Результат интеллектуальной деятельности: Способ восстановления изношенных деталей электроконтактной приваркой металлической ленты

Изобретение относится к области контактной сварки и может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей электроконтактной приваркой стальных лент.

Известен способ восстановления изношенных деталей электроконтактной приваркой металлической ленты, при котором металлическую ленту приваривают к изношенной поверхности импульсами сварочного тока в сочетании с силовым воздействием на присадку со стороны ролика-электрода [1].

Недостатком известного способа является низкая прочность приварки металлопокрытия к детали, что объясняется отсутствием пластической деформации в стыке плоской металлической ленты с восстанавливаемой поверхностью детали - обязательного условия соединения металлов в твердой фазе. Вследствие сказанного в большинстве случаев приварку металлической ленты известным способом производят на режимах, обеспечивающих образование литого ядра. Из-за интенсивного отвода тепла от тонкой металлической ленты в массивный медный ролик-электрод жидкая фаза оказывается не в стыке основного и присадочного металлов, а смещается от стыка вглубь металла детали. Указанный недостаток известного способа особенно заметен при восстановлении деталей из легированных и жаропрочных сталей.

Изобретение позволяет получить новый технический эффект - повышение прочности сварного соединения.

Указанный эффект достигается за счет того, что перед приваркой присадочную ленту предварительно гофрируют и придают ей волнообразную форму, включающую элементы в виде чередующихся гребней и впадин; гофрирование производят с шагом, не превышающим расстояния между смежными сварными точками, обеспечивают длину одной полной волны по ее средней линии в 1,45…1,6 раза больше шага исполнения элементов, при этом образующие элементов составляют с направлением обкатки ленты роликом-электродом от 50 до 70°.

На фиг. 1 показана схема восстановления изношенных поверхностей деталей электроконтактной приваркой металлической ленты; на фиг. 2 гофрированная под углом с направлением обкатки роликом-электродом лента: на фиг. 3 сечение А-А ленты, выполненное перпендикулярно образующим гофрированных элементов.

На деталь 1 наваривается металлопокрытие 2 из присадочной ленты 3 размерами B×L и толщиной t, прижатой с усилием F к детали роликом-электродом 4. На присадочной ленте выполнены с шагом S волнообразной формы гофры 5, содержащие элементы в виде гребней 6 и впадин 7.

Суть технического решения заключается в следующем. До начала приварки производят подготовку металлической присадочной ленты 3. Для этого ленту 3 штамповкой или каким-либо другим способом пластически деформируют, придавая ей волнообразную форму, причем гофры 5, содержащие чередующиеся элементы - гребни 6 и впадины 7, выполняют под углом с направлением обкатки ленты 3 роликом-электродом 4. Один из вариантов исполнения гофров 5 на ленте 3 по закону синусоиды. Подготовленную ленту 3 прижимают роликом-электродом 4 к детали 1, включают импульсного характера сварочный ток и приваривают к изношенной поверхности, обкатывая ленту 3 роликом-электродом 4. При прохождении импульса тока присадочный металл гребней 6 и впадин 7 разогревается до пластического состояния и под действием усилия F со стороны ролика-электрода 4 совершает относительное движение по восстанавливаемой поверхности детали 1, разрушая и удаляя из контакта плотные оксидные и гидрооксидные пленки - главное препятствие образованию прочного сварного соединения в твердой фазе. Способствует образованию химических (металлических) связей между соединяемыми металлами и то, что относительное движение присадочного металла ленты 3 по детали 1 происходит не только в продольном, но и в поперечном к направлению обкатки направлении. Экспериментально установлено, что наиболее прочная приварка металлопокрытия 2 происходит в том случае, если шаг S выполнения гофров 5 не превышает расстояния между смежными сварными точками, длина одной полной волны по ее средней линии в 1,45…1,6 раза больше шага S исполнения элементов 6 и 7, угол α между образующими элементов 6 и 7 и направлением обкатки ленты 3 роликом-электродом 4 равен 50…70°.

Пример осуществления способа. Наплавлялись разборные цилиндрические образцы диаметром 50 мм из стали 45 ГОСТ 1050-88 со вставными штифтами стальной холоднокатаной лентой толщиной 1,2 мм по ГОСТ 16523-70 из стали 45. Предварительно присадочную ленту гофрировали по закону синусоиды с шагом S=3 мм, амплитудой а=1,0 мм под углом α=60°. Режим приварки: действующее значение тока наплавки 9 кА; усилие прижатия ролика-электрода 2 кН; длительности импульсов тока 0,04 с; длительности пауз 0,08 с; скорость наплавки 20 мм/с, шаг наплавки по винтовой линии 3 мм/об. Применялся инструмент - ролик-электрод диаметром 300 мм с шириной рабочей части 4 мм. Одновременно для контроля такие же образцы и на том же режиме наплавлялись известным способом с применением негофрированной плоской ленты. При наплавке предлагаемым способом прочность сварного соединения, определенная по результатам отрыва штифтов от наплавленного слоя, составила 80 МПа, а при известном способе 44 МПа.

Из примеров видно, что предлагаемый способ позволяет повысить прочность сварного соединения металлопокрытия с основой.

Источник информации

1. Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей. - М.: Колос, с. 89-91.