НАКЛАДКА ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ИЗНАШИВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к области упрочнения поверхностей конструкций, работающих в условиях интенсивного износа, и может быть использована при ремонте и изготовлении изделий, требующих повышенных прочностных и износостойких свойств на отдельных участках поверхности.
Проблема повышения прочностных и износостойких свойств поверхности изделий, испытывающих интенсивное внешнее воздействие, решается, как правило, за счет использования высокопрочных износостойких материалов, в частности твердосплавных материалов. При этом на упрочняемую поверхность либо наплавляют покрытие из твердосплавного материала, которое подвержено быстрому износу, либо закрепляют на упрочняемой поверхности элементы различной конфигурации из твердосплавного материала.
Так известно упрочнение лопатки подбойки для шпалоподбивочной машины посредством впаивания твердосплавных пластин с закругленными нижними концами в продольный вертикальный паз, расположенный по нижней кромке лопатки. Плоскости лопатки упрочнены посредством установки дополнительных пластин из твердосплавного материала. Дополнительные пластины закреплены с помощи пайки, как на поверхности лопатки, так и на выступающих из упомянутого паза нижних частях пластин с закругленными нижними концами (см. п.РФ №2226581 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16 заявл. 22.05.2003, опубл. 10.04.2004 «Лопатка подбойки»). Однако закрепление твердосплавных пластин на поверхности упрочняемого инструмента пайкой весьма подвержено сколу. Для повышения надежности закрепления твердосплавных элементов в теле упрочняемого инструмента делают выемки для впаивания в них элементов, но это ослабляет инструмент, т.к. оставшийся тонкий слой материала тела инструмента легко вымывается интенсивным абразивным воздействием обрабатываемой среды. Совместное использование этих двух приемов защиты приводит к удорожанию инструмента из-за повышенного расхода дорогостоящего твердосплавного материала.
Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому результату и выбранной в качестве прототипа является накладка для упрочнения изнашиваемой поверхности, представляющая собой элемент из твердосплавного материала в виде зуба с грибовидной головкой в форме пирамиды жестко закрепленного относительно упрочняемой поверхности за счет фиксации выступа упрочняемой поверхности в замкнутой полости зуба (см. п.РФ №2293155 по кл. Е01В 27/16, Е01В 27/12 заявл. 25.07.2005, опубл. 10.02.2007 «Подбойка шпалоподбивочной машины»). Фиксация зуба на выступе поверхности, обеспечивая надежность закрепления, позволяет избежать ослабления тела упрочняемой поверхности, а пирамидальная форма головки зуба, разрешая установить зубья без зазоров впритык друг к другу, позволяет защитить упрочняемую поверхность за счет ее прикрытия от абразивного воздействия среды. Однако выполнение твердосплавного элемента в виде зуба обуславливает значительный расход твердосплавного материала на круговой обхват со всех четырех сторон выступа упрочняемой поверхности стенками полости зуба. Это приводит к высокой стоимости упрочнения изнашиваемой поверхности.
Задачей настоящей полезной модели является снижение стоимости упрочнения изнашиваемой поверхности.
Техническим результатом, получаемым при реализации полезной модели, является экономия износостойкого материала без снижения ресурса упрочняемой конструкции.
Указанная задача решается за счет того, что в известной накладке для упрочнения изнашиваемой поверхности в виде элемента из износостойкого материала, согласно полезной модели, элемент выполнен либо со сквозным пазом, либо с пазом, у которого отсутствует одна из торцевых стенок.
Паз может быть, по меньшей мере, на части длины либо выполнен с шириной по горловине паза уже, чем в глубине паза и/или с выступами внутрь полости паза; либо выполнен с выемками внутрь элемента.
Выступы в полость паза могут быть расположены на днище и/или боковых стенках паза и представлять собой либо отдельные штыри, либо прерывистые или сплошные стенки, предназначенные для размещения в соответствующих им канавках упрочняемой поверхности.
Выемки внутрь элемента могут быть расположены на днище и/или боковых стенках паза и представлять собой либо отдельные углубления, либо прерывистые или сплошные канавки, предназначенные для размещения в них соответствующих им выступов упрочняемой поверхности.
Поперечное сечение паза может представлять собой фигуру, выбранную из группы, включающей круговой сегмент, сегмент овала, трапецию, прямоугольник; фигуру в виде прямоугольника или трапеции, у которой, по меньшей мере, одна из сторон представляет собой кривую.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая накладка неизвестна, т.е. соответствует критерию новизна.
Накладка может быть изготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использована для упрочнения изнашиваемой поверхности, т.е. является промышленно применимой.
Выполнение износостойкого элемента со сквозным пазом, т.е. пазом у которого имеются продольные боковые стенки и отсутствуют торцовые поперечные стенки, обеспечивает следующее преимущество. При сплачивании накладок на упрочняемой изнашиваемой поверхности в единый массив без зазоров появляется возможность примкнуть соседние накладки друг к другу так, что боковые стенки соседних накладок будут продолжать друг друга, а пазы соседних накладок образуют единый паз, не разделенный поперечными стенками. Использование износостойкого элемента с пазом, у которого отсутствует только одна из торцевых поперечных стенок, а вторая стенка имеется, предназначено для защиты износостойким материалом входа в этот единый сквозной паз, расположенный у периферии упрочняемой поверхности. При этом, в отличие от прототипа, где выступ (шип) упрочняемой поверхности со всех четырех сторон окружен стенками полости зуба, в заявляемой накладке выступ упрочняемой поверхности охватывают только две боковые стенки сквозного паза (или две боковые и одна торцевая - для элемента, расположенного у периферии упрочняемой поверхности) т.е. имеет место экономия износостойкого материала, используемого в прототипе для поперечных стенок.
Кроме того, следует отметить, что единый сквозной паз, образуемый соседними между собой накладками, позволяет выполнить на упрочняемой поверхности и единый сплошной выступ, предназначенный для взаимодействия с этим сквозным пазом. Это увеличивает рабочее сечение конструкции, которое воспринимает нагрузку, тем самым способствуя упрочнению конструкции.
Выполнение паза либо с шириной по горловине паза уже, чем в глубине паза и/или с выступами стенок и дна паза внутрь полости паза; либо выполнение паза с выемками внутрь элемента, предназначенными для взаимодействия упрочняемой поверхности, позволяет осуществить взаимную анкеровку упрочняемой поверхности и накладки. Это повышает прочность закрепления накладки и положительно влияет на ресурс упрочняемой конструкции. Конкретный выбор формы выступов и углублений,  а также траектория их расположения (выступы и углубления могут располагаться относительно стенок и днища паза по прямой, наклонной или кривой, например спиральной, линиям) зависит от предполагаемых условий эксплуатации упрочняемой конструкции (вида абразивного воздействия, например, свойств обрабатываемого грунта, степени его уплотнения; разновидности машины, для которой предназначена упрочняемая конструктивная деталь и пр.). Исходя из этих же условий, выбирают и форму поперечного сечения сквозного паза.
Таким образом, заявляемая накладка, обеспечивая экономию износостойкого материала без снижения ресурса упрочняемой конструкции, позволяет снизить стоимость упрочнения.
Техническое решение поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 Общий вид накладки со сквозным пазом.
Фиг. 2 Общий вид накладки, у которой отсутствует одна из торцевых стенок паза.
Фиг. 3 Поперечное сечение накладки, имеющей паз в форме кругового сегмента (справа показана накладка с шириной по горловине паза уже, чем в глубине паза); сегмента овала (справа показана накладка с шириной по горловине паза уже, чем в глубине паза); прямоугольника; трапеции; фигуры в виде прямоугольника, у которого одна из сторон представляет собой кривую; фигуры в виде трапеции, у которой одна из сторон представляет собой кривую.
Фиг. 4 Поперечное сечение по упрочняемой поверхности, на которой установлена накладка, имеющая выступы внутрь полости паза; поперечное сечение по упрочняемой поверхности, на которой установлена накладка, имеющая выемки внутрь элемента.
Накладка для упрочнения изнашиваемой поверхности 1 представляет собой элемент из износостойкого материала, который выполнен либо со сквозным пазом, т.е. пазом у которого имеются две продольные боковые 2 стенки и отсутствуют торцовые поперечные 3 стенки; либо с пазом, у которого имеются две продольные боковые 2 стенки и отсутствует одна из торцевых 3 стенок. Паз, по меньшей мере, на части своей длины может быть выполнен с шириной по горловине паза уже, чем в глубине паза. Возможно выполнение паза с выступами 4 внутрь полости паза или с выемками 5 внутрь элемента. Выступы 4 в полость паза могут быть расположены на днище 6 и/или боковых стенках 2 паза и представлять собой либо отдельные штыри, либо прерывистые или сплошные стенки, предназначенные для размещения в соответствующих им канавках 7 упрочняемой изнашиваемой поверхности 1. Выемки 5 внутрь элемента могут быть расположены на днище 6 и/или боковых стенках 2 паза и представлять собой либо отдельные углубления, либо прерывистые или сплошные канавки, предназначенные для размещения в них соответствующих им выступов 8 упрочняемой изнашиваемой поверхности. Поперечное сечение паза может представлять собой фигуру, в виде кругового сегмента, сегмента овала, трапеции, прямоугольника; фигуры в виде прямоугольника или трапеции, у которой, по меньшей мере, одна из сторон представляет собой кривую. Стенки и днище паза в форме трапеции и прямоугольника могут быть сопряжены между собой с округлением, радиус которого превышает 1 мм. Износостойкий элемент 1 при упрочнении металлических конструкций может быть изготовлен из твердосплавного материала. При упрочнении конструкций из других видов материала, например дерева, пластмассы и пр., желательно изготовление элемента 1 из материала, имеющего большую устойчивость к износу по сравнению с материалом упрочняемой конструкции
Выполнение накладки в заявляемом виде позволяет установить ее на упрочняемой изнашиваемой поверхности 1 двумя способами. Накладку можно насадить горловиной на выступ поверхности 1, если паз накладки имеет горловину с шириной не менее ширины выступа упрочняемой поверхности 1, на который устанавливается накладка. Если же горловина паза уже ширины выступа упрочняемой изнашиваемой поверхности 1, то накладку насаживают за счет ее продвижения от периферии упрочняемой поверхности 1 к ее проектному местоположению. Также поступают при наличии выступов 4 внутрь полости паза. Причем траектория продвижение накладки зависит от расположения выступов и углублений. Например, при спиралевидной траектории возможно продвижение накладки к ее проектному местоположению с некоторым поворотом накладки вокруг своей продольной оси, что позволяет усилить взаимное зацепления упрочняемой изнашиваемой поверхности и накладки между собой. Закрепление накладки из твердосплавного материала на упрочняемой поверхности 1 производят либо за счет традиционных методов закрепления твердосплавных элементов посредством пайки или насадки с натягом, либо производят расклинивание твердосплавных элементов относительно упрочняемой поверхности 1. Для других видов материала поверхности 1 и накладки может быть использовано склеивание, как средство закрепления. Расклинивание может быть осуществлено, например, путем запрессовки сбоку в сквозной паз накладки клиновой замковой детали (на чертеже не показано). Закрепление посредством расклинивания проводят, например, при наличии выемок 5 внутрь твердосплавного элемента, образующего накладку. Следует отметить также, что установить накладки на упрочняемой поверхности 1 можно не только, насаживая накладку на выступ поверхности 1, но и выполняя в упрочняемой поверхности 1 канавки для введения (погружения) в них боковых стенок 2 паза накладки. Все это позволяет сформировать на упрочняемой изнашиваемой поверхности любой формы легко собираемое из отдельных износостойких элементов покрытие, надежно фиксируемое на поверхности и требующее, по сравнению с прототипом, меньшего расхода дорогостоящего износостойкого материала.
Таким образом, заявляемая накладка, позволяя экономить износостойкий материал без снижения ресурса упрочняемой конструкции, обеспечивает снижение стоимости упрочнения изнашиваемой поверхности.