3. Сборочно-сварочные операции (С.А. Куркин, В.М. Ховов, А.М. Рыбачук - Nехнология, механизация и автоматизация производства сварных конструкции), страница 4

Для наплавки широко применяют способы дуговой сварки. Требования, предъявляемые к наплавленному металлу, в ряде случаев могут быть обеспечены только при достаточно высоком содержании легирующих элементов. При сварке под флюсом такое легирование можно полу­чить одним из способов, показанных на рис. 1 (лист 41). Преимуществами наплавки под флюсом являются непре­рывность процесса, высокая производительность, малые потери электродного металла, отсутствие излучения дуги. Самая малая глубина проплавления и минимальное перемешивание основного и наплавленного металла дости­гаются колебанием электрода поперек шва (рис. 2, а), применением многодуговой (рис. 2, б), многоэлектрод­ной (рис. 2, в) наплавки и наплавки ленточным электро­дом (рис. 2, г) шириной до 200 мм. При наплавке тон­кими (толщиной менее 0,5 мм) стальными лентами и лентами из цветного металла (меди, алюминия и др.) для увеличения жесткости ленты на участке между подаю­щими роликами 1 (рис. 2, д) и токоподводяшими роли­ками, а также на вылете электрода применяют изогнутые ленты. Изгиб осуществляется роликами 2 и 3.

Широко применяется дуговая наплавка порошковы­ми проволоками (рис.3,а) и порошковыми лентами (рис. 3, б ... г), в состав сердечника которых кроме газо- и шла-кообразующих веществ входят и легирующие компонен­ты. Наплавка порошковыми лентами больших поверх­ностей дает значительное повышение производительности труда.

Для наплавки цилиндрических деталей малого диамет­ра применяют вибродуговую наплавку (рис. 4, а, б). Сущ­ность способа состоит в том, что деталь 1 (рис. 4, б) нап­лавляется проволокой 2, которой вибратор 3 сообщает колебания, причем в зону сварки подается струя жид­кости. Достоинством этого метода является минимальное коробление восстанавливаемой детали при толщине на­плавляемого слоя 0,5 ... 0,2 мм, сохранение структуры металла вблизи наплавки, возможность наплавки деталей малых диаметров (15 ... 20 мм), внутренних отверстий и деталей со шлицевым соединением плоскостей. Однако большие скорости охлаждения и отсутствие надежной за­щиты зоны сварки могут приводить к появлению трещин и ухудшению механических свойств. Поэтому при восста­новлении ответственных деталей, работающих в тяжелых условиях переменных нагрузок, способ вибро дуговой нап­лавки с подачей жидкости не всегда пригоден. Стремление сохранить хорошие качества наплавки, получаемой под слоем флюса, при всемерном уменьшении остаточных де­формаций привело к использованию вибрации электрода при наплавке под флюсом, что обеспечивает надежное за­жигание и горение дуги при весьма низких режимах. В сочетании с охлаждением наплавляемой детали такой спо­соб дает существенное снижение остаточных деформаций при высоких механических свойствах. Схема устройства для наплавки валов небольшого диаметра таким методом показана на рис. 4,д. Флюсоудерживающее приспособление 2 крепится к сварочной головке и перемещается вместе с ней. Металлические щетки 3 прижимаются к детали 1 и задерживают флюс. Снятие шлака производится резцом 4. Для лучшего отделения шлака и охлаждения наплавляемой детали устанавливают охладитель 5, подающий сжатый воздух.

Наиболее дешев и прост способ легирования через по­рошковую шихту из ферросплавов, вводимую в слой флю­са с помощью дозатора с щелью, регулируемой гайкой 1 (лист 42, рис. 5,а) с помощью заслонки 3, соединенной с указателем 2. Дозатор 2 (рис. 5,6) крепится к мундштуку 1 головки автомата и представляет собой трубку с боко­вым вырезом. Устранение сепарации при введении неодно­родных компонентов можно обеспечить применением мно­гоканальных дозаторов (рис. 5, в).

В некоторых случаях весьма эффективно можно ис­пользовать наплавку под слоем флюса 3 (рис. 6) легиро­ванных сплавов лежачим пластинчатым электродом 2, имеющим легирующую обмазку 1. При ширине пластины до 200 мм производительность процесса составляет до 0,5 м²/ч.

Высокую производительность (до 30 кг/ч) обеспечива­ет плазменная наплавка с подачей в ванну двух плавящих­ся электродов 1 (рис. 7), подключенных последовательно к источнику питания и нагреваемых почти до температуры плавления. Защитный газ подается через сопло 2.

При плазменной порошковой наплавке (рис. 8) горел­ка имеет три сопла: 3 — для формирования плазменной струи, 4 — для подачи присадочного порошка, 5 — для пода­чи защитного газа. Один источник тока служит для зажига­ния дуги осциллятором 2 между электродом и соплом, а другой источник тока формирует плазменную дугу пря­мого действия, которая оплавляет поверхность изделия и плавит порошок, подающийся из бункера 6 потоком газа. Изменяя ток обеих дуг устройствами 1, можно регулиро­вать количество теплоты, идущей на плавление основного металла и присадочного порошка и, следовательно, долю металла в наплавленном слое.

На рис. 9 приведена конструкция порошкового пита­теля с дозирующим устройством черпающего типа. Сту­пенчатое изменение расхода порошка производят сменой черпающих дисков 2, отличающихся по толщине. К трой­нику 1 подается инертный газ, который заполняет бункер с порошком и облегчает транспортирование порошка в сва­рочную ванну. Из корпуса дозирующего устройства поро­шок поступает в инжектор 3, а затем в зону сварочной ванны.

При индукционной наплавке нагрев поверхности изде­лия осуществляется индуктором 3 (лист 43, рис. 10). Электродная проволока 1, расплавляющаяся в индукторе 2, поступает к месту наплавки. Такой способ нашел примене­ние при наплавке клапанов двигателей внутреннего сгора­ния и других деталей.

Газопорошковая наплавка позволяет упрочнять дета­ли сложной конфигурации слоем минимальной толщины (0,1 ... 0,3 мм) почти без разбавления основным металлом. Для наплавки используют специальные горелки (рис. 11). Порошок из бункера под действием силы тяжести и инжек­тирующего действия кислородной струи поступает в пла­мя и на наплавляемую поверхность. Наплавку ведут грану­лированным самофлюсующимся порошком системы хром—бор—никель. Газопорошковую наплавку применяют в основном при ремонтных работах, для восстановления и упрочнения автотракторных деталей, штампов, матриц и др. Большие возможности предоставляет электрошла­ковая наплавка. Некоторые приемы гакой наплавки на плоские и цилиндрические поверхности показаны на рис. 12 ... 15.

Для многократного использования расплавленного шлака разработан процесс непрерывной горизонтальной электрошлаковой наплавки деталей с постоянной шлако­вой ванной (рис. 16). Электрод подается в шлаковую ван­ну 1 и, расплавляясь, заполняет углубление, образованное заготовкой 4 и стенками формирующих устройств (кри­сталлизаторов) 3. Шлаковик 2 неподвижен, а детали в фор­мах периодически перемещаются.

Наплавка с совмещенной шлаковой ванной осуществ­ляется при окунаний изделия 3 (рис. 17) в расплав метал­ла, находящийся в кристаллизаторе 5 под шлаковой ван­ной. Кольцевой греющий электрод 4 поддерживает шлак в расплавленном состоянии в шлаковике 1. После наплав­ки одной детали в шлаковую ванну опускается плавящий­ся электрод 2, который обеспечивает наличие расплавлен­ного металла в кристаллизаторе 5. На рис. 18 представлена наплавка с шлаковым кот­лом, в котором расплавленный шлак 7 поддерживается в форме б. При опускании электрода 5 вниз часть шлака пе­реливается в соседнюю форму 1, изолированную проклад­кой 4, где осуществляется расплавление электрода 3. Пос­ле накопления металла электрод удаляется и в форму опускается наплавляемая деталь 2. Аналогично наплавке деталей, изображенной на рис. 16, осуществляется электро­шлаковая отливка деталей (рис. 19).

Для покрытия поверхности заготовок сплавом друго­го состава используют наплавку окунанием в расплав. Предварительно детали 3 (лист 44, рис. 21) нагревают ин­дуктором 2 в расплавленном флюсе 1 для растворения пленки окислов на детали. Затем детали переносят и оку­нают в расплавленный сплав 5, находящийся во втором тигле 4. При погружении заготовки 7 (рис. 20) в сплав 2 пленка флюса 3 отделяется от поверхности и всплывает, а сплав намораживается на заготовку.

При индукционно-шлаковой наплавке расплавление присадочного металла 1 (рис. 22) осуществляется индукто­ром 2. Разогрев шлака 4 происходит при протекании тока между графитовым тиглем 5 и графитовым электродом б. Наплавляемая поверхность детали 3 облицовывается жид­ким металлом.

Электроконтактная наплавка проволокой применяет­ся для ремонта цилиндрических деталей с гладкой поверх­ностью (рис. 23, а) и по заранее проточенной резьбе (рис. 23,6). Канавки на изношенной поверхности детали 2 (рис. 24) можно получить электромеханической высадкой резцом I, присоединенным к трансформатору, с одновре­менной приваркой проволоки 3, придавливаемой роли­ком 4. Электроконтактным способом можно наплавлять детали и порошком (рис. 25). Электроконтактная наплав­ка используется при изготовлении фрез и ленточных пил, у которых наплавляется режущая кромка.

Напыление позволяет восстанавливать изношенную по­верхность при минимальном термическом воздействии на деталь. Расплавление проволок или порошка осуществля­ется дугой, плазмой или газовым пламенем. Для более прочного сцепления металлизированного слоя с основным металлом иногда на поверхности цилиндрических деталей нарезают резьбу, а по краям наплавки делают замки (рис. 26). На рис. 27 показана схема газопорошкового на­пыления. После напыления порошка слоем 0,1 ... 5,0 мм производят оплавление покрытия, которое получается гладким и беспористым. На рис. 28 (лист 45) показан ва­риант крепления изделий при напылении.

На рис. 29 ... 42 представлены варианты ремонта и из­готовления различных деталей наплавкой. Заплавка изно­шенных отверстий соединительных муфт производится сваркой под флюсом на остающейся подкладке (рис. 29). Тормозной шкив из стали 35Л перед наплавкой по краям облицовывается прутками 1 (рис.30) для предупреждения отекания металла и флюса. Первый слой наплавляется сплошной проволокой для выравнивания изношенной поверхности. Второй слой, наплавленный порошковой проволокой, обеспечивает нужную твердость. Третий слой, наплавленный сплошной проволокой,- позволяет легко обработать поверхность шкива.

При наплавке зубчатых колес применяют сплош­ную наплавку слоя после срезки изношенных зубьев (рис. 31, а) или наплавляют каждый зуб, применяя сталь­ные вставки (рис. 31, б). Для крепления колес 1 (рис. 32) при наплавке можно применить конусные гайки 3, перемещающиеся на винте 2.

Для наплавки контактной поверхности большого конуса 1 (рис. 33) доменной печи успешно применяет­ся печная наплавка композиционного сплава. В зазор между технологическим кольцом 5 и телом конуса 7 засыпают зерна релита 4, сверху в контейнер уклады­вают припой 3 и герметизируют внутреннее простран­ство приваркой крышки 2. При нагреве в печи при тем­пературе 1150 °С внутреннее пространство вакуумирует-ся, припой плавится, пропитывает зерна релита и соеди­няет их с основным металлом. После наплавки кольцо и контейнер удаляют при механической обработке.

Конус 2 большого размера (рис. 34) армируют пред­варительно наплавленными композиционными плитами 7, укрепляя их болтами и обваривая по периметру. Поверх­ность швов 3 облицовывают композиционными спла­вами.

Для деталей 1 (рис. 35) загрузочных устройств до­менной печи, имеющих сложную конфигурацию, при­меняют армирование рабочей поверхности плоскими трубами 2, предварительно наплавленными компози­ционным сплавом в печи методом пропитки. Внутрен­нюю полость труб 2 предварительно заполняют металло-керамическим дробленым сплавом 4 и пропитывают при­поем в печи. Трубы на поверхности уложены с зазором 20 мм в направлении, перпендикулярном движению ших­товых материалов, и приварены швами 5, поверхность которых облицована композиционным сплавом 3.

Наплавка жидким присадочным металлом высоко­производительна. Нагретая до высокой температуры деталь 7 (рис. 36) помещается в литейную форму 4 и за­ливается жидким металлом 3. Поверхность детали перед наплавкой зачищается и покрывается тонким слоем флю­са 2.

Для формирования жидкого металла при однопро­ходной групповой наплавке лопастей 1 (лист 46, рис. 37) бетоносмесителя порошковой лентой 2 устанавлен мед­ный водоохлаждаемый кокиль 3. После наплавки дета­ли разбивают по местам соприкосновения. Аналогично наплавляют зубья (рис. 38) ковша экскаватора. Упрочнение тарельчатых ножей (рис. 39, а) торфяных машин производится электроконтактной наплавкой высо­колегированного металлического порошка на поверх­ность ножей. Режущая кромка получается трехслойной (рис. 39, б): слой 1 определяет износостойкость; закален­ный слой 2 — прочность и исходный слой 3 — вязкость металла ножа. На рис. 39, в приведена принципиальная схе­ма процесса, а на рис. 39, г показано взаимное расположе­ние деталей.

Широко применяется наплавка клапанов двигателей внутреннего сгорания плазменной дугой, индукционным способом (рис.40) и дугой в вакууме (рис.41).

При расплавлении индуктором (рис. 40, а) кольца 3, установленного на клапане 1 через прослойку флюса 4, жидкий металл 5 (рис. 40, б) "намораживается" при ох­лаждении клапана струями воды, подаваемой из резерву­ара 6 (рис. 40, в). При наплавке в вакууме дуга расплав­ляет кольцо 1 (рис. 41). Жидкий металл 3 удерживается медной формой 2.

Наплавка внутренних поверхностей втулок 1 (рис. 42, а, б) может быть выполнена центробежным способом при расплавлении порошка 2 индуктором 3 (рис. 42, а) или дугой, горящей между угольными электродами 3 (рис.42,б).

СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Элементы сборочных приспособлений (листы 47 ... 56).

Сборочная операция имеет целью обеспечение правильного взаимного расположения деталей, которое задается упорами (лист 47, рис. 1, а ... л), установочными пальцами (рис. 1,м ... т), призмами (рис. 1, у), ложемен­тами (рис. 1, ф). Фиксация ферромагнитных деталей мо­жет осуществляться и электромагнитными устройствами (лист 48, рис. 9), позволяющими задавать требуемый угол между собираемыми деталями. Сборка осуществляется винтовыми (лист 47, рис. 2 ... 4; лист 48, рис. 5), клино­выми (рис. 6, а ... г), эксцентриковыми (рис. 6, д, е), рычажными (рис. 7), вакуумными (рис. 8) и электромаг­нитными (рис.9; лист 49, рис. 10,11,а.. е) устройствами. Усилие, развиваемое электромагнитным прижимом, может достигать 25 ... 30 кН. Для сборки изделий в единичном производстве применяются специальные стеллажи и стен­ды (рис. 12). Стеллажи служат для грубой установки сред­них и крупных изделий при сборке, сварке, отделке, прав­ке и контроле.

Проектирование и изготовление специальных приспо­соблений для сборки и сварки каждого изделия в усло­виях единичного и мелкосерийного производства эконо­мически нецелесообразно, однако изготовление сварных узлов без технологической оснастки приводит к повыше­нию их стоимости и снижению точности сборки. В этом случае целесообразно применение универсальных сбор­но-разборных приспособлений, применяемых в сварочном производстве (СРПС).

Комплект СРПС состоит из универсальных плит (рис. 13, а) с Т-образными продольными и поперечными па­зами и типовых конструктивных элементов (рис. 13, б ... е). Общая плита собирается из отдельных плит с раз­мерами 750 Х 1500 мм. Общий размер такой плиты опре­деляется габаритными размерами собираемых узлов. Разработанный Научно-исследовательским и проектно-тех-нологическим институтом машиностроения (г. Крама­торск) комплект СРПС включает базовые детали (рис. 13, б) — плиты и угольники, являющиеся основаниями, на которых размещаются элементы универсальных прис­пособлений: корпусные детали (рис. 13, б), подкладки и опоры, составляющие каркас приспособлений; фикси­рующие элементы (рис. 13, в) - упоры, призмы, опо­ры, фиксаторы, домкраты; прижимные элементы (рис.

13. г) - прижимы, струбцины, распорки, стяжки, планки для закрепления деталей; установочные детали (рис. 13, д) — шпонки для фиксации элементов универсальных приспособлений; крепежные детали (рис. 13, ё) — бол­ты, шпильки, гайки, шайбы, сухари.

Пример сборки деталей на СРПС представлен на рис.