Организация производства биметаллических деталей

10 Октября 2012

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.

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.
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, чтобы 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.
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.

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.).
Один из торцов 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°С. 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.

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.

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.
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.

Л. П. Кашицин, А. Л. Худолей, И. А. Сосновский, С. Е. Клименко
Журнал «Мир техники и технологий», 04/2002 г.