Устройство для нанесения покрытий из металлических порошков на внутренние сферические поверхности

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ НА ВНУТРЕННИЕ СФЕРИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ(72) Авторы Бурский Вячеслав Александро(22) 1999.07.09 вич Карпушин Вячеслав Алексеевич(71) Заявитель Белорусское оптико-меха- (73) Патентообладатель Белорусское оптиконическое объединение (БелОМО)механическое объединение (БелОМО)(57) Устройство для нанесения покрытий из металлических порошков на внутренние сферические поверхности, содержащее корпус, источник нагрева, средство крепления детали, узел вращения детали, узел деформирования покрытия с деформирующими элементами, а также средство для сообщения качательного движения деформирующим элементам, отличающееся тем, что средство для сообщения качательного движения деформирующим элементам выполнено в виде плоской пяты со скошенным торцом,взаимодействующей с вертикальным штифтом с полусферической головкой, а узел деформирования покрытия выполнен в виде пустотелого цилиндра с размещенными в нем поршнями с уплотнителями и деформирующими элементами, причем пустотелый цилиндр соединен с системой подачи воздуха под давлением гибким шлангом, а на верхней части пустотелого цилиндра жестко закреплена площадка с возможностью контактирования с вертикальным подпружиненным штоком, установленным в корпусе.(56)1416272 , 1988.1321524 1, 1985.1047595 , 1983.1359078 1, 1987.1524968 1, 1989.1585078 1, 1990.1827324 1, 1993. Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для нанесения покрытий из металлических порошков на внутренние сферические поверхности изделий. Известно устройство для нанесения покрытий из металлических порошков, содержащее источник нагрева, зажимное приспособление, узел вращения детали, корпус и уплотняющий элемент, установленный с возможностью вращения, снабженное блоком управления, электромагнитом, золотниковым распределителем, гидроцилиндром со штоком, вилкой, закрепленной на конце штока с возможностью вращения, и валом, установленным в вилке перпендикулярно оси штока, при этом уплотняющий элемент выполнен в виде шара и смонтирован на валу, а корпус установлен с возможностью вращения вокруг оси и соединен с гидроцилиндром 1. Недостатком известного устройства являются низкие технологические возможности,так как оно может применяться только для упрочения или восстановления непрерывных поверхностей сфер. Это обусловлено кинематической схемой устройства, обеспечивающей возможность качательного движения деформирующего блока около вертикальной оси симметрии упрочняемой детали, а также формой упрочняемой поверхности полусферы. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для нанесения покрытий из металлических порошков 2, содержащее корпус, источник нагрева, средство крепления детали, узел вращения детали, узел деформирования покрытий и средство для сообщения качательного движения деформирующим элементам. Недостатком известного устройства являются низкие технологические возможности из-за отсутствия возможности регулировки значения усилия со стороны деформирующих элементов. В силу этого невозможно получать покрытия с заранее заданными физикомеханическими свойствами. В основу изобретения положена задача создания устройства для нанесения покрытий из металлических порошков на внутренние сферические поверхности, обеспечивающего расширение технологических возможностей известных устройств и повышение качества наносимых покрытий. Сущность изобретения заключается в том, что в известном устройстве для нанесения покрытий из металлических порошков на внутренние сферические поверхности, содержащем корпус, источник нагрева, средство крепления детали, узел вращения детали, узел деформирования покрытия с деформирующими элементами, а также средство для сообщения качательного движения деформирующим элементам, последнее выполнено в виде плоской пяты со скошенным торцом, взаимодействующей с вертикальным штифтом с полусферической головкой, а узел деформирования покрытия выполнен в виде пустотелого цилиндра с размещенными в нем поршнями с уплотнениями и деформирующими элементами, причем пустотелый цилиндр соединен с системой подачи воздуха под давлением гибким шлангом, а на верхней части пустотелого цилиндра жестко закреплена площадка с возможностью контактирования с вертикальным подпружиненным штоком, установленным в корпусе. Выполнение средства для сообщения качательного движения деформирующим элементам в виде плоской пяты со скошенным торцом, взаимодействующей с вертикальным 2 5180 1 штифтом с полусферической головкой обеспечивает возможность плавного качательного движения узла деформирования и повышает надежность нанесения износостойкого покрытия на внутренние сферические поверхности деталей - тел вращения. Выполнение узла деформирования в виде пустотелого цилиндра с размещенными в нем поршнями обеспечивает возможность регулирования усилия со стороны деформирующих элементов на поверхность, подлежащую упрочнению. Усилие давления может регулироваться в пределах от 10 до 30 кг и зависит от диаметра поршня и рабочего давления в сети. Это позволяет расширить технологические возможности известных технических решений и повысить качество наносимых покрытий, характеризующееся прочностью сцепления материала покрытия с материалом детали и пористостью наносимого покрытия. Закрепление на верхней части пустотелого цилиндра площадки с возможностью контактирования с вертикальным подпружиненным штоком обеспечивает возможность сообщения качательного движения цилиндра в рабочем диапазоне его перемещения и повышает надежность работы указанного узла. На фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе, на фиг. 2 - сечение А-А, на фиг. 3 показаны траектории движения деформирующих элементов упрочняемой поверхности. Устройство для нанесения покрытий из металлических порошков на внутренние сферические поверхности (фиг. 1) содержит источник нагрева 1, средство для сообщения качательного движения 2 деформирующим элементам, узел деформирования покрытия 3,узел крепления детали 4. Средство для сообщения качательного движения 2 выполнено в виде плоской пяты со скошенным торцом, которая взаимодействует с вертикальным штифтом 5 с полусферической головкой. Узел деформирования покрытия 3 выполнен в виде пустотелого цилиндра, в котором размещены поршни 6 с уплотнителями 7. Пустотелый цилиндр узла деформирования покрытия 3 соединен с системой подачи воздуха под давлением гибким шлангом 8. Площадка 9 жестко закреплена на верхней части пустотелого цилиндра. Площадка контактирует с вертикальным подпружиненным штоком 10. Позицией 11 обозначена упрочняемая деталь, 12 - деформирующий элемент в виде шара, 13 - наносимое порошковое покрытие. Вилка 14 закреплена на пальцах 15. Деформирующие элементы 12 ограничиваются в своем перемещении гайками 16, навинченными на резьбу, выполненную на пустотелом цилиндре узла деформирования 3 покрытия 13. Корпус 17 с подпружиненным пружиной 18 штоком 10 крепится к системе подачи воздуха под давлением винтами 19, а винт 20 предохраняет шток 10 от выпадания. Резиновый шланг 8 для подачи избыточного давления от сети помещается на втулку 21. Устройство в сборе (фиг. 1) установлено с возможностью вращения по часовой и против часовой стрелок с угловой скоростью 2, а сама деталь 11 в узле крепления 4 установлена также с возможностью вращения по часовой и против часовой стрелок (фиг. 1) (с различной скоростью вращения 1). Это необходимо для того, чтобы деформирующие элементы 12 (фиг. 1) обкатывали внутреннюю сферическую поверхность детали 11 (фиг. 3) по различным траекториям и осуществляли накатку всей упрочняемой поверхности. На фиг. 3 показаны траектории движения точек контакта А и В деформирующих элементов по упрочняемой поверхности при изменении направления вращения узла вращения деформирующих элементов 12 и узла крепления детали 11. Устройство работает следующим образом. Деталь 11 закрепляют в кулачковом патроне 4. В деталь 11 вводят узел 3 деформирования покрытия. Площадка пяты со скошенным торцом 2 входит в контакт со штифтом 5. В верхней части полого цилиндра вертикальный шток 10 контактирует с прямоугольной площадкой 9. Включают индуктор ТВЧ 1, привод вращения детали 1 и деформирующих элементов 12 (2). При вращении детали 11, закрепленной в токарном патроне 4, полусферическая головка штифта 5, контактируя с нижней скошенной торцовой плоскостью пяты,3 5180 1 способствует осуществлению качательного движения пустотелого цилиндра вместе с деформирующими элементами 12. Подача повышенного давления (до 4 атм.) от магистрали избыточного давления способствует созданию определенного давления со стороны поршней 6 на сферические деформирующие элементы 12 и соответственно на металлический порошок 13. Величина давления на поршни 6 регулируется редуктором (не показан). Качательное движение пустотелого цилиндра 3 осуществляется в вилке 14. Скорости вращения 1 и 2 изменяют с помощью двигателей постоянного тока (не показаны). Перестройка на определенный размер - диаметр сферы упрочняемой детали - осуществляется за счет поворота гаек 16, установленных на резьбе. Температура нагрева детали 11 с порошковым покрытием 13 составляет 1050 С. Время ведения процесса - 60-80 сек. Диапазон изменения усилия давления составляет 0 - 30 кг(при давлении в магистрали до 4 атм.). Использование устройства обеспечивает по сравнению с известными техническими решениями следующие преимущества 1. Прочность сцепления получаемого покрытия с основным материалом детали достигает 14 кг/мм 2 (выше прочности сцепления, получаемой с использованием известных устройств). 2. Пористость - не выше 4 . Повышение прочности сцепления покрытия с основным материалом детали достигается за счет обеспечения возможности радиального раздвижения шариков при воздействии на них давления сжатого воздуха, передающегося на металлический порошок. Снижение пористости обеспечивается за счет плотной накатки покрытия деформирующими элементами с определенным удельным контактным усилием со стороны указанных деформирующих элементов. 3. Кроме того, устройство является простым в конструктивном исполнении, надежным в работе и компактным в нем используется упрощенная кинематическая схема привода деформирующих элементов. 4. Реализуемая возможность изменения давления со стороны деформирующих элементов на металлическое покрытие позволяет получать покрытия с заранее заданными физико-механическими свойствами. Источники информации 1. А.с. СССР 1321524,22 7/04. БИ 25, 1987. 2. А.с. СССР 1416272,22 7/04. БИ 30, 1988. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.