Антиплагиат (1208318), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Восстановление деталей заливкой жидким металлом имеетряд преимуществ по сравнению с другими способами: высокая точностьвосстановления, возможность восстановления деталей с одностороннимизносом, высокая производительность и низкая стоимость восстановления [20].Основные недостатки этого способа следующие: не всегда получаетсядостаточная сцепляемость залитого металла с деталью; в залитом металлепоявляются напряжения растяжения и даже трещины. Чтобы исключить этинедостатки, применяют термическую обработку до и после заливки, а так жеспециальные приемы заливки.
Процесс восстановления заливкой жидкимметаллом включает в себя ряд основных операций, таких как подготовкашихты, путём плавления её в индукционной плавильной печи; механическая ихимическая обработка изношенной детали, с дальнейшим оплавлением еёповерхности в установке индукционного нагрева; подготовка литейной формы;заливка расплавленного металла в форму и охлаждение отливок до комнатнойтемпературы; механическая обработка изделия до номинальных размеров.1.1 Выбор и подготовка шихтыДля восстановления детали методом заливки жидким металлом применяетсянаплавочная шихта, представляющая собой механическую смесь износостойкихсплавов и соответствующих флюсов в определенных соотношениях по массе.Шихту для индукционных печей следует составлять, учитывая рациональныйподбор размеров кусков шихты и плотную их укладку в печи. В мелких кускахшихты генерируется недостаточно высокая удельная мощность, и это приводит 812к увеличению длительности плавления и расхода электроэнергии.
Чем нижечастота тока, тем больше глубина его проникновения и тем меньше удельнаямощность. Поэтому размеры кусков шихты следует увеличивать с уменьшениемчастоты тока [9]. 8Шихта не должна быть сильно окислена, так как при этом междуотдельными кусками получается плохой электрический контакт, вихревые токизамыкаются в каждом отдельном куске шихты, а это увеличиваетпродолжительность плавления и расход электроэнергии.
Плавка проходит тембыстрее и электроэнергии расходуется тем меньше, чем плотнее уложенашихта. Наиболее рационально 9 укладывать шихту в предварительно очищеннуювнутреннюю поверхность печи следующим образом: на дно тигля длясмягчения 9 даров крупных кусков уложить мелкую шихту и с цельюпредохранения металла от окисления завалить немного шлака, ферромарганца иферросилиция.
На дно следует присаживать также тугоплавкие ферросплавы,температура плавления которых выше достигаемых в тигле температур. Притаком расположении они начнут растворяться сразу после появления первыхпорций жидкого металла [8].Наиболее крупные куски уложить у стенок тигля на 2/3 высоты индукторатак, чтобы магнитные силовые линии пересекали максимальную площадьсечения куска. Остальную часть шихты загружать до 2/3 высоты по оси тигля смаксимальной плотностью укладки, а выше менее плотно.
Не рекомендуетсязаполнять тигель выше уровня индуктора, так как куски, лежащие вышеиндуктора, не пересекаются магнитными силовыми линиями и нагреваются восновном вследствие теплопроводности от нижележащих кусков, но затрудняютосаживание шихты в процессе плавления [9]. На малых печах шихту загружаютвручную. Печи большой емкости можно загружать бадьей, что позволяетсократить время загрузки до 1–2 мин. 9 Состав и свойства шихты зависит отусловий службы изделия и его выбор одна из сложных задач, так как износ13детали происходит в зависимости от условий работы.
При эксплуатацииосновное внимание уделяется виду износа. Большинство деталей подвижногосостава работает в условиях трения металла о металл при нормальнойтемпературе. Чтобы получить высокую прочность сцепления заливаемогометалла с основой шихту по химическому составу выбирают идентичнымсоставу металла детали. При этом температура плавления у него должна бытьниже, чем основы. Что касается твердости наплавляемого металла, то оназависит от твердости детали, с которой взаимодействует в процессе работывосстанавливаемая деталь, кроме того, после заливки деталь подвергаютмеханической обработке, поэтому твердость присадочного металла не должнапревышать НВ400.Для восстановления специфичных деталей железнодорожного транспорта,изготовленных из сталей 40, 40Х, Ст5, Ст20Л, Ст20ГЛ и других, работающих вусловиях интенсивных ударных нагрузок (осей, валов, автосцепок,железнодорожных крестовин, рельсов и др.), можно использовать заменяющиестали.
Например, нелегированная сталь 20Л используется для изготовлениядеталей автосцепного оборудования, работающих в интервале температур -40+4500С. Эквивалентом такой стали являются 25Л и 30Л. Так же для деталейударно-тягового оборудования используется и легированная сталь для отливок20ГЛ.После подбора соответствующей шихты для восстановления детали, еёплавят. Плавление шихты начинается в первую очередь на половине высотыиндуктора у стенок тигля, затем постепенно распространяется вниз и вверх.Сообразно с этим шихта должна иметь возможность опускаться и погружаться вжидкий металл.
Однако в верхней части тигля куски шихты могутзаклиниваться и свариваться, образуя «мосты». Зависание шихты крайненежелательно, так как оно может привести к сильному неконтролируемомуперегреву жидкого металла и разрушению футеровки. Даже временное 914зависание шихты увеличивает продолжительность плавления и расходэлектроэнергии. Для устранениязависания шихту в процессе плавления необходимо периодически осаживатьпри помощи ломика с резиновой изоляцией ручки [19].
9Во время плавления необходимо следить за показаниями приборов иподдерживать максимальную мощность источника тока. По мере прогрева иоплавления шихты реактивная мощность установки изменяется, что требуетпериодической подстройки контура в резонанс. Подстройку осуществляютвключением или отключением конденсаторов. 8Существует несколько видов металлоплавильных устройств: термические,электрические и потоковые. При небольших объемах выработки целесообразнееи экономичнее использовать электрические, в особенности, индукционныхплавильных печей (ИПП). Существует два основных типа ИПП: канальные итигельные.
В тигельных индукционных плавильных печах шихту помещают втермостойкий тигель, находящийся внутри рабочей обмотки – индуктора.Готовый расплавленный металл выливается из тигля, далее закладываетсяследующая порция. Преимущество тигельной печи — высокая скорость нагреваи плавления, так как потери тепла в тигле малы.
Устройство индукционнойтигельной печи изображено на рисунке 1.1.15Рисунок 1.1 – Устройство индукционной тигельной печи: 1 – металл, 2 – съёмный свод,3– водоохлаждаемый индуктор, 4 – тигель.Особенностью индукционных тигельных печей является интенсивнаяциркуляция жидкого металла, вызываемая взаимодействием электромагнитныхполей, возбуждаемых с одной стороны токами проходящими по индуктору, а сдругой, вихревыми токами в металле [9]. 69Характер циркуляционных потоков показан на рисунке 1.1.
Достоинствоэтого явления в том, что благодаря тому, что в результате перемешиванияускоряется плавление и выравнивание состава и температуры металла, минус втом, что поверхность металла становится выпуклой и может оголяться, в связи стем, что шлак стекает к стенкам тигля.
Сильное влияние выпуклой поверхностина процесс плавки металла проявляется при использовании в установкахгенераторов с низкой рабочей частотой. Исходит это из того, что припередаваемой постоянной мощности на расплав, силовое воздействие на негоусиливается с уменьшением частоты генератора. Например, при частотегенератора равной 66кГц выпуклость поверхности почти в 3 раза больше, чемпри частоте 440кГц. Расплавленный металл покрывается тонкой оксидной16плёнкой, она удерживается на его поверхности благодаря поверхностномунатяжению металла и защищает металл от окисления. При расплавленииразрушение плёнки происходит, в период циркуляции металла.Быстрая циркуляция образует выпуклость поверхности большой высоты,тем самым разрушение оксидной плёнки получается слишком рано.
Врезультате расплав откроется до момента полного выравнивания температуры втигле. Расплав станет окисляться остаточными газами, присутствующими вкамере для плавки.Для того чтобы выпуклая поверхность вредно не влияла на процесс плавки,мощность на завершающем этапе необходимо уменьшать.
В результате этоготемпература расплава в тигле выровняется по всему объёму.Еще одной особенностью индукционных тигельных печей является то, чтоплотность индуктируемых токов достигает максимума на поверхности металлау стенок тигля и снижается по направлению к оси тигля («поверхностныйэффект»). На поверхностном слое выделяется наибольшее количество тепла, засчет которого плавится шихта. Толщина слоя металла с большой плотностьюиндуктируемых токов обратно пропорциональна корню квадратному из частоты.Запуск индукционной тигельной печи начинается со вставки тигеля внутрьиндуктора, после чего происходит загрузка рабочего материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
