RU2173244C2

RU2173244C2 - Method of and installation for inductive centrifugal surfacing of inner surfaces of cylindrical articles

Info

Publication number: RU2173244C2
Application number: RU99100501A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Зайченко; А.А. Горшков; Г.К. Щериканов; В.В. Косаревский
Original assignee: Инженерный центр "Сплав"
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2001-09-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; inductive surfacing. SUBSTANCE: invention relates to centrifugal inductive-metallurgical method of surfacing of inner surfaces of complex-shape bimetal bushings, such as bushings with thrust flanges. Charge is fed into cylindrical blank and blank is rotated at inductive heating until charge is melted. Blank is made with two flanged parts with bored grooves for flanges of article to be made. Inductor is placed for enclosing simultaneously one of flanged parts of blank and its cylindrical part. Centrifugal surfacing is carried out first from one and then from other side of blank. Installation has centrifugal machine, powder mixture measuring-and-filling machine delivering mixture into cylindrical blank, and one-side action inductor. Inductor consists of two parts for heating flanged part of blank and its cylindrical part. Inductor is made in form of n half-turns whose number depends on design dimensions of bushing to be manufactured. EFFECT: enlarged technological capabilities of inductive surfacing. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к центробежному индукционно-металлургическому способу наплавки внутренней поверхности биметаллических втулок при их сложных профилях, например втулок с упорными буртиками. The invention relates to mechanical engineering, in particular to a centrifugal induction-metallurgical method for surfacing the inner surface of bimetallic bushings with their complex profiles, for example, bushings with thrust collars.

Известен способ центробежной отливки гильз (см. книгу "Промышленное применение токов высокой частоты", труды ВНИИ ТВЧ, выпуск 9, 1968 г., стр. 49), заключающийся в том, что гильзу в зависимости от размеров вращают со скоростью 900-1000 об./мин., подвергают нагреву в высокочастотном индукторе до температуры 800-1000^oC. Предварительно в проточку гильзы автоматически вводится флюс и, одновременно с нагревом гильзы, в индукционной печи расплавляется мерная заготовка нирезиста. Как только гильза нагревается до 900-1000^oC, а нирезист до 1400-1450^oC, производится заливка проточки гильзы. Под воздействием центробежных сил расплав нирезиста тонким равномерным слоем распределяется по кольцевой проточке и сваривается с металлом гильзы.A known method of centrifugal casting of sleeves (see the book "Industrial Applications of High Frequency Currents", Proceedings of the All-Russian Research Institute of High Frequency, issue 9, 1968, p. 49), which consists in the fact that the sleeve, depending on size, is rotated at a speed of 900-1000 rpm ./min., subjected to heating in a high-frequency inductor to a temperature of 800-1000 ^o C. Previously, flux is automatically introduced into the bore of the sleeve and, simultaneously with heating of the sleeve, the measured blank of the niresist is melted in the induction furnace. As soon as the sleeve is heated to 900-1000 ^o C, and the resist to 1400-1450 ^o C, the groove of the sleeve is filled. Under the influence of centrifugal forces, the melt of a niresist is distributed in a thin uniform layer along the annular groove and is welded to the metal of the sleeve.

Недостатком известного способа является сложность процесса, так как для наплавки металл должен быть в жидком состоянии, что требует непростой системы его подвода и дополнительных источников нагрева. The disadvantage of this method is the complexity of the process, since for surfacing the metal must be in a liquid state, which requires a complex supply system and additional heat sources.

Кроме того, ввиду того, что невозможно осуществить контроль за регулированием температуры, сложно добиться хорошего сплавления металла и заданных параметров, что приводит к низкому качеству наплавляемого слоя. In addition, due to the fact that it is impossible to control the temperature control, it is difficult to achieve good alloying of the metal and the specified parameters, which leads to low quality of the deposited layer.

Известен способ и установка центробежной наплавки внутренней поверхности цилиндрических деталей (см. книгу В.Н. Ткачев "Работоспособность деталей машин в условиях абразивного изнашивания". М.: Машиностроение, 1995 г., стр. 260-261), заключающийся в том, что изделия типа труб, втулок наплавляют путем нагрева кольцевым индуктором наружной поверхности и подачи шихты специальным дозатором во внутреннюю полость детали. There is a method and installation of centrifugal surfacing of the inner surface of cylindrical parts (see the book by VN Tkachev "The health of machine parts in conditions of abrasive wear." M: Engineering, 1995, pp. 260-261), which consists in the fact that products such as pipes, bushings are surfaced by heating the outer surface with a ring inductor and feeding the mixture with a special batcher into the internal cavity of the part.

Однако, если осуществлять на данной установке наплавку внутренних поверхностей втулок с буртами, то кольцевой индуктор не сможет равномерно прогреть буртик втулки и ее цилиндрическую часть, а поэтому и наплавку произвести не представляется возможным. However, if the internal surfaces of the sleeves with collars are surfaced at this installation, the ring inductor cannot uniformly heat the collar flange and its cylindrical part, and therefore it is not possible to produce surfacing.

За прототип выбран способ и установка для индукционной наплавки внутренних поверхностей цилиндрических изделий (см. RU, пат. N 2086357, кл. В 22 F 7/04, 1997 г., БИ N 22), заключающийся в том, что специальным индуктором, выполненным конусообразно, создаются условия для осуществления индукционной наплавки внутренних поверхностей втулок путем нанесения на легкоплавкие основные материалы тугоплавких покрытий. For the prototype, the method and installation for induction surfacing of the inner surfaces of cylindrical products (see RU, Pat. N 2086357, class B 22 F 7/04, 1997, BI N 22) was selected, which consists in the fact that a special inductor made cone-shaped, conditions are created for induction surfacing of the inner surfaces of the bushings by applying refractory coatings to low-melting basic materials.

Недостатком наиболее близкого технического решения является то, что требуемое для заполнения буртика повышенное количество шихты не позволит внутреннему индуктору приблизиться к зоне нагрева и осуществить равномерный нагрев как периферийного участка бурта, так и близкого к индуктору цилиндрического участка, что сужает технологические возможности известного способа и устройства для индукционной наплавки внутренних поверхностей цилиндрических изделий типа втулок с упорными буртиками. The disadvantage of the closest technical solution is that the increased amount of charge required to fill the bead does not allow the internal inductor to approach the heating zone and to uniformly heat both the peripheral portion of the shoulder and the cylindrical portion close to the inductor, which narrows the technological capabilities of the known method and device for induction surfacing of the inner surfaces of cylindrical products such as bushings with persistent flanges.

Задача предлагаемого изобретения состояла в разработке способа и установки, имеющих расширенные технологические возможности для индукционной наплавки внутренних поверхностей втулок с упорными буртиками. The objective of the invention was to develop a method and installation having advanced technological capabilities for induction surfacing of the inner surfaces of bushings with thrust shoulders.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе индукционной центробежной наплавки внутренних поверхностей цилиндрических изделий, включающем дозированную подачу шихты внутрь цилиндрической заготовки, ее вращение и индукционный нагрев до расплавления шихты, для изготовления цилиндрических изделий в виде втулок с буртиками цилиндрическую заготовку выполняют с двумя буртовыми частями, каждая из которых имеет расточенную канавку под буртики изготавливаемого изделия, а индукционный нагрев осуществляют посредством размещения индуктора с возможностью одновременного охвата одной из буртовых частей заготовки и ее цилиндрической части, при этом центробежную наплавку проводят с одной, а затем с другой стороны заготовки. The problem is achieved in that in the known method of induction centrifugal surfacing of the inner surfaces of cylindrical products, including dosed supply of the charge into the cylindrical billet, its rotation and induction heating until the mixture is melted, for the manufacture of cylindrical products in the form of bushings with beads, the cylindrical billet is made with two bead parts , each of which has a bored groove for the shoulders of the manufactured product, and induction heating is carried out by eniya inductor to simultaneously cover one of the portions of the workpiece Burtovoy and its cylindrical portion, the centrifugal surfacing is carried out with one and then the other side of the blank.

Кроме того, установка, реализующая способ, содержит центробежную машину, дозатор подачи порошковой смеси в цилиндрическую заготовку и индуктор одностороннего действия, последний выполнен из двух частей, одна из которых предназначена для нагрева буртовой части заготовки, а вторая - для цилиндрической части, при этом вторая часть индуктора выполнена в виде n-полувитков, число которых зависит от конструктивных размеров изготавливаемой втулки. In addition, the installation that implements the method includes a centrifugal machine, a powder mixture dispenser in a cylindrical workpiece and a single-acting inductor, the latter made of two parts, one of which is used to heat the bead part of the workpiece, and the second for the cylindrical part, while the second part of the inductor is made in the form of n-half-turns, the number of which depends on the design dimensions of the manufactured sleeve.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен общий вид установки для осуществления способа индукционной наплавки внутренних поверхностей цилиндрических изделий;
фиг. 2 - вид А (сбоку на установку);
фиг. 3 - технологическая последовательность изготовления втулок со сложным внутренним профилем (упорными буртиками):
а - заготовка с расточенными канавками под буртики,
б - вращение заготовки и дозированная подача шихты на внутреннюю поверхность втулки,
в - нагрев и наплавка металла на внутренней поверхности втулки,
г - обработка и отрезка заготовки по заданным поверхностям;
фиг. 4 - индуктор для осуществления способа наплавки;
фиг. 5 - разрез А-А фиг. 4.The essence of the invention is illustrated by drawings, where:
in FIG. 1 shows a General view of the installation for implementing the method of induction surfacing of the inner surfaces of cylindrical products;
FIG. 2 - view A (side view of the installation);
FIG. 3 - the technological sequence of manufacturing bushings with a complex internal profile (thrust collars):
a - a workpiece with bored grooves for flanges,
b - rotation of the workpiece and the metered supply of the charge to the inner surface of the sleeve,
in - heating and surfacing of metal on the inner surface of the sleeve,
g - processing and cutting the workpiece on given surfaces;
FIG. 4 - inductor for implementing the method of surfacing;
FIG. 5 is a section AA of FIG. 4.

Установка для реализации способа индукционной наплавки внутренних поверхностей цилиндрических изделий типа втулок 1 с буртиками (см. фиг. 1,2) состоит из центробежной машины 2 и высокочастотного генератора 3. Installation for implementing the method of induction surfacing of the inner surfaces of cylindrical products such as bushings 1 with flanges (see Fig. 1,2) consists of a centrifugal machine 2 and a high-frequency generator 3.

Центробежная машина имеет станину 4, на которой закреплены: каретка 5, несущая привод вращения 6 заготовки 1, дозатор 7 подачи порошковой смеси 8 (см. фиг. 3) и узел охлаждения 9. The centrifugal machine has a bed 4, on which are fixed: a carriage 5, which carries a rotation drive 6 of the workpiece 1, a dispenser 7 for feeding the powder mixture 8 (see Fig. 3) and a cooling unit 9.

На генераторе 3 закреплен индуктор 10 одностороннего действия (см. фиг. 2,4), выполненный комбинированным из двух частей, для буртовой части в виде щелевого индуктора 11 и для цилиндрической части втулки в виде n-полувитков 12 (см. фиг. 3). A single-acting inductor 10 is attached to the generator 3 (see Fig. 2.4), made in combination of two parts, for the shoulder part in the form of a slotted inductor 11 and for the cylindrical part of the sleeve in the form of n-half-coils 12 (see Fig. 3) .

Способ осуществляется по следующей технологии. The method is carried out according to the following technology.

Предварительно изготавливают заготовку 1 (см. фиг. 3,а), которую выполняют в виде катушки из монолитного куска металла с учетом припусков на механическую обработку, протачивают в заготовке канавки 13 под упорные буртики 14 втулки 15 (см. фиг. 3,2). Pre-fabricated workpiece 1 (see Fig. 3, a), which is made in the form of a coil of a monolithic piece of metal, taking into account machining allowances, is machined in the workpiece groove 13 under the thrust shoulder 14 of the sleeve 15 (see Fig. 3.2) .

Затем заготовку 1 крепят одной стороной (см. фиг. 1,3,б) в патроне вращателя 6, причем одновременно размещают ее внутри индуктора 10 таким образом, что вторая буртовая часть заготовки охватывается щелевой частью индуктора 11, а цилиндрическая - полувитками 12 до середины заготовки (см. фиг. 4,5). Then, the workpiece 1 is fixed on one side (see Fig. 1.3, b) in the cartridge of the rotator 6, and at the same time it is placed inside the inductor 10 so that the second bead part of the workpiece is covered by the slotted part of the inductor 11, and the cylindrical part is half-turned 12 to the middle blanks (see Fig. 4,5).

После этого требуемое количество порошковой смеси 8 подают посредством дозатора 7 на вращающуюся внутреннюю поверхность заготовки 1 (см. фиг. 3,6). За счет центробежных сил дозированная наплавочная шихта удерживается около стенок втулки и заполняет канавку 13. Включают индуктор 10 при следующих режимах, приведенных в таблице. After that, the required amount of the powder mixture 8 is fed by means of a dispenser 7 to the rotating inner surface of the workpiece 1 (see Fig. 3.6). Due to centrifugal forces, the dosed surfacing charge is held near the walls of the sleeve and fills the groove 13. The inductor 10 is turned on under the following modes listed in the table.

Индуктор, благодаря своим конструктивным особенностям, равномерно прогревает буртовую часть заготовки и цилиндрическую, производя расплавление шихты. Для усиления интенсивности нагрева буртика втулки с целью изменения зазора индуктор-деталь и нагрева до расплавления шихты в полости канавки, каретку 5, несущую вращатель 6 с заготовкой, смещают относительно оси вращения заготовки. The inductor, thanks to its design features, evenly heats the bead part of the billet and the cylindrical, melting the charge. To increase the heating intensity of the collar of the sleeve with the aim of changing the clearance of the inductor-part and heating until the charge is melted in the cavity of the groove, the carriage 5 carrying the rotator 6 with the workpiece is displaced relative to the axis of rotation of the workpiece.

После того, как произведена наплавка (см. фиг. 3,в) одной стороны, заготовку поворачивают, закрепляют другой стороной и процесс повторяют. Затем, в зависимости от того, какое изделие мы хотим получить - втулку с двумя буртами или с одним - разрезаем заготовку (см. фиг. 3,г) и производим механическую обработку до получения заданных размеров втулок с буртиками. After surfacing is performed (see Fig. 3, c) on one side, the workpiece is turned, fixed on the other side and the process is repeated. Then, depending on what product we want to get - a sleeve with two shoulders or with one - we cut the workpiece (see Fig. 3, d) and perform machining to obtain the specified dimensions of the sleeves with beads.

Использование предложенного способа и установки индукционной наплавки цилиндрических изделий позволяет за счет нагрева металлической заготовки заданной формы в специальном комбинированном индукторе одновременно осуществлять равномерный нагрев как буртовой части, так и цилиндрической, осуществляя наплавку, таким образом, биметаллических втулок сложной конфигурации, имеющих упорные буртики как с одной стороны, так и с двух, что расширяет технологические возможности индукционной наплавки. Using the proposed method and the installation of induction surfacing of cylindrical products allows, by heating a metal blank of a given shape in a special combined inductor, to simultaneously uniformly heat both the bead part and the cylindrical one, thereby surfacing bimetallic bushings of complex configuration having resistant flanges as with one sides, and on both sides, which expands the technological capabilities of induction surfacing.

Предложенная технология применена в Инженерном центре "Сплав" при изготовлении втулок виброблоков с упорными буртиками для путевых машин, которая позволила взамен дорогостоящих бронзовых втулок получить втулки, выполненные из стали 45 и упрочненные по буртику и внутренней цилиндрической поверхности свинцовистой бронзой 3-4 мм. Это обстоятельство позволило не только сохранить их технические характеристики, но и снизить себестоимость изделия в 4 раза. The proposed technology was applied at the Alloy Engineering Center in the manufacture of vibro-block bushings with thrust flanges for track machines, which made it possible to replace bushings made of expensive bronze bushes made of steel 45 and reinforced with a lead bronze of 3-4 mm on the shoulder and inner cylindrical surface. This circumstance allowed not only to preserve their technical characteristics, but also to reduce the cost of the product by 4 times.

Claims

1. The method of induction centrifugal surfacing of the inner surfaces of cylindrical products, comprising dosed supply of the charge into the cylindrical billet, its rotation and induction heating until the mixture is melted, characterized in that for the manufacture of cylindrical products in the form of bushings with flanges, the cylindrical billet is made with two bead parts, each of which has a bored groove for the shoulders of the manufactured product, and induction heating is carried out by placing the inductor with the possibility simultaneous coverage of one of the bead parts of the workpiece and its cylindrical part, while centrifugal surfacing is carried out on one and then on the other side of the workpiece.

2. Installation for induction centrifugal surfacing of the inner surfaces of cylindrical products, containing a centrifugal machine, a powder mixture dispenser and a single-acting inductor, characterized in that the inductor is made of two parts, one of which is designed to heat the bead part of the workpiece, and the second for it the cylindrical part, while the second part of the inductor is made in the form of n half-turns, the number of which depends on the design dimensions of the manufactured sleeve.