ПРИСТРІЙ ДЛЯ НАНЕСЕННЯ НА РІЗЬБОВУ ПОВЕРХНЮ МЕТАЛЕВИХ ДЕТАЛЕЙ ЛЕГКОПЛАВКОГО СПЛАВУ З МЕТОЮ ЗАПОБІГАННЯ ФРЕТИНГ-КОРОЗІЇ

Для уповільнення виникнення процесу фретинг-корозії у стику поверхонь деталей та подальшого запобігання їх руйнування проводиться розділення контактуючих поверхонь створенням захисного покриття, яке сповільнює окислення металу з одночасним зменшенням фізичного фактора руйнування поверхонь конструкційних матеріалів відповідальних деталей, що зазнають циклічні навантаження (петля причепу автомобіля, наконечник штанги підвіски автобуса). Для уповільнення процесу фретинг-корозії [1,2] запропоновано застосовувати технологію та пристрій для нанесення захисного легкоплавкого сплаву на різьбову поверхню контактуючих деталей у вигляді пасти на основі Bi-Sn-Pb-Cd з припоєм із подальшим його розплавленням лазерним променем (Т_плавл_.= 68,5⁰ – 75⁰ С).

Відома технологія та пристрій, що являє собою інтегрований лазерно-дуговий плазмотрон [3], що представляє собою лазер, засіб подачі матеріалу в ванну розплаву, засіб оптичного детектування з оптоелектричним чутливим елементом для видачі електричного сигналу як функції висоти шару наплавленого матеріалу і регулятор зі зворотним зв'язком для регулювання швидкості наплавлення.

Недоліком відомого технічного рішення є те, що його відмінні ознаки спрямовані на наплавлення матеріалу, що осаджується у вигляді порошку і зазвичай відрізняється від плавлення матеріалу, що наноситься на основу заготовки, а саме те, що при наплавленні плавиться відносна кількість основного матеріалу заготовки порівняно з кількістю матеріалу, що осаджується, а система подачі порошку вводить нерегульований обсяг металевих частинок на цей розплавлений обсяг і сплавляється з розплавленим матеріалом заготовки. Висота шару наплавленого матеріалу нерівномірна та у матеріалі підкладки після наплавлення з’являються залишкові стискаючі напруження.

Запропоновано конструкцію пристрою для нанесення на різьбову поверхню легкоплавкого сплаву, що містить оправку, на якій послідовно з кроком різьби S розташовані: копіювальний сегмент різьбової поверхні, дозатор пасти-припою з соплом, сегмент різьбової поверхні для калібрування шару пасти-припою, лазерну головка для розплавлення пасти-припою.

Конструктивні параметри зони нанесення пасти-припою та зони калібрування розміру шару пасти-пропою незалежно від розмірів різьбової поверхні для забезпечення ефективного нанесення пасти-пропою вибирають з умови:

де b – висота шару пасти-припою яка наноситься з сопла;

a – висота шару пасти-припою після калібрування, а = 0,3мм.

Число обертів заготовки вибирають з умови:

де n_з – число обертів заготовки;

– лінійна швидкість обертання заготовки, м/хв.,;

D – діаметр заготовки, мм.

Працює пристрій наступним чином: пристрій для нанесення на різьбову поверхню легкоплавкого сплаву 3 (Рис.1) встановлюється на супорт токарного верстата 4 (Рис.1), а виріб 1 (Рис.1) на який наноситься паста-припой встановлюється у патрон 2 (Рис.1) та закріплюється. Пристрій 3 (Рис.1)

Рис.1 – Схема встановлення пристрою на верстаті

Рис.2 – Схема нанесення пасти-припою

підводиться до виробу 1 (Рис.1) і за допомогою ручної повздовжньої та поперечної подач верстата копіювальний різьбовий сегмент 14 (Рис.2) вводиться у зачеплення з різьбовою поверхнею виробу та включається верстат який здійснює оберти виробу та необхідну повздовжню подачу від ходового валу верстату. Одночасно з обертанням виробу 1 (Рис.1) включається система 3 (Рис.3) подачі пасти-припою 4 та лазерна головка 11(Рис.3).

Рис.3 – Пристрій для нанесення на різьбову поверхню легкоплавкого сплаву

Тиск стисненого повітря діє на поршень 5 і паста-припой 4 по шлангу 7 подається у шнековий дозатор 8. При обертанні шнеку 9 від мотор-редуктора 10 паста-припой 4 безперервно подається у сопло 12 та утворюється попередній шар пасти-припою 4 у зоні її нанесення (Рис.2, розріз А-А). При подальшому обертанні виробу 1 (Рис.1) паста-припой 4 отримує необхідну висоту у зоні калібрування (Рис.2, розріз Б-Б). При подальшому обертанні виробу 1 (Рис.1) калібрований шар пасти-припою 4 (Рис.2, зона плавлення пасти) розплавляється лазерним променем від лазерної головки 11 (Рис.3). Таким чином отримується тонкий шар сплаву Bi-Sn-Pb-Cd на поверхні деталі. Після нанесення шару сплаву пристрій для нанесення на різьбову поверхню металевих деталей легкоплавкого сплаву 3 (Рис.1) відводиться за допомогою поперечної подачі супорту токарного верстата 4 (Рис.1) та проводиться заміна заготовки 1 (Рис.1).

Саме тому дане технічне рішення у сукупністю з новими суттєвими ознаками забезпечує можливість отримати стабільне за розмірами захисне покриття контактуючих поверхонь для забезпечення уповільнення процесу фретинг-корозії у стику різьбових поверхонь деталей, що зазнають циклічні навантаження.

Джерела інформації:

1. Костогриз С.Г. Теоретичні аспекті використання легкоплавких сплавів для пригнічення фретинг-корозії / С.Г. Костогриз, Ю.І. Шалапко, А.Л. Ганзюк // Вісник технологічного унів. Поділля. – 1998. – №4. ч. 2. – С. 80-82.

2. Костогриз С.Г. Теоретичні аспекті використання легкоплавких сплавів для пригнічення фретинг-корозії / С.Г. Костогриз, Ю.І. Шалапко, А.Л. Ганзюк // Вісник технологічного унів. Поділля. – 1998. – №4. ч. 2. – С. 80-82.

3. Пат. 68075 Україна, МПК9: В23К 10/00. Інтегрований лазерно-дуговий плазмотрон /[ К.А. Ющенко, І.В. Крівцун, А.В. Бернацький та інш.]; заявник та володар патенту ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАНУ. – № U201111183; заявл. 20.09.2011 р.: Опубл. 12.03.2012.