УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ НАПЛАВКИ

Полезная модель относится к устройствам нанесения металлических покрытий электрическими разрядами в магнитном поле при использовании в качестве наносимого металла или сплава ферромагнитных порошков и предназначена для восстановления изношенных деталей машин типа «вал».
Известна оправка для алмазного выглаживания деталей, содержащая держатель с алмазным выглаживателем и установленный против него регулируемый упор, для обработки поверхностей, имеющих биение, и повышения качества обработки, держатель выполнен подпружиненным, средство для размещения держателя с алмазным выглаживателем и упора выполнение в виде скобы, связанной с корпусом оправки посредством введенного в оправку шарнира. (А.с. СССР 806382, МПК B24B 39/00, 1979, опубл. 23.02.1981. Бюл. №7).
Оправка в виде скобы несет на себе держатель с выглаживателем и оппозитно расположенный упор. Средняя часть скобы соединена шарниром с корпусом, закрепляемым в резцедержателе суппорта станка. Оси шарнира и шпинделя находятся в горизонтальной плоскости. Скоба охватывает деталь, имеющую радиус обрабатываемой поверхности. Геометрические оси окружности радиуса и шпинделя не совпадают на величину эксцентриситета. При этом скоба находится в положении, при котором между осью симметрии скобы и горизонтальной плоскостью образован угол. Перед началом обработки скоба переводится в рабочее положение поперечной подачей суппорта, при котором достигается контакт выглаживателя и упора с деталью и нужная сила выглаживания. В процессе вращения детали, установленной в центрах станка с эксцентриситетом r, создает биение обрабатываемой поверхности равное 2r. В этом случае скоба, ведомая деталью как эксцентриковой шайбой, совершает колебательное движение относительно шарнира. Скоба отклоняется от среднего положения вверх и вниз на угол α, величина которого зависит от эксцентриситета r. Благодаря этому движению значительная часть биения на инструмент не передается. Выглаживание детали заканчивается отводом оправки суппортом. Конструкция оправки в виде скобы и вертикально расположенных на ней выглаживателей и упора создает возможность быстрой смены детали и сокращения вспомогательного времени. Упругим элементом оправки может служить пружина, воздействующая на держатель при жесткой скобе, либо сама скоба с жестко закрепленным на ней держателем. Упругий элемент тарируется, и сила выглаживания контролируется известными способами.
Наиболее близка к полезной модели оправка для алмазного выглаживания деталей имеет недостатки. Средство для размещения держателя с алмазным выглаживателем предназначено только для финишной отделочной операции и производится после чистовой обработки резанием.
Известна установка для электромагнитной наплавки, содержащая полюсный наконечник, сердечник электромагнита, бункер с ферропорошком, оправку в виде держателя инструментов - скобы, охватывающей деталь и шарнирно соединенной с корпусом, несущей на себе подпружиненный накатник и оппозитно расположенный другой накатник, выполняющий роль упора (РФ 74331, МПК B23P 6/00, 2007, опубл. 27.06.2008).
Известная установка для электромагнитной наплавки имеет недостатки. Высокий температурный режим электромагнитной наплавки вызывает коробление детали.
В основу полезной модели поставлена задача - исключение перегрева детали и снижение температурного режима в рабочем зазоре в процессе электромагнитной наплавки.
Технический результат заключается в создании импульсного температурного режима путем вибрации полюсного наконечника.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для электромагнитной наплавки, содержащая полюсный наконечник, сердечник электромагнита, бункер с ферропорошком и накатник, дополнительно снабжена оправкой в виде держателя инструментов - скобы, охватывающей деталь и шарнирно соединенной с корпусом, несущей на себе подпружиненный накатник и оппозитно расположенный другой накатник, выполняющий роль упора, причем установка дополнительно снабжена жестко закрепленной пластинчатой пружиной, на которой установлен полюсный наконечник, который отделен от сердечника электромагнитной катушки с возможностью вибрации.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная установка для электромагнитной наплавки соответствует критерию «новизна», так как имеет отличия от прототипа:
1. Установка для электромагнитной наплавки снабжена жестко закрепленной пластинчатой пружиной.
2. На жестко закрепленной пластинчатой пружине установлен полюсный наконечник.
3. Полюсный наконечник отделен от сердечника электромагнитной катушки.
4. Полюсный наконечник имеет возможность вибрации.
Для возможности создания перемещения полюсного наконечника от поверхности обрабатываемой детали до сердечника электромагнитной катушки (вибрации) установка для электромагнитной наплавки снабжена жестко закрепленной на корпусе электромеханического блока пластинчатой пружиной.
Для расплавления ферромагнитного порошка на жестко закрепленной пластинчатой пружине установлен полюсный наконечник.
Для создания воздушного промежутка между полюсным наконечником и сердечником электромагнитной катушки полюсный наконечник отделен от сердечника электромагнитной катушки.
Для снижения температурного режима в рабочем зазоре полюсный наконечник имеет возможность вибрации.
Выявленные признаки технического решения заявляемой установки для электромагнитной наплавки позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию «Существенные отличия».
На фигуре представлена установка для электромагнитной наплавки, которая состоит из детали 1, полюсного наконечника 2, установленного на пластинчатой пружине 3, жестко закрепленной на корпусе электромеханического блока (электромеханический блок не показан), сердечника 4 электромагнитной катушки 5, бункера 6, скользящего контакта 7, оправки 8, состоящей из держателя инструментов 9 (накатника и оппозиционно расположенного другого накатника).
1
2
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
Установка для электромагнитной наплавки работает следующим образом. Установка крепится на токарном станке (токарный станок не показан). Обрабатываемую деталь 1 устанавливают с некоторым рабочим зазором Δ (расстояние между обрабатываемой деталью и полюсным наконечником) относительно полюсного наконечника 2, который закреплен на пластинчатой пружине 3. Между полюсным наконечником 2 и сердечником 4 электромагнитной катушки 5 существует воздушный промежуток Δ. Цепь технологического тока, представляет собой деталь 1, подключенной через скользящий контакт 7 к отрицательному, и полюсный наконечник 2 - к положительному полюсу источника технологического тока (источник технологического тока не показан). Цепь электромагнитной катушки представляет собой сердечник 4 электромагнитной катушки 5, подключенный к положительному и отрицательному полюсу другого источника технологического тока (другой источник технологического тока не показан). При вращении детали 1 в рабочий зазор Δ из бункера 6 с определенным расходом непрерывно подают ферромагнитный порошок. Частоты следования импульсов напряжений в цепях технологического тока и электромагнитной катушки совпадают, но имеется определенный сдвиг фаз. В момент времени, когда напряжение в цепи технологического тока отсутствует, начинает нарастать напряжение в цепи электромагнитной катушки. Увеличивающаяся в электромагнитной катушке 5 сила тока создает возрастающий магнитный поток, под действием которого полюсный наконечник 2 начинает двигаться от детали 1 к сердечнику 4 электромагнитной катушки 5. При этом начальный рабочий зазор Δ увеличивается и уменьшается воздушный промежуток Δ, т.е. создается вибрация полюсного наконечника 2. Градиент магнитной индукции в рабочем зазоре Δ таков, что магнитное поле около торца полюсного наконечника 2 больше, чем у поверхности детали 1. Подаваемый в рабочий зазор Δ ферромагнитный порошок захватывается и удерживается в нем магнитным полем. В направлении от поверхности полюсного наконечника 2 к детали 1 формируется множество цепочек зерен ферропорошка. В момент времени, когда величина рабочего зазора Δ близка к максимальному значению, начинает нарастать напряжение в цепи технологического тока. При возникновении условий протекания электрического тока по цепочкам зерен одновременно начинает развиваться множество электрических разрядов. К моменту начала развития разрядов величина магнитной индукции в рабочем зазоре Δ близка к максимальному значению. С последующим уменьшением силы тока в электромагнитной катушке 5 полюсный наконечник 2 начинает двигаться к детали 1 и величина магнитной индукции в рабочем зазоре Δ уменьшается. Движение полюсного наконечника 2 к детали 1 во время нарастания напряжения в цепи технологического тока способствует возможности возникновения электрических разрядов в тех цепочках, в которых они первоначально не развились. К моменту падения силы тока в электромагнитной катушке 5 до нуля полюсный наконечник 2 возвращается в исходное положение, а величина магнитной индукции уменьшается до минимального значения, определяемого остаточной намагниченностью электромагнитной системы и детали 1. К этому времени зерна ферропорошка, через которые не прошел разряд, продукт эрозии в твердой фазе слабо удерживается в рабочем зазоре Δ и выбрасываются из него действием вибрации полюсного наконечника 2. Под действием инерционных сил и упругих свойств пластинчатой пружины 3 полюсный наконечник 2 переходит нулевое положение и, продолжая двигаться к детали 1, уменьшает к моменту завершения разрядов величину рабочего зазора Δ до предельных значений. В зависимости от значения сдвига фаз между виброперемещением полюсного наконечника 2 и напряжением в цепи технологического тока, от соотношения величины начального рабочего зазора Δ и его приращения в результате вибрации электрические разряды могут завершаться либо раньше, либо позже момента времени предельного сближения полюсного наконечника 2 с деталью 1. При предельном сближении полюсного наконечника 2 с деталью 1 замыкается электрическая цепь «полюсный наконечник 2 - деталь 1». Ферромагнитный порошок расплавляется и под действием электромагнитных сил наносится на деталь 1.
Нанесенное металлопокрытие обрабатывается накатником и оппозиционно расположенным ему другим накатником, установленными на оправке 8, состоящей из держателя инструментов 9.
Заявляемая полезная модель позволяет снизить температурный режим в рабочем зазоре и исключить перегрев обрабатываемой детали в процессе электромагнитной наплавки.