СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НА ИЗНАШИВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИЗНОСОСТОЙКОГО ЭЛЕМЕНТА (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF ANTIWEAR ELEMENT ATTACHMENT TO WEARING FACE

Изобретение относится к области упрочнения поверхностей конструкций, работающих в условиях интенсивного износа, и может быть использовано 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. Так известен способ упрочнения инструмента для уплотнения балласта железнодорожного пути (шпалоподбойки) путем закрепления на инструменте пластин из твердого износостойкого материала. Пластины установлены на плоскостях лопатки шпалоподбойки так, что защищают ее нижнюю наиболее подверженную абразивному износу кромку (см. п.РФ №2236494 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16 заявл. 23.04.2003, опубл. 20.09.2004 «Шпалоподбойка»). Однако при взаимодействии с балластом такие пластины подвержены отрыву и сколу. Это снижает ресурс работы инструмента.
Для усиления прочности закрепления твердосплавных элементов на инструменте их устанавливают путем впаивания в отверстия или пазы в теле инструмента. Известна, например, лопатка подбойки, в которой выполнен продольный вертикальный паз для крепления посредством пайки твердосплавных пластин, образующих нижнюю кромку лопатки (см. п.РФ №2226581 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16 заявл. 22.05.2003, опубл. 10.04.2004 «Лопатка подбойки»). Однако выполнение в теле упрочняемого инструмента выемок для впаивания в них упрочняющих элементов ослабляет инструмент. Разрушение, в данном случае, происходит за счет выкрашивания упрочняющего элемента из тела инструмента, т.к. оставшийся тонкий слой материала тела инструмента легко вымывается интенсивным абразивным воздействием обрабатываемой среды. Это также приводит к малому ресурсу работы инструмента.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и выбранным в качестве прототипа для первого варианта заявляемого технического решения является способ упрочнения изнашиваемой поверхности путем закрепления на выступе упрочняемой поверхности посредством пайки или посадки с натягом износостойкого твердосплавного элемента, В качестве твердосплавного элемента использован зуб с грибовидной головкой в форме пирамиды, жестко закрепленный 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 упрочняемого инструмента, а пирамидальная форма головки зуба, разрешая установить зубья без зазоров впритык друг к другу, позволяет защитить упрочняемую поверхность за счет прикрытия ее от абразивного воздействия среды. Однако жесткое абразивное воздействие и разнонаправленные силовые нагрузки на инструмент зачастую приводят к срыву износостойких твердосплавных элементов с упрочняемой поверхности. Это снижает ресурс работы конструкции, поверхность которой упрочняют.
Задачей настоящего изобретения в соответствии с первым вариантом является повышение ресурса работы конструкции.
Техническим результатом, получаемым при реализации данного изобретения в соответствии с первым вариантом, является повышение надежности закрепления износостойкого элемента.
В соответствии с первым вариантом изобретения указанная задача решается за счет того, что в известном способе закрепления на изнашиваемой поверхности, по меньшей мере, одного износостойкого элемента, согласно изобретению, используют элемент со сквозным пазом или с пазом, у которого отсутствует одна из торцевых стенок, причем элемент имеет возможность зацепления с упрочняемой изнашиваемой поверхностью горловиной паза, которая выполнена, по меньшей мере, на части длины элемента уже, чем ширина паза в глубине, и/или выступами внутрь паза, при этом устанавливают элемент путем его проталкивания вдоль упрочняемой поверхности до его совмещения с проектным положением, с последующим жестким закреплением элемента относительно упрочняемой изнашиваемой поверхности.
Износостойкий элемент может быть выполнен из твердосплавного материала и закреплен на упрочняемой поверхности посредством пайки, или посадки с натягом, или расклинивания, или склеивания.
В качестве прототипа для второго варианта заявляемого способа выбрано то же техническое решение, что и для первого варианта. Ему присущи те же недостатки.
Задачей настоящего изобретения в соответствии со вторым вариантом является повышение ресурса работы конструкции.
Техническим результатом, получаемым при реализации данного изобретения в соответствии со вторым вариантом, является повышение надежности закрепления износостойкого элемента.
В соответствии со вторым вариантом изобретения указанная задача решается за счет того, что в известном способе закрепления на изнашиваемой поверхности, по меньшей мере, одного износостойкого элемента, согласно изобретению, используют элемент со сквозным пазом или пазом, у которого отсутствует одна из торцевых стенок, при этом, по меньшей мере, на части длины элемента паз выполнен так, что его боковые стенки снабжены выемками внутрь элемента, причем элемент после установки в проектное положение закрепляют на упрочняемой изнашиваемой поверхности путем расклинивания выступа упрочняемой поверхности в полости паза.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.
Способ может быть осуществлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использован при упрочнении поверхности конструкций, испытывающих интенсивный износ, т.е. является промышленно применимым.
Выполнение упрочнения поверхности заявляемым способом позволяет осуществить взаимную анкеровку износостойкого элемента и упрочняемой изнашиваемой поверхности. Зацепление между собой выступов и/или углублений элемента и, соответственно, углублений и/или выступов упрочняемой поверхности конструкции эффективно препятствует срыву элементов при жестком воздействии на истираемую поверхность.
Причем выполнение паза в износостойком элементе сквозным, т.е. таким, у которого имеются продольные боковые стенки и отсутствуют поперечные стенки, позволяет установить элемент на упрочняемой поверхности в виде единого массива без зазоров за счет возможности примкнуть соседние элементы друг к другу так, что боковые стенки соседних элементов будут продолжать друг друга, а пазы соседних элементов 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 осуществлении способа в соответствии с первым вариантом износостойкий элемент продвигают, насаживая его на боковой край выступа упрочняемой поверхности у периферии конструкции и проталкивая его вдоль этого выступа до требуемого положения.
Установить элемент путем его насаживания горловиной паза на выступ упрочняемой изнашиваемой поверхности непосредственно в проектном положении невозможно из-за наличия выступов в полость паза и узкой горловины паза. Причем, если бы паз элемента не был выполнен сквозным, то наличие поперечных стенок паза не позволило бы протолкнуть элемент в требуемое положение. Можно насадить износостойкий элемент не только за счет его проталкивания от периферии конструкции. Для этого на каком-то участке упрочняемой изнашиваемой поверхности выступ поверхности выполняют с более узким поперечным сечением, позволяющим в этом месте насадить износостойкий элемент на выступ и продвинуть его затем вдоль выступа туда, где поперечное сечение выступа упрочняемой изнашиваемой поверхности имеет нормальную ширину, обеспечивающую взаимное зацепление поверхности и износостойкого элемента.
При осуществлении способа в соответствии со вторым вариантом износостойкий элемент насаживают на выступ упрочняемой поверхности горловиной паза непосредственно в проектном положении, т.к. отсутствуют выступы в полость паза элемента. Наличие же выемок (углублений) внутри элемента, т.е. в материале элемента, позволяет вдавить в них боковые участки выступа упрочняемой изнашиваемой поверхности за счет расклинивания этого выступа в полости паза. Это осуществляют, забивая, например, насквозь сбоку в сквозной паз сразу через несколько износостойких элементов заклинивающую замковую деталь.
Таким образом, оба варианта осуществления способа обеспечивают повышение надежности закрепления износостойкого элемента и, за счет этого, повышение ресурса работы конструкции.
Техническое решение поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 Общий вид износостойкого элемента со сквозным пазом.
Фиг.2 Общий вид износостойкого элемента, у которого отсутствует одна из торцевых стенок паза.
Фиг.3 Вид сверху на упрочняемую изнашиваемую поверхность в процессе формирования на ней покрытия из износостойких элементов (стрелкой показано направление перемещения износостойкого элемента от периферии поверхности к проектному положению).
Фиг.4 Поперечное сечение по упрочняемой изнашиваемой поверхности, на которой установлен износостойкий элемент, имеющий выступы внутрь полости паза; поперечное сечение по упрочняемой поверхности, на которой установлен износостойкий элемент, имеющий выемки внутрь элемента.
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. Элемент 1 для упрочнения изнашиваемой поверхности 2 представляет собой, деталь, которая выполнена либо со сквозным пазом, т.е. пазом у которого имеются две продольные боковые 3 стенки и отсутствуют торцовые поперечные стенки 4, либо с пазом, у которого имеются две продольные боковые 3 стенки и отсутствует одна из торцевых 4 стенок. Паз, в соответствии с первым вариантом выполнения, на части своей длины выполнен с шириной по горловине паза уже, чем в глубине паза и/или с выступами 5 внутрь полости паза. В соответствии со вторым вариантом выполнения, выемки 6 расположены внутри материала износостойкого элемента 1. Выступы 5 в полость паза могут быть расположены на днище 7 и/или боковых стенках 3 паза и представлять собой либо отдельные штыри, либо прерывистые или сплошные стенки, предназначенные для размещения в соответствующих им канавках 8 упрочняемой изнашиваемой поверхности 2. Выемки 6 внутрь износостойкого твердосплавного элемента 1 могут быть расположены на днище 7 и/или боковых стенках 3 паза и представлять собой либо отдельные углубления, либо прерывистые или сплошные канавки, предназначенные для размещения в них соответствующих им выступов 9 упрочняемой поверхности 2. 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 и т.п.
При осуществлении способа в соответствии с первым вариантом выполнения износостойкий элемент 1 устанавливают на упрочняемой изнашиваемой поверхности 2 за счет того, что элемент продвигают вдоль опорного выступа 10 поверхности 2 от периферии 11 упрочняемой поверхности 2 к его проектному местоположению. При осуществлении способа в соответствии со вторым вариантом выполнения износостойкий элемент 1 насаживают горловиной на опорный выступ 10 поверхности 2 непосредственно в месте его проектного положения. Закрепление на упрочняемой поверхности 2 элемента 1, выполненного из твердосплавного материала, 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 2 и элемента 1 может быть использовано склеивание, как средство закрепления. Расклинивание может быть осуществлено, например, путем запрессовки сбоку в сквозной паз элемента 1 замковой детали 12. Закрепление посредством расклинивания проводят, например, при наличии выемок 6 внутрь твердосплавного элемента 1. Следует отметить также, что установить износостойкий элемент 1 на упрочняемой поверхности 2 можно не только, насаживая его на опорный выступ 10 поверхности 2, но и выполняя в упрочняемой поверхностей канавки для введения (погружения) в них боковых стенок 3 паза элемента 1. Все это позволяет сформировать на упрочняемой изнашиваемой поверхности 2 любой формы легко собираемое из отдельных износостойких элементов 1 покрытие, надежно фиксируемое на поверхностей за счет взаимной анкеровки поверхности 2 и элементов 1.
Таким образом, оба варианта осуществления способа обеспечивают повышение надежности закрепления износостойкого элемента и, за счет этого, повышение ресурса работы упрочняемой конструкции.