РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ  ТЕХНОЛОГИЯ И  ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ  НАНЕСЕНИЯ  АНТИФРИКЦИОННЫХ  И  ИЗНОСОСТОЙКИХ  ПОКРЫТИЙ  ЦЕНТРОБЕЖНЫМ  ИНДУКЦИОННЫМ  МЕТОДОМ

 

И.А.Сосновский, Л.П.Кашицин

(ИМИНМАШ НАН Беларуси, г. Минск, РБ)

 

The centrifugal coating installation and typical process are developed. Technology and equipment may be used to produce the wide list of bimetallic parts including plain bearings, cylinder sleeves, bearing inserts, worm wheel, gears, nuts of sanitary engineering valves, automobile synchronizers, back and sliding nuts of machines, axle boxes, hubs, etc. The installation design is unique and does not have analogues in the world. The authors have received the patents on the installation design and the methods of coating.

 

Введение

Применение износостойких и антифрикционных покрытий при изготовлении, восстановлении и упрочнении изделий позволяет значительно сократить расход цветных металлов и обеспечивает повышение качества и надежности машин в целом. Одним из эффективных способов нанесения покрытий является центробежное индукционное припекание и наплавка. Для промышленной реализации этого метода в ИНДМАШ НАН Беларуси разработаны технологии, оборудование и сопутствующая оснастка.

 

1.          Универсальная центробежная установка

Установка для центробежного нанесения покрытий (рис.1) содержит станину с направляющими 1, стойками 2, 3, опорами 4. Передняя каретка 5 жестко закрепляется на гильзе. Для перемещения кареток служат салазки, выполняемые в виде гильз 6 и траверсы 7. Станина также может перемещаться в направлении, перпендикулярном оси направляющей 1. Установка имеет индуктор 8 и устройство подачи изделий в зону нагрева, которое изготавливается в виде двуплечего рычага при кольцевом индукторе или в виде наклонной платформы при петлевом индукторе [1].

При обработке изделий, длина которых больше длины индуктора. технологический процесс нанесения покрытий проводят с применением позиционирования изделия относительно индуктора.

Установка снабжена приводом поперечного перемещения станины, предназначенным для регулирования зазора между рамочным, петлевым индуктором и изделием или для изменения положения изделия относительно внутреннего диаметра цилиндрического индуктора. Предусмотрена возможность осуществления этих наладок в процессе нагрева с тем, чобы обеспечить регулирование подводимой мощности и интенсивности нагрева. Это позволяет более оперативно и гибко управлять температурными параметрами нагрева изделий и, следовательно, получать покрытия требуемого качества.

С помощью механизма возвратно-поступательного перемещения зажимной каретки  механизируются и автоматизируются следующие операции:

а) подвод и отвод каретки на заданную позицию;

б) фиксация и расфиксация каретки в требуемом положении на гильзах 6 салазок;

в) упругое закрепление изделия.

Этот механизм вместе с салазками обеспечивает отсутствие переналадки установки при переходе на новый типоразмер изделий.

Для работы в автоматическом режиме установка оснащается механизмами возвратно-поступательного двухкоординатного перемещения изделия относительно индуктора ТВЧ; устройством подачи заготовок в зону нагрева; приемным устройством для готовых изделий.

 

Рисунок 1- Универсальная центробежная установка

 

Преимущество установки состоит в ее универсальности. Она легко переналаживается на разные типоразмеры изделий и работу в автоматическом и наладочном режимах с индукторами различных типов. При этом с одинаковым успехом на ней наносят покрытия на изделие массой от нескольких сотен граммов до нескольких десятков килограммов. Обладая высокой производительностью, установка вместе с тем отличается простотой управления.

 

 

 

2. Технология нанесения покрытий

Сущность технологии нанесения покрытий на стальные заготовки с целью получения биметаллических изделий (сталь-бронза, сталь-алюминиевый сплав, сталь-баббит, сталь-износостойкий сплав и др.) центробежным индукционным методом заключается в следующем (рис.2.).

          

 

Рисунок 2- Стальная заготовка с оснасткой в сборе:

1-заготовка на две детали, 2-крышка, 3- материал покрытия, 4- антипригарная прокладка

 

Один из торцев заготовки закрывается специальной крышкой, во внутреннюю полость заготовки засыпается шихта и закрывается второй торец. При этом между торцами заготовок и крышек устанавливают антипригарные прокладки. Данную сборку позиционируют относительно рабочей части наружного индуктора ТВЧ высокочастотного генератора и зажимают сборку в центрах установки. Затем деталь приводят во вращение со скоростью 800-2000 об/мин в зависимости от внутреннего радиуса заготовки и включают нагрев ТВЧ. При достижении требуемой температуры, которая контролируется бесконтактно с помощью оптического пирометра, нагрев сборки отключают и продолжают вращать ее, охлаждая до 300-500^оС. После чего прекращают вращение. Снимают сборку с установки и далее охлаждают ее в статическом состоянии до комнатной температуры.

Механическая обработка биметаллических заготовок заключается в черновом протачивании внутренних, наружных и торцовых поверхностей заготовки с последующей ее разрезкой на отдельные заготовки. Механическая обработка отдельных заготовок делится на черновую и чистовую и проводится с целью получения готового изделия- втулки, кольца, вкладыша, червячного колеса или гайки.

3. Организация производства биметаллических изделий

Нанесение покрытий для получения биметаллических деталей целесообразно производить на специализированных участках.

Участок представляет собой пост (рис.3) центробежного индукционного нанесения покрытий, который включает в себя : генератор токов высокой частоты типа ЛПЗ или ВЧГ (частота 66 кГц, мощность 60, 100 или 160 кВт) , установку биметаллизирующую типа ДЯФ 3.025 с пультом управления, силовой шкаф, стол-верстак для подготовки деталей к биметаллизации, шкаф-стеллаж для вспомогательных материалов и оснастки, места для складирования и хранения заготовок и готовых изделий, ящик с песком для охлаждения деталей, вспомогательное оборудование.

К производственному участку для нанесения покрытий необходимо обеспечить подвод коммуникаций: электроснабжение 380 В, 3 фазы, 50 Гц; подвод и отвод воды для водоохлаждения установок (расход до 4 л/мин), подвод сжатого воздуха (давление пневмосети Р = 0,4 МПа). На участке устанавливают вытяжную вентиляцию (производительность 3500 м³/ч) для защиты обслуживающего персонала от металлической пыли, газов и паров металлов.

Участок оснащается средствами пожаротушения, а также специальными средствами защиты обслуживающего персонала от воздействия опасных и вредных производственных факторов.

 

4. Внедрение разработок

В настоящее время авторами организованы участки по выпуску биметаллических изделий на

-   Пинском опытном заводе путевых машин (Беларусь) применительно к изготовлению сталь-бронзовых втулок подбивочных блоков путевых машин типа ВПР и гаек подъема электромагнитов машин ВПО;

-   заводе «Могилевлифтмаш» (Беларусь) для выпуска биметаллических подшипников скольжения червячных редукторов лебедок грузопассажирских лифтов;

-   Мозырьском заводе мелиоративных машин (Беларусь) для изготовления букс манипуляторов лесовозов;

-   локомотивном депо г. Лида (Беларусь) для изготовления коренных вкладышей дизеля локомотива М756;

-   Волгоградском моторном заводе (Россия) применительно к выпуску втулок танковых двигателей;

-   Волгоградском заводе буровой техники (Россия) для изготовления вкладышей буровых насосов;

-   НПК «Металлокерамика» (г. София, Болгария) для выпуска биметаллических деталей технологического оборудования.

Кроме того, на опытно-промышленном участке в ИНДМАШ НАН Беларуси организован постоянный мелко- и среднесерийный выпуск биметаллических изделий: гаек вентилей задвижек, грузовых и ходовых гаек станочного оборудования, вкладышей вагонных воздушных компрессоров, вкладышей шлифовальных станков и другого технологического оборудования, колец синхронизаторов, фильер, составных червячных колес, колец и подшипниковых втулок.

В качестве материала покрытия используются следующие материалы: поро­шок, стружка, гранулы, обрезки, прутки, отходы различных металлов и сплавов на основе меди, железа, никеля, вольфрама, например, Бр.ОФ10-1, Бр.ОЦС5-5-5, Бр.АЖ9-4, Бр.ОС1-22, ПМС-1, ПЖ-1, ПР-Х4Г2Р4С2Ф, ПГ-СР1(2,3,4),  ПГ-УС25, ПГ-10Н-01, ПГ-10Н-02 и др.

Рисунок 3- Планировка участка для нанесения покрытий:

1 - генератор ТВЧ, 2 - установка биметаллизирующая, 3 - пульт управления, 4 - силовой шкаф, 5 - стол-верстак, 6 - шкаф-стеллаж, 7 - место для хранения заготовок, 8 - место для складирования готовых деталей, 9 - ящик с песком, 10 - подвод воды, 11 - слив воды, 12 - вытяжная вентиляция, 13 - подключение электро-энергии, 14 - подвод сжатого воздуха, 15 - рабочее место

 

Необходимо отметить, что на предлагаемом универсальном оборудовании можно также изготавливать многослойные изделия различного назначения с наружным диаметром от 10 до  250 мм,  внутренним диаметром от 4 до 240 мм, толщиной стенки стальной заготовки до 80 мм, длиной до 500 мм, причем толщина наносимого покрытия  может составлять от 0,5 до 50 мм, твердость антифрикционных покрытий от 27 до 170 НВ, износостойких до 62 HRC.               

 

Литература

1. А.с. 1636125 СССР, МКИ5  В22F7/04. Установка для нанесения покрытий из порошков на внутренние поверхности цилиндрических изделий/ Л.П.Кашицин, Н.Н.Дорожкин, Э.А.Щербаков (СССР).- №4109600/02; Заявл. 14.08.86; Опубл. 23.03.91, Бюл.№11-С.32.