Способ восстановления деталей

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при восстановлении деталей, преимущественно металлургического оборудования Цель изобретения - повышение качества восстановления . Изношенную поверхность наплавляют известным способом. Производят механическую обработку наплавленной поверхности. Проводят упрочнение наплавленного слоя деформированием на 20- 30%. Затем деталь нагревают со скоростью Шн 100 е ° 00140°С/ч до температуры 320-330°С и выдерживают ее при такой температуре в течение времени ta 3,4-е°-00о84С)ч где, D - диаметр или толщина детали, мм, е - число 2,73 Способ позволяет существенно повысить качество восстановленных деталей за счет повышения эксплуатационных свойств наплавленного слоя. 3 табл

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

v»s В 23 P 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4620037/27 (22) 20.09.88 (46) 07.02,91, Бюл. М 5 (71) Липецкий политехнический институт (72) В.В,Ветер, И.С.Сарычев, Л.Д.Санжаровская и В.В.Швецов (53) 621.794(088.8) (56) Бойко Н.И, Термомеханическое упрочнение наплавленного металла. Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта, Ростов-на-Дону, 1986,c,184(рукопись депонирована в ВНИИТИ 25.07,86

N 5439-В). (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при восстановлении деталей. преимущественно

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при восстановлении деталей, преимущественно металлургического оборудования.

Целью изобретения является повышение качества восстановления.

Способ осуществляется следующим образом.

На изношенную поверхность восстанавливаемой детали наплавляют слой металла известным способом. После наплавки производят механическую обработку и последующее пластическое деформирование наплавленного слоя на 20-307ь, после чего осуществляют отдых при 320 — 330ОС. Механическая обработка перед пластическим деформированием позволяет обеспечить большую однородность деформирования наплавленного металла. За критерий деформирования принимается повышение

„, Я „„1625647 А1 металлургического оборудования. Цель изобретения — повышение качества восстановления, Изношенную поверхность наплавляют известным способом, Производят механическую обработку наплавленной поверхности. Проводят упрочнение наплавленного слоя деформированием на 20307;. Затем деталь нагревают со скоростью а = 100 .е С/ч до температуры 320 — 330 С и выдерживают ее при такой темпеоатуре в течение времени t = 3,4 е ч где, 0 — диаметр

0.0 ОВ4 или толщина детали, мм; е — число

2,73. Способ позволяет существенно повысить качество восстановленных деталей за счет повышения эксплуатационных свойств наплавленного слоя. 3 табл. твердости наплавленного металла на 2030%. Деформирование производят обкаткой роликом или непосредственно в рабочем агрегате при температуре работы изделия. В процессе деформирования происходит упрочнение детали за счет наклепа. а также превращение остаточного аустенита в бездиффуэионный мартенсит, обладающий высокой твердостью и хрупкостью. Последующая термообработка (отдых) позволяет уменьшить остаточные напряжения, уменьшить твердость, повысить ударную вязкость. Отдых производят путем нагрева до

310-330 С со скоростью, определяемой формулой

1pp . -0,00140 (1) где ао н — скорость нагрева, С/ч; е — число 2,73;

D — диаметр или толщина изделий, мм.

1625647

Причем время выдержки при отдыхе тоже устанавливают исходя из соотношения св 3 4.е О,ОООВ40 (2) где te — время отдыха, ч;

Π— диаметр или толщина иэделия, мм.

Последующее охлаждение осуществляют со скоростью 5 — 10 С/ч, Производились исследования влияния параметров технологической обработки по способу восстановления на свойства наплавленного металла, статистическая обработка которых позволила получить формулы скорости нагрева и времени отдыха.

Результаты исследований сведены в табл.1 — 3.

Предварительно производилась наплавка пластин размером 150х 250 различной толщины (15-150 мм), при этом толщина наплавленного слоя составляла 20-25 мм, Наплавка производилась на автомате А384МК, оснащенном приставкой для наплавки расщепленным электродом и источником питания ВДМ-1601. Наплавка производилась расщепленным электродом проволоками Нл-ЗОХГСА и Се 10Õ11ÂÍÌÔ диаметром 5 мм под флюсом АН-20С на режимах: сварочный ток 850-900А; напряжение на дуге 34-36В; скорость наплавки 30 м/ч; температура подогрева 400 С.

Наклеп образцов производился после наплавки или после предварительной механической обработки в зависимости от выбранного способа на пневматическом молоте. Степень деформации определялась по приросту твердости с помощью твердомера

ПМТ-4. После наклепа осуществлялся отдых пластин в печи при 300 — 3500C. Время выдержки при данной температуре и скорости нагрева определялось по формулам (1) и (2). Затем из наплавленного металла механическим путем изготавливались образцы для испытаний на контактную усталость и ударную вязкость, Испытания на контактную.усталость производились на машине

МКВК при нормальных контактных напряжениях в 650 МПа.

Температура отдыха 310 — 330 С является оптимальной, так как при меньшей температуре механические свойства полностью не восстанавливаются, а при большей температуре начинается процеЧс рекристаллиэации и распада мартенсита, приводящий к снижению твердости наплавленного слоя.

Деформированный наплавленный металл при указанных температурах и времени приобретает механические характеристики, не свойственные ему в исходном и наклепанном состояоправдывает затраты на производство наклепа, нагрева и выдержки.

Пример 1, Восстанавливается ролик моталок HLUC-2000 диаметром 400 мм. На35 плавка производится с предварительным подогревом до 400 С проволокой ГП25Х5МФС под флюсом на режимах: сила тока 350 — 380A; напряжение 32 — 36B; скорость наплавки 30 м/ч, Наплавка произво40 дится на установке УММ-10. По окончании наплавки осуществляется замедленное охлаждение ролика. Затем производится механическая обработка ролика на токарном станке с последующим пластическим дефор45 мированием наплавленного металла роликом. Обкатку проводят роликом диаметром

150 мм с шириной рабочей части 10 мм при нагрузке 2500 Н. Последующий отдых осуществляется в электоопечи при 32050.330 С втечениеte=3,4 е =4,75ч со скоростью нагрева в„=100 е -

= 57 С/ч и скоростью охлаждения 5 С/ч, Пример 2. Восстанавливается опорный валок диаметром 1600 мм HLUC-2000.

55 Наплавка производится на вальцешлифовальном станке КЖ-9704. Наплавку производят расщепленным электродом проволоками Нп = ЗОХГСА и Се -10Х11ВНМФ диаметром 5 мм под флюсом АН-20С на ре5

30 ниях: ударная вязкость повышается на

10-20 по сравнению с исходной и на

30-40 по сравнению с наклепанным состоянием. Это приводит к повышению эксплуатационных свойств восстановленного изделия. При выдержке менее te =

=3,4 е не успевают пройти восстао,ооомо новительные процессы и не достигаются оптимальные свойства, При выдержке более

10 ч начинается укрупнение зерна и падение свойств. Кроме того, время выдержки зависит от геометрических размеров изделия, Так, для детали диаметром 1600 мм термическая активация на глубине 10 мм происходит замедленно вследствие рассеивания тепловой энергии и при выдержке 2 ч не обеспечиваются оптимальные свойства.

При быстром охлаждении наблюдается ухудшение свойств — повышение твердости, снижение ударной вязкости. При замедленном охлаждении (до 10 сут) происходит монотонный рост зерна, что также приводит к ухудшению свойств. Экспериментально определено, что оптимальная температура замедленного охлаждения 5 — 10 С/ч.

При деформировании металла более

30 образуются микротрещины и восстановления свойств нельзя достичь.

При деформировании менее 20 наступает только частичное улучшение, что не

1625647

Таблица1 на

Продолжение табл.1

Способ восстановления

Время отдыха,ч

Контактная стойкость (количество циклов,И 10

Твердость Ударная вязпосле кость, Дж/см огдыха HSD

Наплавка,и отдых

Наплавка,наклеп, отдых

Наплавка,механическая обработка,наклеп, отдых

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

58

68

66

67

72

24

26,7

28,3

32,4

33,05

32,4 18,1

5,4

7,2

6,5

8,4

9,5

9,8

7,6

П р и м е ч а н и е. Время отды8ха по формуле (2) для пластины толщиной D=30 мм

"..---3,4 e 3,5 ч, а скорость нагрева по формуле 1) ан - 100 е - 97 C/÷. жимах; сила тока 850-900А; напряжение 34368: скорость наплавки 30 м, -. По окончании чаплавки и олного охлаждения валка осуществляется механическая обработка валка. Пластическое деформирование про- 5 изводят в клети НШС-2000 в течение 5-10 мин при нагрузке 3 10 Н. Затем осуществляется отдых валка в термокожухе на вальцешлифовальном станке на режимах. температура отдыха 320 — 330 С: время 10 выдержки t = = 3,4е = 13 ч, ско0,00084 1600 рость нагрева вн = 100e 0 0

-0,0014 1600

10,6 С/с, скорость охлаждения 5 С/ч, После этого валок эксплуатируется в

Н Ш С-2000. 15

Использование предлагаемого способа восстановления деталей металлургического оборудования позволяет существенно улучшить качество восстановленных деталей.

Формула изобретения 20

Способ восстановления деталей, включающий наплавку, термообработку, механическую обработку и упрочнение наплавленного слоя пластическим деформированием, отличающийся тем, что, с целью повышения качества восстановления, после наплавки металла на изношенную поверхность, производят механическую обработку наплавленного слоя и последующее пластическое деформирование его на

20-30, а термообработку производят путем нагрева детали до температуры 320330 С и выдерживают ее при этой температуре в течение времени

3 4 е 0,000840 где Ь вЂ” время выдержки, ч; е — число 2,73;

D — диаметр или толщина детали, мм, причем нагрев детали проводят со скоростью

100 - 0,00140 где аъ — скорость нагрева детали, град/ч; е — число 2,73; I

D — диаметр или толщина детали, мм, 1625647

N у

S о

1 о

Ф х л х о и

0 о х

Z )S о о и

YÏ

S О

O Z о и

O с с

СЧ

Ф а и

cg а М

cCI C

O. o

Ф 1q v л о .ООСЪ С

CO LA СО о:nun

" сч n n С

cII д х

2 ои i0

< OcfI а+Z

Ф с

„u

2 :Г о а х

Фа

E

О

II о

)5 о х

Б с о о

CL лО о

CL cII х

Е С

Ф > - о

Ф с 0

«II (Л

S

Ф с и с о в :(Z а

ФФ с и с

Ф

Ф с

Ф Ф с о о. с

Ф о и с0 о mcus XZ о.

Ф Ф

Ф С х — u о

ООООО

CO CD CD Ю (О

Ф

Z

cCI

Ф и

S о. х

2 :(Ф О

Ф с щ Ф с с с

Z к а х

2 иФ<

cII e „ IY x lk o

Ф ос

cII Z LO сщФ» хах

Ф р

ZXO а

Z

Ф с о

Y

Ф

Ф х с с

Ф о

ы, и о о и и о ст счсосчсо noLAQca

ОЪLA LA CD I t M IО>ChСЪЪCO

LA LA I ЕСЧ

СЧ С В rr а СО О

NhlСЧN соо счсоoocDw LAnQooLA

В Л Л сО сО ж «О I Л I cD co

IA LA LA LA IA LA LA IA IA IA LA LA

С Ъ С Ъ С9 С Ъ С Ъ С)Ъ ГЪ С)Ъ С"Ъ С"Ъ С Ъ СЪ

ОО ООООО ООООО

N9 Q счn T Q счn f

С Ъ С)Ъ С)Ъ С)Ъ С)Ъ С Ъ С Ъ С Ъ СЪ С Ъ С)Ъ С)Ъ

NСЧNСЧСЧ LALALALA07

ЛЛЛI-r- ЛЛЛЛЛ

ООООО LALALALALA

СЧNNСЧNСЧNNNN

ОО ООООО

CD CD CO CD CD CD CD

Ю с л

E а о е о

Ф а с

X о

v о а о и (о 3

° Ф

II

) °

Z

S о

cII с с

СЧ т

Ф с О

="о

Бл

CL C7I о в о с

ФЯ хс>

Ф ь

ОQ

Е

Ф II

1625647

Ф о

CII I Ф

>o "Ú о @ оо

<ц ъ«т осф2 со О«ОсоаааалвлlAлwл-ва О

Л В В В «О l I В В В CD Л Л Л- ОЪ В В Л

C éå÷

«II i y и и а.о а ««ъ ID э «.ъ в сч - о а а «ъ ««Ъ о в в л - сч о

СЧ С Ъ «Ъ «Ъ «Ъ С ) СЧ N С «Ч С Ъ СЧ «Ч N С Ъ «Ъ СЪ

ГЪ

С Ъ С Ъ СЪ

Ф 2

Ь- С )

С(Х а Ф

ФСФ

Ф о с оооооооооооо îîîо

ЛЛЛЛЛЛI ЛЛIЛЛЛЛЛЛЛЛ

1» Ф иФ о во. аО

ФО

Щ и <

l»I ЛI ««ЪЯCDCD О«ОLAО -Con вввввоааааавc)ааала с"ъ т «О l «О «О LA «о со в л- л цъ «О в О а а

С Ъ Сб С Ъ С Ъ С Ъ С Ъ С Ъ С Ъ СЪ С Ъ С Ъ С Ъ С Э С Ъ « Ъ Ct С Ъ С Ъ

С 2

ФCS ) ь-о

Е

c o щ «II а о ос о о о о о о о о î î о о о î о

СЧ СЧ СЧ N СЧ СЧ СЧ N СЧ N N СЧ N СЧ N N N СЧ

СЪ С Ъ РЪ С Ъ « Ъ С Ъ СЪ С Ъ С Ъ С Ъ С"Ъ СЪ СЪ « Ъ С ) С Ъ С ) С Ъ

lA lA lA МЪ LA IA lA LA ID LA ID LA ID IA «Г) IA LA ID

ЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛI I ЛЛЛЛ

lA ID lA ИЪ ««Ъ IA LA IA LA lA LA ID ID IA LA IA IA ««Ъ

Сч N N N N СЧ N N N СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ N N N СЧ

Jl

I- ClI

ae ee«n аи сХ атос

> с о о о о о о о о о о о ос î î î î о

Ю CD «О CO «О CD «О «О «О CD CD CD (О CD CD CO CD CD

Щ

X r

Х и Е о Ф

> с с

«Ъ Р О Р О О ОО О О О О О О О О О О О

С Ъ «Ъ С Ъ СЪ С,Ъ «Ъ О О О О О О ««Ъ «О ЦЪ «О IA ID и

mc О о з

Ф Е

О о < с «

o "" о о

Е х е З ац

«0

М и о * сс Ф

Q Д ф о л с

I» CII ф с

Э о Й

a CII с з

CO с с

<а

g «n

Ф Х

X и

CO 4)

-ба

Ф

Ф З О

Ф с щ с ъс «с

CO Щ Ф

ХЕм

4 х

C о о

М « о ей