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».
Известно средство для размещения держателя с алмазным выглаживателем и упора выполненного 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 экцентриситетом r, создается 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.
Однако средство для размещения держателя с алмазным выглаживателем и упора, выполненное в виде скобы, связанной с корпусом оправки посредством введенного в оправку шарнира имеет недостатки. Известное средство не дает возможности его совместного применения с процессом нанесения металлопокрытия и использования технологического тепла, выделяемого при наплавке из-за разрушения алмазного выглаживателя и предназначено только для обработки деталей типа «вал».
Также известно устройство для наплавки ферромагнитных порошкообразных металлов состоящее из корпуса, электромагнита с сердечником, на конце которого закреплен рабочий наконечник со сферической рабочей частью и бункер с желобом для подачи наплавляемого ферромагнитного металлического порошка. (А.с. СССР 515607, МПК B23K 9/04, 1973, опубл. 30.05.1976. Бюл №20).
Известное устройство для наплавки ферромагнитных порошкообразных металлов работает следующим образом. Устройство устанавливается на токарном станке. В бункер засыпается ферромагнитный порошок. Между рабочим наконечником и обрабатываемой деталью, изолированной от корпуса станка, устанавливается определенный зазор. Деталь и наконечник подключаются к полюсам машинного генератора, а электромагнит к источнику питания. При вращении детали в зазор из бункера, вибрирующего вместе с сердечником, непрерывно и равномерно подается ферромагнитный порошок, который удерживаясь в зазоре магнитным полем, создаваемым электромагнитом, замыкает электрическую цепь «рабочий наконечник-деталь», расплавляется и под действием электромагнитных сил наносится на обрабатываемую поверхность.
Однако известное устройство для наплавки ферромагнитных порошкообразных металлов имеет недостатки. При работе известного устройства для наплавки ферромагнитных порошкообразных металлов происходит потеря ферромагнитного порошка при паузе между импульсами сварочного тока. Кроме того, сформированные наложением температурного режима остаточные напряжения растяжения снижают усталостную прочность восстановленных деталей. Нанесенные покрытия обладают высокой пористостью и шероховатостью.
В основу полезной модели поставлена задача - увеличение номенклатуры восстанавливаемых деталей, повышение качества металлопокрытия, увеличение долговечности рабочего инструмента и уменьшение потерь ферромагнитного порошка.
Технический результат заключается в том, что созданная установка для электромагнитной наплавки позволяет совместить процесс нанесения металлопокрытия и поверхностного пластического деформирования деталей типа «кулачек», при этом используется технологическое тепло, выделяемое при электромагнитной наплавке, уменьшение пористости металлопокрытия, повышение сцепляемости металлопокрытия с основой детали, изменение величины и знака остаточных напряжений, увеличение номенклатуры восстанавливаемых деталей, повысить коэффициент использования ферромагнитного порошка.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для электромагнитной наплавки, содержащая устройство для наплавки ферромагнитных порошкообразных металлов на поверхность изделия, выполненное с электромагнитом и сердечником, являющимся электродом, и бункер с порошком, жестко закрепленным на сердечнике электромагнита и средство для размещения держателя и упора, выполненное в виде скобы, связанное с корпусом оправки посредством введенного в оправку шарнира, а установка снабжена катушкой электромагнита, установленной на конце выходного канала бункера для ферромагнитного порошка и реле, подключенное параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, средством для размещения держателя с инструментом, выполненным в виде жестко закрепленного корпуса, выполняющего роль нижней части скобы, связанного с верхней частью скобы шарниром и пружиной.
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 катушкой электромагнита, установленной на конце выходного канала бункера для ферромагнитного порошка.
2. Установка для электромагнитной наплавки снабжена реле, подключенное параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора.
3. Средство для размещения держателя с инструментом выполнено в виде жестко закрепленного корпуса, выполняющего роль нижней части скобы, шарнирно связанного с верхней частью скобы.
4. Средство для размещения держателя с инструментом снабжено пружиной, соединяющей неподвижный корпус с шарнирно подвижной верхней частью скобы.
С целью уменьшения потерь ферромагнитного порошка установка для электромагнитной наплавки снабжена катушкой электромагнита расположенной на конце выходного канала бункера для ферромагнитного порошка. Ферромагнитный порошок поступает из бункера к концу выходного канала и запирается «магнитным замком», образованным катушкой электромагнита. При отсутствии тока в цепи сварочного трансформатора (в период паузы между импульсами сварочного тока) ферромагнитный порошок не поступает в рабочий зазор.
С целью размыкания цепи катушки электромагнита и подачи ферромагнитного порошка в рабочий зазор при прохождении импульса сварочного тока установка для электромагнитной наплавки снабжена реле, подключенное параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора. При отсутствии импульсов сварочного тока реле замыкает цепь катушки электромагнита и ферромагнитный порошок не поступает в рабочий зазор.
С целью увеличения номенклатуры обрабатываемых деталей, уменьшения пористости наплавленного металлопокрытия, повышения сцепляемости металлопокрытия с основой детали, изменения величины и знака остаточных напряжений, установка для электромагнитной наплавки снабжена средством для размещения держателя с инструментом, которое выполнено в виде жестко закрепленного корпуса, выполняющего роль нижней части скобы, шарнирно связанного с верхней частью скобы.
С целью перемещения верхней части скобы относительно корпуса установлен шарнир. Пружина, связывающая неподвижный корпус и шарнирно подвижную верхнюю часть скобы, создает добавочную силу накатывания на набегающем участке обрабатываемой детали. Известно, что при работе двигателя именно эта часть кулачка интенсивно изнашивается за счет активного перемещения приводимой кулачком в движение группы деталей (толкатель, клапан, толкатель-плунжер и др.). Увеличение усилия деформирования за счет установленной пружины на рабочем участке обрабатываемого кулачка, образуется плотностное и износостойкое металлопокрытие. Кроме того, рациональное распределение усилия деформирования позволяет увеличить долговечность накатника.
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. Установка для электромагнитной наплавки содержит верхнюю скобу 1 с держателем 2 и накатником 3, соединенную шарниром 4 и пружиной 5 с корпусом 6, закрепленным в резцедержателе суппорта станка (резцедержатель суппорта станка не показан). Оси шарнира 4 и шпинделя находятся в горизонтальной плоскости (шпиндель не показан). Наплавочная часть установки для электромагнитной наплавки содержит: электромагнит 7 с сердечником 8, на конце которого закреплен рабочий наконечник 9 и бункер 10 с выходным каналом 11 и катушкой электромагнита 12, в цепи питания которой установлено реле 13, подключенное параллельно с вторичной обмоткой сварочного трансформатора 14.
Установка работает следующим образом. Установка крепится на токарном станке (токарный станок не показан). В бункер 10 засыпается ферромагнитный порошок. Между рабочим наконечником 9 и обрабатываемой деталью, устанавливается определенный рабочий зазор. При вращении обрабатываемой детали в рабочий зазор из бункера 10, вибрирующего вместе с сердечником 8, подается ферромагнитный порошок, который удерживаясь в рабочем зазоре магнитным полем, создаваемым электромагнитом 7, замыкает электрическую цепь «рабочий наконечник-деталь». Ферромагнитный порошок расплавляется и под действием электромагнитных сил наносится на обрабатываемую деталь. При отсутствии импульса сварочного тока электрическая цепь «рабочий наконечник-деталь» размыкается, побуждая реле замкнуть цепь катушки электромагнита, при этом на конце выходного канала бункера образуется «магнитный замок» и ферромагнитный порошок не поступает в рабочий зазор.
Сформированное нагретое покрытие, для повышения качественных показателей обрабатываемой детали типа «кулачек», подвергается поверхностному пластическому деформированию с использованием технологического тепла, выделяемого при наплавке за счет средства для размещения держателя 2 с накатником 3, выполненного в виде корпуса 6 и верхней скобы 1, связанных с помощью шарнира 4 и пружины 5. Каждый проход накатника по набегающему участку кулачка (обрабатываемая деталь) сопровождается перемещением верхней скобы 1 относительно корпуса 6 за счет шарнира 4. Пружина 5 создает добавочную силу накатывания на набегающем участке обрабатываемой детали. Известно, что при работе двигателя именно эта часть кулачка интенсивно изнашивается за счет активного перемещения приводимой кулачком в движение группы деталей (толкатель, клапан, толкатель-плунжер и др.).
Заявляемая полезная модель позволяет совместить процесс нанесения металлопокрытия электромагнитной наплавкой и поверхностного пластического деформирования деталей типа «кулачек» с использованием технологического тепла выделяемого при наплавке, что позволяет повысить плотность и износостойкость металлопокрытия конкретно на рабочей части кулачка за счет создания наибольшего значения силы накатывания только на набегающей части кулачка. Кроме того, рациональное распределение силы накатывания позволяет увеличить долговечность накатника. Применение «магнитного замка» при отсутствии импульса сварочного тока позволяет уменьшить потери ферромагнитного порошка при электромагнитной наплавке.