SU1648716A1

SU1648716A1 - Способ получени неразъемного соединени охватываемой и охватывающей металлических деталей

Info

Publication number: SU1648716A1
Application number: SU884499721A
Authority: SU
Inventors: Валентин Петрович Нечаев; Валерий Иванович Ахматов; Алфред Анатольевич Кононов
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1991-05-15

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению . Цель изобретени - повышение каче- стза соединени путем увеличени нат га в соединении и исключени трещинообразо- вани . На наружную поверхность охватывающей детали нанос т слой металла с температурой плавлени ниже температуры плавлени материала этой детали. После сборки деталей нагревают охватывающую деталь с нанесенным слоем до температуры пластической деформации материала охватывающей детали « оплавлени нанесенного сло . Затем производ т охлаждение 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относит с к получению неразъемных соединений охватываемой и охватывающей металлических деталей и может быть широко использовано в различных област х техники, где требуетс обеспечить неразъемное соединение деталей типа вал-втулка.

Цель изобретени - повышение качества соединени путем увеличени нат га в соединении и исключение трещинообразо- вани .

На фиг 1 схематично изображено соединение деталей до обжати ; на фиг. 2 - контейнер с соединением деталей; на фиг. 3- соединение деталей по скольз щей посадке; на фиг. 4 - соединение деталей с обмазкой, установленной в индукторе; на фиг. 5 - соединение деталей с оплавленным слоем.

Сущность изобретени заключаетс в следующем. На наружной поверхности охватывающей детали в месте соединени производ т нанесение сло металла, имеющего температуру по влени ниже температуры плавлени материала охватывающей детали. Нанесение сло металла может быть осуществлено любым известным способом, например газопламенным, причем оно мажет быть осуществлено как до, так и после сборки соединени . Обжатие охватывающей детали производ т путем ее нагрева вместе с нанесенным слоем до температуры пластической деформации материала охватывающей детали и оплавлени нанесенного сло . Дл предотвращени стекани оплавленного металла нанесенного сло охватывающа деталь с нанесенным слоем должна быть заформована в сыпучую огнеупормую среду, например кварцевый песок, помеченный в огнеупорном контейнере, либо нанесенный слой и прилегающие к нему участки поверхности охватывающей детали должны быть покрыты огнеупорной обмазкой. После нагрева охватывающей детали до температуры ее пластической деформации и оплавлени нанесенного сло , производ т охлаждение со{Л

С

о

00

VI а

единени до температуры окружающей среды . В процессе охлаждени происходит кристаллизаци оплавленного сло металла и его усадка с возникновением ст гивающих напр жений, которые, воздейству на участки нагретой до температуры пластической деформации охватывающей детали, расположенные под нанесенным слоем, производ т их сжатие без какого-либо тре- щинообразовани . При этом происходит не только выборка зазора между соедин емыми детал ми, но и образование напр женного состо ни в соединении, вследствие чего оно становитс неразъемным. Эффективность полученного напр женного состо ни в немалой степени будет зависеть от того, насколько велика разница в коэффициентах линейного расширени материалов напыленного сло и охватывающей детали.

Пример. Соедин ют стальной фланец с чугунным корпусом цилиндра ДВС дл судовых двигателей, имеющего диаметр фланца 260, диаметр отверсти цилиндра 200 и длину 550 мм. Цилиндр изготовл етс составным из двух частей: гильзы цилиндра из чугуна СЧ25 и его фланца из ст. 25, скрепленных между собой неразъемным соединением, которое выполн етс следующим образом. Гильза 1 цилиндра (фиг. 1), полученна отливкой , разделываетс механической обработкой в месте сопр жений с фланцем под соединение в замок (обратный конус) конусностью 23-25° на длине 100-165 мм. Заготовка фланца 2, полученна отливкой или штамповкой из стали, также разделываетс механической обработкой в месте сопр жени с гильзой цилиндра под ответное соединение в замок. На наружную боковую поверхность фланца наноситс , например, газопламенным напылением слой металлического порошка из самофлюсующего сплава на основе никел марки ПРИ 77Х15СЗР2 толщиной 0,5-1,0 на длине 100 мм. Затем собранное соединение помещаетс в контейнер 4 (фиг. 2) из жаропрочного материала и заформовываетс сыпучей огнеупорной средой 5, например кварцевым песком, который дл исключени пустот виброуплотн ют.

Контейнер загружают в печь (не показано ) и подвергают нагреву до температуры 1100°С. При нагреве происходит оплавление напыленного металлического порошка (npnt 1050°C), причем расплав удерживаетс от стекани сыпучей огнеупорной средой . При охлаждении контейнера с заготовкой происходит кристаллизаци металла расплавленного сло порошка и его усадка, благодар чему стенки фланца 2 в месте его разделки под соединение в замок пластически деформируютс в нагретом состо нии до полного прилегани его внутренней поверхности разделки к наружной ответной поверхности разделки гильзы цилиндра .

После охлаждени до температуры окружающей среды полученную заготовку извлекают из контейнера и подвергают окончательной механической обработке. Следует отметить, что в случае необходимости наружный оплав0 ленный слой из материала порошка может быть полностью сн т без какого-либо ухудшени качества полученного соединени , поскольку соединение формируетс в процессе кристаллизации оплавленного сло . Важно

5 подчеркнуть, что благодар деформации стенок фланца в нагретом состо нии исключаетс возможность трещинообразовани как в стенках фланца, так и в стенках цилиндра, а полученный таким образом составной ци0 линдр обладает значительно более высокими эксплуатационными показател ми, так как стальной фланец в отличие от чугуна не склонен к трещинообразованию.

Возможен и другой вариант способа

5 получени неразъемного соединени на детал х типа вал-втулка. Рассмотрим изготовление биметаллического пальца длиной 60 и диаметром 20 мм дл соединени поршн с шатуном судового двигател внутреннего

0 сгорани .

Основа пальца изготавливаетс из стали 45 в виде стержн 6 (фиг. 3-6) длиной 60 и диаметром 16 мм, а сопр женна с ним втулка 7 изготавливаетс из стали 40Х длиной

5 60, наружным диаметром 20 и внутренним диаметром 16 мм. Сопр жение указанных деталей соединени может быть осуществлено по любой из посадок, в данном случае по скольз щей посадке (из-за удобства сборки).

0 После сборки соединени на наружную поверхность втулки наноситс слой огнеупорной обмазки 8 толщиной 1,5 мм, представл ющей собой суспензию из этилсиликата

5 (40%), изопропилового спирта (10%), ацетона (6%), воды (4%), сол ной кислоты (0,25%) и пылевидного кварца (остальное).

Собранное соединение с высушенным огнеупорным слоем помещаетс в индуктор

0 9, которым производитс оплавление наружного сло втулки на глубину 0,5-1.0 мм на двух концевых участках 10 длиной по 10мм каждый. Желательно нагрев индуктором 9 производить в 2 этапа: прогрев втулки до

5 пластичного состо ни материала втулки 7 по всей толщине ее стенки на участке последующего оплавлени поверхностного сло , а затем повышением частоты индуктора 9 производить оплавление только поверхностного сло . Благодар этому осуществл етс более плотный охват втулкой 7 стержн

б. В случае использовани тонкостенной втулки возможно производить ее нагрев в один этап - до оплавлени наружного сло на требуемую глубину, на практике составл ющую 15-20% от толщины стенки. При оплавлении наружного сло втулки 7 стека- ние расплава металла предотвращаетс огнеупорной обмазкой 8. Последовательным перемещением индуктора 9 вдоль соединени можно обеспечить либо полное оплав- ление наружного сло втулки 7 по всей ее длине, либо оплавление сло только на отдельных участках 10 (в данном случае на двух концевых участках). После остывани соединени обмазка легко удал етс скалы- ванием.

К достоинствам предлагаемого способа следует отнести не только высокое качество и надежность получаемого соединени , но и простоту его осуществлени , не требующую такого достаточно дорогого и энергоемкого оборудовани , как прессы.

Claims

Формула изобретени 1. Способ получени неразъемного соединени охватываемой и охватывающей ме- таллических деталей, заключающийс в сборке соединени и последующем обжатии охватывающей детали в месте ее соеди- нени с охватываемой путем нагрева охватывающей детали и ее последующего охлаждени , отличающийс тем, что,с целью повышени качества соединени путем увеличений нат га в соединении и исключени трещинообразовани , перед обжатием охватывающей детали на ее наружной поверхности в месте соединени производ т нанесение сло металла, имеющего температуру плавлени ниже температуры плавлени материала охватывающей детали , а нагрев охватывающей детали с нанесенным слоем производ т до температуры пластической деформации материала охватывающей детали и оплавлени нанесенного сло .
2.Способ по п. 1,отличающийс тем, что нанесение сло металла производ т газопламенным напылением металлического порошка.
3.Способ по пп 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с тем, что.с целью предотвращени стека- ни расплава и улучшени равномерности нагрева соединени , собранные детали перед нагревом заформовывают в сыпучую огнеупорную среду, которую уплотн ют , например, вибрацией.
4.Способ поп 1,отличающийс тем, что на сопр гаемых поверхност х соедин емых деталей предварительно нанос т рельеф.

5 Способ по пп. 1и2, отличающий- с тем, что, с целью предотвращени стека- ни расплава, поверхность охватывающей детали с нанесенным слоем покрывают огнеупорной обмазкой.

х

S

S

Щиг.1