Глава 4 (1202274), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Однако шкафы управления, входящие в составустановок для плазменного напыления, непригодны для работы в режиме плазменной наплавки и требуют переоборудования газовой и электрической схем. Этосвязано с тем, что в плазмотронах для напыления расход плазмообразующего газасоставляет не менее 25 л/мин, а в плазмотронах для наплавки порошками не превышает 2,5 л/мин, и работа начинается с первоначального зажиганияЛистИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаДП 23.05.01 00 00 04 ПЗ47Колебательный механизм.
Колебатель предназначен для возвратнопоступательного перемещения плазменной горелки вдоль оси наплавляемой цилиндрической детали с заданной частотой и амплитудой с целью повышения производительности труда путём получения валика требуемой ширины за один оборот детали. При наплавке плоских поверхностей колебатель перемещает плазмотрон перпендикулярно направлению подачи наплавляемой детали, формируя валикнеобходимой ширины.При восстановлении деталей плазменной наплавкой с подачей порошка в зону наплавки необходимо, чтобы колебатель обеспечивал частоту колебаний впределах 50-70 мин-1 с амплитудой 4-30 мм.
Применяют колебатели с пневматическим и электрическим приводом. Последние обеспечивают плавные и равномерные колебания, что позволяет получать качественные наплавленные слои безподрезов. Однако колебатели с пневматическим приводом проще в устройстве,для их привода не требуется применение дефицитных малогабаритных электродвигателей постоянного тока.Источники питания.
Для питания установки плазменной наплавки с подачей порошка в сварочную ванну требуется источник питания постоянного тока спадающей вольт – амперной характеристикой и напряжением холостого хода нениже 60 В. Этому требованию удовлетворяют серийно выпускаемые сварочныевыпрямители ВД-306, ВД-303, ВДУ-504.Вращатель. Токарный станок – самый простой и доступный механизм, обеспечивающий заданную частоту вращения детали и скорость перемещения плазмотрона вдоль детали.
Поддержание требуемой частоты вращения осуществляется установкой к станку понижающего редуктора. Частота вращения должна бытьв пределах 0,3 – 10 мин-1. При плазменной наплавке на суппорте токарного станканеобходимо смонтировать устройство для крепления плазмотрона и его перемещения по вертикали. Лучшим вариантом крепления и перемещения плазмотрона идетали являются специальные станки для плазменной наплавки с электромеханическим приводом, обеспечивающим бесступенчатое регулирование всех необходимых движений плазмотрона и детали в заданных пределах.Кроме перечисленного оборудования в установку для плазменной наплавкивходят:ЛистИзм.
Лист№ докум.Подпись ДатаДП 23.05.01 00 00 04 ПЗ48- балластные реостаты (РБ-300) для регулирования тока и создания падающей характеристики источника тока;- осциллятор или блок поджога для зажигания плазменной струи, котораявозникает в результате ионизации промежутка между вольфрамовым электродоми плазмообразующим соплом;- дроссель для предохранения изоляции источником питания от пробоя высоковольтными и высокочастотными разрядами осциллятора, обычно применяютсядроссели от сварочных трансформаторов;- баллоны высокого давления;- редукторы для понижения давления газа до рабочего;-ротаметры для определения расхода газа.4.3.
Выбор схемы и оптимизация режимов наплавки кулачковраспределительных валовМеханизированное восстановление кулачков распределительных валов наремонтных предприятиях осуществлялся с использованием копировальныхустройств, принцип действия которых основан на изменении положения распределительного вала в пространстве при неподвижной наплавочной головке.Применение сжатой дуги и наплавочных порошков для восстановления кулачков распределительных валов за счет мобильности плазмотрона позволяет изменить традиционную схему копирования.
В настоящее время научноисследовательскими институтами (ГОСНИТИ, НПП «Гиперон», НПО «Техноплазма» и др.) разработан ряд копировальных устройств, принцип действия которых основан на вращении распределительного вала и согласованного с ним перемещения в пространстве плазмотрона.Экспериментальные исследования, проведенные с целью изучения процессанаплавки фасонных поверхностей, показали, что с изменением угла наклона изменяется глубина проплавления, плотность тока, коэффициент формы шва.
Изменение этих параметров обусловлено неодинаковыми условиями теплопроводности от дуги к исследуемому образцу. В случае, когда между наплавленной поверхностью и осью плазмотрона острый угол, в зоне наплавки образуется слойЛистИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаДП 23.05.01 00 00 04 ПЗ49расплавленного присадочного материала с температурой около 1400° С, а в этихусловиях металл имеет низкую теплопроводность. Соответственно, снижаетсяглубина проплавления и увеличивается ширина валика.
При этом, когда наклонповерхности более 90°, происходит непосредственное плавление основного металла, способствующее увеличению глубины проплавления и снижению ширинывалика.С учетом вышеизложенного поставлена задача провести экспериментальныеисследования, целью которых является выбор и оптимизация режимов плазменной наплавки для восстановления распределительных валов двигателей ЯМЗ-238.Данные исследования проводили на базе НПО «Техноплазма» в следующей последовательности.4.3.1.
Выбор схемы и устройств наплавкиСхему наплавки кулачков выбирали из трех вариантов. По первой схеме производили наплавку всего профиля по винтовой линии без колебаний плазмотрона.Во втором случае наплавку осуществляли за один проход с колебаниями плазмотрона на ширину кулачка с началом процесса на вершине и окончанием на этом жеучастке. По третьей схеме наплавку производили за два прохода с колебаниямиплазмотрона. Начало процесса на вершине, а окончание – на противоположномучастке цилиндрической части. Второй проход осуществляется аналогично первому, но с перекрытием наплавляемых слоев. Качество наплавленных слоев приобработке по первой схеме удовлетворительное.
Недостаткам является оплавление торца кулачка (особенно вершины), на котором завершается процесс наплавки. По второй схеме наплавки торцы кулачка оплавляются значительно меньше,но не удовлетворительно качество наплавленного слоя, полученного при переходеплазмотрона от наплавки цилиндрической части к вершине кулачка. Лучшие результаты были получены при наплавке по третьей схеме, ее использовали для оптимизации режимов наплавки кулачков.В результате поисковых исследований установлено, что наплавку кулачковнеобходимо проводить с регулированием трех параметров: силы тока наплавки,скорости, расхода порошка.
Изменение этих параметров обусловлено сложностьюЛистИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаДП 23.05.01 00 00 04 ПЗ50профиля. Установлено также, что другие параметры существенного влияния напроцесс не оказывают.С целью оптимизации режимов наплавки вершины и цилиндрической частикулачков распределительных валов двигателей ЯМЗ-238, поставлен полный факторный эксперимент (ПФЭ) 23 с равномерным дублированием опытов.
В качественезависимых переменных выбраны: сила тока наплавки (I, A), скорость (V, мм/с),расход порошка (Q, кг/ч). Параметр оптимизации – толщина наплавленного слоя(h, мм). По результатам предварительных исследований (см. рис.4.1, 4.2) выбраныинтервалы и уровни варьирования факторов (табл. 4.1). Следует отметить, чтоуровни варьирования силы тока наплавки не могут быть расширены вследствиеоплавления торцев кулачка, либо плохого формирования наплавляемого слоя вслучае снижения силы тока.Таблица 4.1 - Уровни варьирования факторовНаплавляемыйучастокВершинакулачкаНаименование Обозначение ЕдиницаИнтервалфакторафактораизмерения варьированияУровни0+ТокХ1А15150165180СкоростьХ2∙ 10-3 м/с0,251,071,321,57Расход порошкаХ3кг/ч0,120,480,600,72ТокХ1А15170185200СкоростьХ2∙ 10-3 м/с0,181,261,441,62Расход порошкаХ3кг/ч0,120,360,480,60ЦилиндрическаячастьВ полном факторном эксперименте постоянными оставались следующие параметры:1.
Напряжение сжатой дуги – 35 В;2. Диаметр плазмообразующего сопла – 4,0 ∙ 10-3 м;3. Расход плазмообразующего газа (аргона) – 1,5.. .2 л/мин;4. Расход защитного газа (аргона) – 6...8 л/мин;5. Расстояние от сопла плазмотрона до детали – (8...10) ∙ 10-3 м;6. Амплитуда колебаний – (15...16) ∙ 10-3 м;7. Частота колебаний – 30...40 мин-1.ЛистИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаДП 23.05.01 00 00 04 ПЗ51Эксперименты проводили на кулачках распределительных валов. В качественаплавочного материала использовали порошковую смесь ПГ-ФБХ6-2+2...5%алюминия.В соответствии с выбранным планом было проведено рандомизирование.Каждый опыт повторяли три раза. Результаты экспериментов представлены втабл. 2.
Обработка результатов проведена в известной последовательности:1. Рассчитана дисперсия опыта, проверена однородность ряда дисперсий.2. Рассчитаны коэффициенты регрессии.3. Проведена проверка статистической значимости коэффициентов регрессии.4. Проведена проверка адекватности модели.Уравнения регрессии адекватно описывают исследуемый процесс и имеютвид:- для вершины кулачка:У= 1,66 + 0,09Х1 – 0,1ЗХ2 + 0,14Х3 + 0,08Х2Х3;(4.1)- для цилиндрической части:У= 1,06 + 0,114Х1 – 0,326Х2 + 0,211Х3.(4.2)Анализируя уравнения (4.1 и 4.2), можно отметить, что наибольшее влияниена толщину наплавленного слоя в выбранных интервалах варьирования оказывают скорость наплавки и расход порошка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
