close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

способ нанесения защитного покрытия на деталь тяжелого машиностроения

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 300 651
(13)
C2
(51) МПК
F02B 77/02
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2004125601/06, 04.01.2003
(72) Автор(ы):
ХОГ Харро Андреас (DK)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
04.01.2003
(73) Патентообладатель(и):
МАН Б ЭНД В ДИЕСЕЛЬ А/С (DK)
R U
(30) Конвенционный приоритет:
22.01.2002 DE 10202193.7
(43) Дата публикации за вки: 27.05.2005
(45) Опубликовано: 10.06.2007 Бюл. № 16
2 3 0 0 6 5 1
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: ЕР 0599737 A1, 01.06.1996. US 5293026
A, 08.03.1994. US 4562327 A, 31.12.1985. US
3715790 A, 13.02.1973. ЕР 0460901 A,
11.12.1991. RU 2143573 C1, 27.12.1999. RU
2175722 C2, 10.11.2001.
2 3 0 0 6 5 1
R U
(86) За вка PCT:
EP 03/00038 (04.01.2003)
C 2
C 2
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
23.08.2004
(87) Публикаци PCT:
WO 03/062622 (31.07.2003)
Адрес дл переписки:
103735, Москва, ул. Ильинка, 5/2, ООО
"Союзпатент", пат.пов. Ю.В.Пинчуку, рег.№ 656
(54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ДЕТАЛЬ ТЯЖЕЛОГО
МАШИНОСТРОЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относитс к машиностроению и
м.б.
использовано
в
мощных
двухтактных
двигател х. В способе нанесени защитного
покрыти на деталь т желого машиностроени , в
частности на головку поршн или на тарелку
выпускного
клапана
мощного
двухтактного
дизельного двигател , которое нанос т наплавкой
на соответствующую поверхность, в частности
нижнюю сторону клапанной тарелки или верхнюю
сторону днища поршн , защитное покрытие имеет
массу, по меньшей мере, 10 кг, а деталь, на
которую нанос т покрытие, в процессе наплавки
подвергают охлаждению, причем деталь при
охлаждении,
осуществл емом
в
процессе
наплавки, при достижении температуры 200°С
дальнейшему нагреву не подвергают. Деталь в
процессе наплавки
подвергают
воздействию
охлаждающего
агента
со
стороны,
противоположной стороне, на которую нанос т
защитное покрытие. Деталь в процессе наплавки
вращают. Изобретение позвол ет нанести
защитное покрытие с помощью простых средств, не
требующих больших затрат, экономично и в
щад щем режиме. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
2 3 0 0 6 5 1
2 3 0 0 6 5 1
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 300 651
(13)
C2
(51) Int. Cl.
F02B 77/02
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2004125601/06, 04.01.2003
(72) Inventor(s):
KhOG Kharro Andreas (DK)
(24) Effective date for property rights: 04.01.2003
(73) Proprietor(s):
MAN B EhND V DIESEL' A/S (DK)
(30) Priority:
22.01.2002 DE 10202193.7
R U
(43) Application published: 27.05.2005
(45) Date of publication: 10.06.2007 Bull. 16
2 3 0 0 6 5 1
(85) Commencement of national phase: 23.08.2004
(86) PCT application:
EP 03/00038 (04.01.2003)
(87) PCT publication:
WO 03/062622 (31.07.2003)
2 3 0 0 6 5 1
R U
(54) METHOD OF APPLICATION OF PROTECTIVE COATING TO PARTS USED IN BASIC
ENGINEERING
(57) Abstract:
FIELD: mechanical engineering: powerful twostroke engines.
SUBSTANCE: proposed method of application of
protective
coating
to
parts,
particularly,
to
piston head or plate of exhaust valve of powerful
two-stroke diesel engine consists in surfacing of
lower side of valve plate or upper side of piston
crown. Said protective coating has mass at least
10 kg, and part to which coating is applied is
subjected to cooling in process of surfacing.
After reaching a temperature of 200°C, part
subjected to cooling in process of surfacing is
not cooled further.
In process of surfacing,
part is subjected to action of cooling agent from
side opposite to side to which protective coating
is applied. Part is rotated in process of surfacing.
EFFECT:
possibility
of
application
of
protective coating by means of simple means
without heavy expenses and under sparing conditions.
Страница: 3
EN
13 cl, 2 dwg
C 2
C 2
Mail address:
103735, Moskva, ul. Il'inka, 5/2, OOO
"Sojuzpatent", pat.pov. Ju.V.Pinchuku, reg.№ 656
RU 2 300 651 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение касаетс способа нанесени защитного покрыти на деталь т желого
машиностроени , в частности на головку поршн или на тарелку выпускного клапана
мощного двухтактного двигател , которое нанос т наплавкой на соответствующую
поверхность.
При осуществлении указанного способа деталь, на которую нанос т защитное покрытие,
в процессе наплавки подвергаетс очень сильной тепловой нагрузке. Поэтому существует
опасность превышени допустимой температуры основного материала упом нутой детали.
Эта опасность особенно велика, если защитное покрытие имеет сравнительно большую
массу, что необходимо учитывать при нанесении защитного покрыти на такого рода
деталь т желого машиностроени .
Поэтому при образовании защитного покрыти наплавкой до сего времени приходилось
неоднократно прерывать процесс наплавки, чтобы дать детали возможность остыть. Это
занимает много времени и вл етс нерентабельным. К тому же прерывание процесса
наплавки с промежуточным остыванием может неблагопри тно сказатьс на заданной
прочности защитного покрыти . В этом отношении особенно чувствительны сплавы на
основе никел . Кроме того, прерывание процесса наплавки способствует возникновению
определенной деформации, что во многих случа х требует значительной последующей
обработки.
Исход из этого задача изобретени заключаетс в усовершенствовании способа
вышеуказанного вида с помощью простых средств, не требующих больших затрат и
позвол ющих осуществл ть способ экономично и в щад щем режиме.
Эта задача решаетс согласно изобретению посредством способа нанесени защитного
покрыти на деталь т желого машиностроени , в частности на головку поршн или тарелку
выпускного клапана мощного двухтактного двигател , которое наноситс наплавкой на
соответствующую поверхность, в частности на нижнюю сторону клапанной тарелки или
верхнюю сторону днища поршн , и имеет массу, по меньшей мере, 10 кг, а деталь на
которую нанос т защитное покрытие, в процессе наплавки подвергают охлаждению,
причем деталь при охлаждении, осуществл емом в процессе наплавки, по достижении
температуры 200°С дальнейшему нагреву не подвергают.
Эти меры обеспечивают проведение наплавки защитного покрыти или в случае
многослойного покрыти каждого его сло без прерывани процесса наплавки. В итоге
способ осуществл етс с выигрышем во времени и экономично. Температура детали, на
которую наноситс покрытие, может поддерживатьс ниже критического предела, и
основной материал, покрываемый защитным покрытием, не повреждаетс . Благодар низкой температуре основного материала при наплавке возможна теплова деформаци также сводитс к минимуму. Вызываема при этом перманентна деформаци основного
материала и, следовательно, внутренние напр жени в значительной степени
устран ютс , что обеспечивает высокую стабильность всей детали. Поскольку охлаждение
детали т желого машиностроени во врем наплавки производитс так, чтобы подводимое
в процессе наплавки тепло примерно соответствовало теплу, отводимому охлаждающим
агентом, по прошествии определенного разгонного времени устанавливаетс равновесное
состо ние. Таким образом, обеспечиваетс положение, когда и при сравнительно
длительном процессе наплавки, продолжительность которого превышает разгонное врем ,
то есть при обработке очень больших деталей, начина с определенной температуры, уже
не происходит сколько-нибудь заметного ее повышени . С помощью меропри тий,
проводимых согласно изобретению, соответственно полностью устран ютс описанные
вначале недостатки и трудности.
Предпочтительные формы осуществлени и целесообразные усовершенствованные
варианты вышеупом нутых меропри тий указаны в зависимых пунктах формулы
изобретени .
Целесообразно в качестве охлаждающего агента примен ть воду. Эта среда не требует
особенно больших затрат и поэтому может использоватьс в проточном режиме, за счет
чего отпадают расходы на циркул цию и очистку.
Страница: 4
DE
RU 2 300 651 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Деталь т желого машиностроени в процессе наплавки подвергают воздействию
охлаждающего агента со стороны поверхности, противоположной поверхности, на которую
нанос т защитное покрытие.
Предпочтительно охлаждающий агент разбрызгивать на соответствующую поверхность.
Это обеспечивает хорошее распределение охлаждающего агента также и в случае
неправильной геометрии детали.
Следующее целесообразное меропри тие может состо ть в таком расположении
детали, подвергаемой наплавке, при котором защитное покрытие нанос т на деталь
сверху, а охлаждение производ т снизу. Это дает возможность охлаждающему агенту
самопроизвольно стекать вниз.
Предпочтительным вл етс то, что охлаждающий агент разбрызгивают на
соответствующую поверхность с помощью, по меньшей мере, одной распыливающей
трубы, соединенной с источником охлаждающего агента и снабженной распылительными
соплами.
В другом усовершенствованном варианте вышеупом нутых меропри тий охлаждающий
агент впрыскивают в полость, охваченную круговой стенкой. Благодар этому
охлаждающий агент не входит в контакт с наплавл емым материалом.
В головке поршн охлаждающий агент впрыскивают в полость, ограниченную юбкой
поршн и концентрично расположенной относительно нее опорной отбортовкой.
В выпускном клапане дл образовани закрытой со стороны периметра полости, в
которую подают охлаждающий агент, по периметру клапанной тарелки устанавливают
круговой кожух.
Целесообразным вл етс то, что охлаждающий агент отвод т вниз, а из полости
производ т отсос пара.
В детали т желого машиностроени с внутренней системой охлаждени , выполненной в
зоне стенки, на которую нанос т защитное покрытие, и образованной, по меньшей мере,
одним охлаждающим каналом, в последний в процессе наплавки подают охлаждающий
агент.
Предпочтительно, что деталь т желого машиностроени в процессе наплавки вращают.
Изобретение подробно по сн етс чертежами, на которых:
фиг.1 показывает схематичное изображение первого примера применени изобретени на выпускном клапане мощного двухтактного дизельного двигател ;
фиг.2 - схематичное изображение второго примера применени изобретени на головке
поршн мощного двухтактного дизельного двигател .
Основной областью применени изобретени вл ютс детали т желого
машиностроени , таких, например, как мощные двухтактные двигатели, на которые
посредством наплавки нанос т защитное покрытие, при этом наплавл емое защитное
покрытие имеет сравнительно большую массу, равную не менее 10 кг и более; как
правило, это относитс к защитным покрыти м выпускного клапана или головки поршн мощного двухтактного дизельного двигател .
На фиг.1 изображен выпускной клапан 1 мощного двухтактного дизельного двигател .
При этом речь может идти о выпускном клапане, предназначенном дл отверсти диаметром 80 см. На нижнюю сторону 2 клапанной тарелки 3, обращенную в процессе
эксплуатации в сторону камеры сгорани , с помощью сварочного приспособлени 5
способом наплавки нанос т защитное покрытие 4, состо щее, например, из никелевого
сплава. Сварочное приспособление 5 может быть выполнено в виде приспособлени дл сварки в защитном газе или приспособление дл электрошлаковой сварки.
Сварочное приспособление 5 сопр жено с зажимным устройством 6, в котором
зажимают хвостовик выпускного клапана 1. Сварочное приспособление 5 находитс над
зажимным устройством 6. Выпускной клапан 1 зажимают в зажимном устройстве 6 таким
образом, чтобы нижн сторона 2 клапанной тарелки 3, направленна в процессе
эксплуатации вниз, была обращена вверх. Сварочное приспособление 5 и выпускной
клапан 1 выполнены с возможностью относительного движени , что позвол ет наносить
Страница: 5
RU 2 300 651 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
защитное покрытие 4 по всей площади нижней стороны 2.
В данном примере зажимное устройство 6 выполнено с возможностью вращени вокруг
вертикальной оси "а", как это показано стрелкой, указывающей направление вращени .
При приведении во вращение зажимного устройства 6 соответственно вращаетс вокруг
своей вертикальной оси и зажатый в нем выпускной клапан. Сварочное приспособление 5
установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещени перпендикул рно
оси "а", как это показано стрелкой, указывающей направление движени . Благодар возвратно-поступательному перемещению сварочного приспособлени 5 при вращении
выпускного клапана 1 охватываетс вс поверхность нижней стороны 2 клапанной тарелки
3. Очевидно, что это возможно реализовать и при другой кинематике, например, при
неподвижно установленном выпускном клапане 1 и спиралееобразно движущемс сварочном приспособлении 5.
Взаимное движение сварочного приспособлени 5 и выпускного клапана 1 таково, что
наплавка защитного покрыти 4 осуществл етс с требуемой толщиной наносимого сло . В
данном примере предусмотрен расход материала на покрытие, равный 11 кг/час. При
общей массе полного защитного покрыти 4, равной 11 кг, процесс наплавки длитс около
часа. Дл предотвращени чрезмерного нагрева выпускного клапана в процессе наплавки
его охлаждают. Целесообразно охлаждение производить таким образом, чтобы по
истечении определенного разгонного времени тепло, переданное при наплавке выпускному
клапану 1, полностью или частично отводилось используемым охлаждающим агентом.
В течение указанного разгонного времени, то есть на начальной фазе процесса
наплавки тепло, передаваемое на обрабатываемую деталь т желого машиностроени , в
данном случае на выпускной клапан 1, как правило, еще превышает тепло, отводимое
охлаждающим агентом, в результате чего на прот жении указанного разгонного времени
происходит определенный нагрев детали. Но с повышением температуры теплопередача
улучшаетс , и через определенное врем устанавливаетс вышеупом нутое равновесное
состо ние, при котором дальнейшего нагрева детали не наблюдаетс . Охлаждение
целесообразно рассчитывать так, чтобы указанное равновесное состо ние достигалось при
оптимальной температуре обработки. В случа х подобного рода така температура
составл ет 200°С. Таким образом, деталь т желого машиностроени при охлаждении,
осуществл емом в процессе наплавки, по достижении температуры 200°С дальнейшему
нагреву не подвергаетс .
В описываемом примере дл осуществлени требуемого охлаждени на верхнюю
сторону 7 клапанной тарелки 3, обращенную в процессе наплавки вниз, то есть на
поверхность, противоположную поверхности, на которую нанос т защитное покрытие 4,
подаетс охлаждающий агент. В качестве охлаждающего агента целесообразно
использовать воду, разбрызгиваемую на охлаждаемую поверхность 7. Дл этого
предусмотрена распыливающа труба 8, выполненна в виде кольцевой трубы,
охватывающа шейку выпускного клапана 1, расположенна концентрично оси "а" и
снабженна в зоне, обращенной к охлаждаемой поверхности 7, направленными на эту
поверхность соплами 9, которые могут быть выполнены просто в виде отверстий.
Распыливающа труба 8 посредством питающего трубопровода 10 сообщаетс с
источником охлаждающего агента, в данном случае, например, с водопроводной сетью.
Сопла 9 расположены так, что охлаждаема поверхность 7 подвергаетс действию
охлаждающего агента равномерно. Распыливающа труба 8, с зазором охватывающа шейку клапана, может быть установлена стационарно.
Чтобы охлаждающий агент или его пар, образующийс при известных услови х, в
процессе наплавки не вступал в контакт с защитным покрытием 4, по периметру клапанной
тарелки 3 устанавливают выступающий вниз круговой кожух 11, представл ющий собой
защитную манжету, выполненную в виде отбортовки. При этом речь может идти просто о
круговом металлическом кожухе. Круговой кожух 11 вместе с клапанной тарелкой 3
ограничивает закрытую по периметру и вверх и открытую только вниз полость 12, в
которую впрыскиваетс охлаждающий агент, не проника в зону поверхности, на которую
Страница: 6
RU 2 300 651 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
наноситс защитное покрытие 4. Охлаждающий агент может просто стекать через
направленное вниз отверстие полости 12. Возможно также выполнить полость 12 закрытой
снизу и снабдить ее отход щим со стороны дна сливным трубопроводом. Стекающий
охлаждающий агент может просто отводитьс в канализационную систему. В
предпочтительном случае указанна замкнута полость 12 может быть также присоединена
к устройству дл отсоса пара. При этом необходимое выравнивание давлени происходит,
как правило, благодар имеющимс неплотност м, что позвол ет отказатьс от
дополнительной подачи воздуха.
Осуществление способа в примере согласно фиг.2, по существу, соответствует
описанному выше примеру по фиг.1. Поэтому в нижеследующем описании фиг.2 дл одинаковых деталей используютс одинаковые позиции.
В примере, лежащем в основе фиг.2, на головку 13 поршн мощного двухтактного
дизельного двигател с верхней стороны 14 днища 15 поршн нанос т защитное покрытие
4, причем нанесение покрыти производитс способом наплавки с помощью сварочного
приспособлени 5. Головка 13 поршн нижним торцом его юбки 16 закреплена на
вращающемс столе 17. Последний может быть снабжен необходимыми дл этой цели
зажимными устройствами. Над вращающимс столом 17 с возможностью возвратнопоступательного перемещени размещено сварочное приспособление 5.
К нижней стороне днища 15 поршн , на которое нанос т защитное покрытие 4, в
процессе наплавки подвод т охлаждающий агент. Дл этого предусмотрена установленна концентрично оси поршн распыливающа труба 8, оснащенна соплами 9 и сообщенна через питающий трубопровод 10 с источником охлаждающего агента, предпочтительно
представл ющем собой в данном случае также источник охлаждающей воды в виде
водопроводной сети.
В головке 13 поршн указанного здесь вида за счет юбки 16 поршн , соедин ющейс с
днищем 15 поршн , или за счет концентричной ей опорной отбортовки 18 автоматически
образуетс полость 12а, котора ограничена со стороны периметра круговой стенкой в
виде юбки 16 поршн или опорной отбортовки 18 и котора ограничена вверх днищем 15
поршн , то есть элементом, на который нанос т покрытие, и в эту полость впрыскиваетс охлаждающий агент, не попада при этом в зону верхней стороны 14. В описываемом
примере распыливающа труба 8 расположена внутри полости, охваченной по периметру
опорной отбортовкой 18. Стол 17 целесообразно снабдить отверстием 19 дл ввода
питающего трубопровода 10. В данном примере отверстие 19 одновременно служит
сливным отверстием дл стекающего охлаждающего агента. Возможен также отсос пара из
полости 12а.
Головка 13 поршн в данном примере снабжена в периферийной зоне днища 15 поршн круговым охлаждающим каналом 20, сообщающимс с подвод щими и отвод щими
трубопроводами (не показаны). Дл получени дополнительного охлаждающего эффекта в
охлаждающий канал также может подаватьс охлаждающий агент. В случае, если стол 17
выполнен с возможностью вращени , требуетс наличие сопр женного с подвод щими и
отвод щими трубопроводами вращающегос ввода. В случае неподвижного стола от
вращающихс вводов можно отказатьс , что упрощает подачу охлаждающего агента в
канал 20.
Выше были подробно изложены некоторые предпочтительные примеры применени изобретени , которые, однако, не должны ограничивать его. Разумеетс , что
предложенный согласно изобретению способ может быть использован и дл других
деталей т желого машиностроени , например дл втулок или крышек цилиндров мощных
двухтактных дизельных двигателей.
Формула изобретени 1. Способ нанесени защитного покрыти (4) на деталь т желого машиностроени , в
частности на головку поршн или тарелку выпускного клапана мощного двухтактного
двигател , которое наноситс наплавкой на соответствующую поверхность, в частности на
Страница: 7
CL
RU 2 300 651 C2
5
10
15
20
25
30
35
нижнюю сторону (2) клапанной тарелки или верхнюю сторону (14) днища поршн , и имеет
массу, по меньшей мере, 10 кг, а деталь, на которую нанос т защитное покрытие (4), в
процессе наплавки подвергают охлаждению, причем деталь при охлаждении,
осуществл емом в процессе наплавки, по достижении температуры 200°С дальнейшему
нагреву не подвергают.
2. Способ по п.1, отличающийс тем, что в качестве охлаждающего агента примен ют
воду.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийс тем, что деталь т желого машиностроени в
процессе наплавки подвергают воздействию охлаждающего агента со стороны
поверхности, противоположной поверхности (2 или 14), на которую нанос т защитное
покрытие (4).
4. Способ по п.3, отличающийс тем, что деталь т желого машиностроени при
наплавке защитного покрыти (4) располагают с возможностью нанесени на нее
защитного покрыти (4) сверху, а охлаждени снизу.
5. Способ по п.1, отличающийс тем, что охлаждающий агент разбрызгивают на
соответствующую поверхность.
6. Способ по п.5, отличающийс тем, что охлаждающий агент разбрызгивают на
соответствующую поверхность с помощью, по меньшей мере, одной распыливающей трубы
(8), соединенной с источником охлаждающего агента и снабженной распылительными
соплами (9).
7. Способ по п.5 или 6, отличающийс тем, что охлаждающий агент впрыскивают в
полость (12 или 12а).
8. Способ по п.7, отличающийс тем, что в головке (13) поршн охлаждающий агент
впрыскивают в полость (12а), ограниченную юбкой (16) поршн и концентрично
расположенной относительно нее опорной отбортовкой (18).
9. Способ по п.7, отличающийс тем, что в выпускном клапане (1) дл образовани закрытой со стороны периметра полости (12), в которую подают охлаждающий агент, по
периметру клапанной тарелки (3) устанавливают круговой кожух (11).
10. Способ по п.7, отличающийс тем, что охлаждающий агент отвод т вниз.
11. Способ по п.7, отличающийс тем, что из полости (12 или 12а) производ т отсос
пара.
12. Способ по п.1 или 2, отличающийс тем, что в детали т желого машиностроени с
внутренней системой охлаждени , выполненной в зоне стенки, на которую нанос т
защитное покрытие (4), и образованной, по меньшей мере, одним охлаждающим каналом
(20), в последний в процессе наплавки подают охлаждающий агент.
13. Способ по п.1 или 2, отличающийс тем, что деталь т желого машиностроени в
процессе наплавки вращают.
40
45
50
Страница: 8
RU 2 300 651 C2
Страница: 9
DR
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
188 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа