛПЗ-2-67 М, температура нагрева составляла при этом 1000, время нагрева 7 минут. Контроль температуры осуществляли оптическим пирометром АПИР-С. При нагреве материал покрытия расплавлялся и под действием сил инерции (центробежных сил) через канал, образованный дополнительной прокладкой и торцовой поверхностью детали, перемещался на наружную поверхность втулки. Затем выключали нагрев, продолжали вращать сборку в течение 4 минут. По истечении этого времени вращение прекращали, снимали сборку с установки, осуществляя последующее ее охлаждение до комнатной температуры в статическом состоянии, извлекали из матрицы втулку и проводили механическую обработку покрытия. Предлагаемый способ позволяет наносить покрытия на цилиндрические детали без уменьшения прочности исходной заготовки. оставитель М.Ф. Денисенко Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Заказ 8767 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.