ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

На очищенные и подготовленные наплавляемые поверхности пред­варительно наносят модифицирующий сплав, нагрев тугоплавкой биметаллической заготовки ведут до оплавления модифицирующего сплава, после чего заготовка и нагретый до температур пластичности нап­лавляемый металл помещают в матрицу штампа и спрессовывают, что формирует при сравнительно невысоких температурах и давлении пе­реходный слой, обеспечивающий сцепление и герметичность между стальной основой и наплавляемым металлом с использованием тепла соединяемых металлов.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа наплавки с про­тотипом показывает, что опособ отличается от прототипа новыми признаками.

На наплавляемые поверхности тугоплавкой заготовки наносится модифицирующий оплав. Нагрев заготовки ведут до оплавления мо­дифицирующего сплава таким образом, чтобы при установке заго­товки в штамп сохранялось расплавленное покрытие из модифицирую­щего сплава на наплавляемых поверхностях. Наплавка выполняется способом пластической деформации наплавляемого цветного металла (например, латуни) через промежуточный подслой модифицирующего сплава с использованием в определенном интервале температур, тепла пластически деформируемого металла и заготовки.

Температура плавления модифицирующего сплава на 100-450°С ниже температуры солидуса наплавляемого металла, что позволяет в процесса запрессовки наплавляемого металла сохранять модифи­цирующий сплав в расплавленном состоянии и обеспечивать в про­цессе его охлаждения и кристаллизации надежное соединение наплав­ки с основой. При этом обеспечивается надежное заполнение спла­вом всех зазоров, образующихся вследствие разности величин усад­ки наплавки при кристаллизации сплава и заготовки. Именно такой способ наплавки позволяет снизить уровень температурных режимов нагрева тугоплавкой заготовки и наплавляемого металла, что суще­ственно снижает величины усадки разнородных материалов и внутрен­ние напряжения в заготовке посла запрессовки, а также позволяет наплавлять заготовки с бронзированными поверхностями (сфера бло­ков) баз снижения эксплуатационных свойств бронзового покрытия. Например, нагрев бронзы Бр och-io-2-3 выше 860-880°С приводит к растворению энтектоида,бронзовый слой становится однофазным, что снижает его износостойкость.

Низкотемпературный модифицирующий сплав состоит из взятых в определенных соотношениях элементов с широким интервалом кристал­лизации (солидус) сплава олово-цинк, что дает возможность поддер­живать сплав в жидком состоянии за весь период технологического цикла прессования и последующего плавного охлаждения спрессован­ной заготовки. Олово обеспечивает пластичность сплава и хорошие технологические свойства (при менее 30% олова сплав становится хрупким). Высокотемпературные добавки медь, никель увеличивают температуру плавления сплава (в соответствии о температурой наг­рева заготовки под прессование), измельчают зерно, повышают ме-ханические свойства сплава. Возможно также о целью уменьшения ко­эффициента линейного расширения сплава модифицирование его спе­циальными добавками (например, висмутом и др.).

Металл подается под давлением на наплавляемые поверхности с использованием тепла наплавляемого металла и предварительно наг­ретой заготовки и, перемещаясь в полостях заготовки, равномерно выдавливает модифицирующий оплав при высоком давлении по наплав­ляемым поверхностям, обеспечивая надежное соединение ювенально чистых поверхностей наплавляемого сплава с основой и высокой ка­чество переходного слоя (без пор, раковин). При этом модифицирую­щий сплав используется (оставаясь при принятых температурных ре­жимах прессования в жидком состоянии) как смазка, снижая коэффи­циент трения наплавляемого металла о заготовку, увеличивая тем самым глубину заполнения сложных полостей тугоплавкой заготовки. Это дает возможность одновременной наплавки группы отверстий или глубоких полостей со сложным профилем.

При прохождении деформируемого металла по поверхностям, по­крытым расплавленным модифицирующим сплавом, создается эффект "выглаживания", наклепа и упрочнения перемычек блока, что имеет существенное значение, так как балки работают в режиме усталост-ного нагружения. При этом улучшается структура латуни, происхо­дят вытяжка и дробление интерметаллидов, что повышает износостой-кость латуни. Кроме того, повышается прочность латуни в попереч­ном направлении.

По сравнению с обычной штамповкой при принятом технологическом ' процесса стальная заготовка с покрытием из модифицирующего -сплава наплавляемым металлом используется как сменный разовый элемент штампа, что позволяет выполнить совмещенный технологический про­цесс наплавки и прессования за один цикл. Это повышает производи­тельность, снижает трудоемкость и повышает стойкость и долговеч­ность технологической оснастки. По сравнению с классической жидкой штамповкой предлагаемый технологический процесс исключает литейный передел в общем цикле производства (плавку цветного металла в пе­чах ТВЧ-неизбежен угар, потери на сплески; очистку металла от по­верхностного флюса,активированного угля, шлака и др. перед залив-' кой; дозирования металла из раздаточной плавильной печи в спепиаль-ные роботизированные устройства).

В то не время предлагаемый процесс дает возможность использо­вать эффективную технологию жидкой штамповки по предложенной схе­ме с учетом разработанной новой конструкции блока (имеется загру­зочная полость) и, используя заготовку, с предварительно нанесенным высокотемпературным модифицирующим сплавом, как технологи­ческую емкость, в которой осуществляются совместный нагрев и оп-лавление наплавляемого металла (например, латуни) до жидкокрис­таллического состояния ("каша") с последующей опрессовкой в штам­пе. В этом случае используется высоко температурный модифицирую­щий сплав состава: медь 55, олово 20, цинк 24, никель 1 с темпе­ратурой плавления 750-780°С.

Повысились прочность тонких перемычек стальном заготовки бло­ка вследствие их наклепа и упрочнения (вытяжка), качество наплав-ляемого металла вследствие улучшения структуры в процессе прессо-

вания (улучшенная мелкозернистая структура, вытяжка и дробление интерметаллидов, повышение прочности в поперечном направлении). Снизился уровень температурных режимов обработки биметаллической заготовки, что снижает температурные напряжения и величину усадки различных материалов, дает возможность получать комбинированные заготовки с различными сплавами.

Снижается трудоемкость производства биметаллических заготовок

за счет исключения литейного передела в общем цикле производства и уменьшения объема механической обработки.

Применение в промышленности новой технологии наплавки позволит повысить качество стальной основы и наплавки биметаллической заго­товки, снизить трудоемкость и себестоимость производства, автома­тизировать технологический процесс, расширить область применения наплавки (возможно получение заготовок с наплавкой различными антифрикционными сплавами.