СПОСОБ ИНДУКЦИОННОЙ НАПЛАВКИ
METHOD OF INDUCTION SURFACING

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости наружных цилиндрических поверхностей изделий.
Известен способ индукционной наплавки, заключающийся в том, что на наплавляемую поверхность изделия наносят слой наплавляемого материала (например - в виде пасты или шихты) и подвергают их совместному разогреванию токами высокой частоты при помощи индуктора - до оплавления поверхности изделия и расплавления наплавляемого материала; после отключения индуктора и остывания изделия и наплавленного материала на изделии образуется наплавленный слой (см., например, «Аникин Н.А., Дробышевская Н.И., Дудинов В.А. и др. Справочник для изобретателя и рационализатора. Предисл. Изд. 3-е испр. и доп. Москва-Свердловск, Машгиз, 1962. 792 стр. с ил.», стр.543).
Недостаток данного способа состоит в том, что он неприменим для наплавки наружных цилиндрических поверхностей, так как наплавляемый материал не удерживается на этих поверхностях вследствие их кривизны.
В качестве прототипа взят способ индукционной наплавки по А.С. СССР №1794610, кл. В23К 13/01, опубл. 15.02.1993 г., Бюл. №6. Сущность его состоит в том, что из цилиндрической детали предварительно изготавливают правильный многогранник, нанесение наплавляемого материала осуществляют на каждую из граней, последовательно устанавливая их горизонтально, обрабатывают наплавляемый материал индуктором, после остывания расплава последовательно устанавливают горизонтально участки пересечения граней, повторяя при этом те же операции, процесс повторяют до получения слоя наплавленного материала требуемой толщины, после чего деталь обрабатывают до заданного диаметра.
Недостаток прототипа состоит в том, что по данному способу деталь перед наплавкой необходимо огранивать, что нетехнологично и приводит к перерасходу материала детали; отдельный наплавляемый слой получается малой толщины, вследствие стремления расплава к растеканию и стеканию его с граней, это требует повторения большого количества отдельных наплавок, что удлиняет процесс наплавления, тем более, что требуется дожидаться застывания расплава при каждой отдельной наплавке.
Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки.
Изделие с наплавляемой наружной цилиндрической поверхностью устанавливают горизонтально; на верхнюю часть поверхности, вдоль нее, симметрично относительно вертикали и радиально относительно изделия, устанавливают пару пластин, выполненных из термостойкого неметаллического материала, например, графита, с расстоянием между ними, равным задаваемой ширине одноразово наплавляемого слоя и высотой больше высоты этого слоя; устанавливают с торцов изделия дисковые накладки, контактирующие с торцами пластин и имеющие диаметры, перекрывающие высоту слоя наплавляемого материала, пластины с дисками образуют наплавочную ванну (не показано); наносят между пластинами порцию наплавляемого материала и обрабатывают его индуктором; после затвердения расплава изделие проворачивают на шаг наплавки, равный ширине наплавленного слоя; переставляют первую по ходу проворачивания изделия пластину на место, которое занимала первоначально вторая платина; вторую пластину удаляют; наносят между наплавленным слоем и переставленной пластиной наплавляемый материал и обрабатывают его индуктором; после затвердения расплава изделие проворачивают на шаг наплавки; переставляют пластину на прежнее место и повторяют циклы наплавок до наплавления поверхности изделия по всей его окружности; изделие с наплавленной поверхностью затем обтачивают до необходимого диаметра.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено изделие (вид с торца) с наплавляемой поверхностью в различные периоды процесса наплавки - фиг.1, 2, 3. На чертежах изображены: изделие 1, наплавляемая поверхность 2, пластины 3 и 4, наплавляемый материал 5, индуктор 6, ось симметрии 7 изделия, направление проворачивания ω, наплавленный слой 8, h - толщина наплавленного слоя (в средней его части); 2α - угол, занимаемый на окружности изделия одноразово наплавленным слоем; С - часть окружности изделия, занимаемая одноразово наплавленным слоем.
Реализуется предлагаемый способ следующим образом. Изделие 1 с наплавляемой наружной цилиндрической поверхностью 2 устанавливается горизонтально; на верхнюю часть поверхности, вдоль нее, симметрично относительно вертикали и радиально относительно изделия, устанавливают пару пластин 3 и 4, выполненных из термостойкого неметаллического материала, например, графита, с расстоянием между ними, равным ширине одноразово наплавляемого слоя и высотой больше высоты этого слоя (ширина одноразово наплавляемого слоя, выбирается исходя из требуемой толщины h наплавляемого слоя, диаметра изделия и кривизны наплавляемой поверхности). Устанавливают с торцов изделия дисковые накладки, контактирующие с торцами пластин и имеющие диаметры, перекрывающие высоту слоя наплавляемого материала, пластины с дисками образуют наплавочную ванну (не показано). Наносят между пластинами наплавляемый материал 5 и обрабатывают его индуктором 6. После затвердевания расплава деталь проворачивают вокруг оси симметрии 7 изделия (в направлении ω) на шаг наплавки, равный ширине наплавленного слоя 8 (фиг.2). Переставляют первую по ходу проворачивания изделия платину (3) на место, которое занимала первоначально вторая платина (4); вторую пластину (4) удаляют; наносят между наплавленным слоем 8 и переставленной платиной (3) наплавляемый материал 5 и обрабатывают его индуктором 6 (фиг.3). После затвердевания расплава изделие повторно проворачивают на шаг наплавки; переставляют пластину на прежнее место и повторяют циклы наплавок до наплавления поверхности изделия по всей его окружности изделие с наплавленной поверхностью затем обтачивают до необходимого диаметра.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ наплавки позволяет проводить наплавление наружных цилиндрических поверхностей изделий более качественно, так как одноразово производится наплавка поверхности на полную необходимую высоту наплавляемого слоя, что способствует однородности наплавленного слоя и повышению его триботехнических свойств; повышается производительность процесса, так как снижается количество циклов наплавок и требуется суммарно меньшее время для ожидания затвердения расплава.