ВЕСЬ ДИПЛОМ (1208325), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Скорость наплавки зависит от угла наклона сварочной головки к поверхности изделия. При возбуждении дуги между неплавящимся электродом и присадочной проволокой плазменный факел вследствие магнитного дутья отклоняется в сторону. Угол отклонения зависит от величины тока в проволоке. В зависимости от угла наклона сварочной головки к изделию меняется и направление потока плазменной струи к изделию [8].
1.5.6 Влияние напряжения холостого хода
Напряжение холостого хода источника питания дуги оказывает влияние на устойчивость процесса наплавки. Исследования показали. Что процесс наплавки протекает устойчиво при напряжении холостого хода источника питания дуги (плазмы) не ниже 70 В. это требование удовлетворяется стандартными источниками питания постоянного тока [8].
1.5.7 Влияние диаметра электрода
В качестве неплавящегося электрода, исходя из условий повышения его стойкости, уменьшения расхода и сохранения стабильности процесса, наиболее желательно применять, как показали исследования, лантанированные электроды диаметром 3–5 мм. При наплавке в среде аргона можно применять и вольфрамовый электрод. Однако при наплавке в среде азота следует применять только лантанированные электроды. При необходимости вести наплавку на малых токах можно применять электрод диаметром 3 мм [8].
1.5.8 Влияние толщины изделия
Толщина изделия во многом влияет на качество металла наплавки и сварного соединения. Были проведены исследования по наплавке плазменной струей бронзы на сталь толщиной от 1 до 60 мм. Во всех случаях получено качественное соединение металла наплавки с основным металлом, отсутствие проплавления основного металла и низкое содержание примесей основного металла в металле наплавки.
С увеличением толщины изделия сварочный ток следует увеличивать [8].
1.5.9 Выбор диаметра присадочной проволоки
Диаметр токоведущей присадочной проволоки в принципе может быть любым. При необходимости получения малой толщины металла наплавки и при наплавке на изделие малой толщины (до2–3 мм) целесообразнее применять проволоку диаметром 1,0–1,6 мм. В остальных случаях целесообразнее применять проволоки диаметром 2–5 мм. С увеличением диаметра присадочной проволоки можно обеспечить крупнокапельный перенос металла, а следовательно и меньший перегрев основного металла при более высоких значениях сварочного тока, чем применяемых при наплавке тонкими проволоками. Кроме того, с увеличением диаметра присадочной проволоки повышается К.П.Д. процесса наплавки, так как более полно используется тепло плазменного факела, увеличивается скорость наплавки, повышается коэффициент расплавления, эффективность процесса наплавки повышается [8].
При наплавке двумя токоведущими проволоками желательно, чтобы их диаметры были одинаковыми. Хотя возможно применение проволок разных диаметров.
При плазменной наплавке порошком большое значение имеет размер зерна порошка, особенно в случае наплавки с вдуванием порошка в дугу. Слишком крупные зерна порошка могут недостаточно проплавляться в плазменной струе и попадают на подложку в твердом состоянии. Мелкие зерна комкаются и могут забивать шланги горелки или даже спекаться между собой в сопле горелки. Поэтому для плазменной наплавки с вдуванием порошка в дугу наиболее целесообразно применять зерна размером 0,07–0,1 мм.
В случае наплавки по слою порошка применяется крупнозернистый порошок размером 0,5–2,5мм. Применение в этом случае мелкозернистого порошка нецелесообразно, так как он может сдуваться с наплавляемой поверхности пламенем дуги или струей защитного газа, и во избежание этого на поверхности изделия приходится предварительно наносить связывающее вещество [8].
1.6 Достоинства и недостатки плазменной наплавки
Достоинствами плазменной наплавки являются [5]:
1. Высокая концентрация тепловой мощности и минимальная ширина зоны термического влияния.
2. Возможность получения толщины наплавляемого слоя от 0,1 мм до нескольких миллиметров.
3. Возможность наплавления различных износостойких материалов (медь, латунь, пластмасса) на стальную деталь.
4. Возможность выполнения плазменной закалки поверхности детали.
Относительно высокий К.П.Д. дуги (0.2–0.45).
5. Малое (по сравнению с другими видами наплавки) перемешивание наплавляемого материала с основой, что позволяет достичь необходимых характеристик покрытий [5].
Поверхность детали необходимо готовить к наплавке более тщательно чем при обычной электродуговой или газовой сварке, так как при этом соединение происходит без металлургического процесса, поэтому посторонние включения уменьшают прочность наплавленного слоя. Для этого производится механическая обработка поверхности (проточка, шлифование, пескоструйная обработка) и обезжиривание. Мощность электрической дуги подбирают такой, чтобы сильно не нагревалась деталь, и чтобы основной металл был на грани расплавления.
Плазменная наплавка широко применяется для защиты от высокотемпературного износа формокомплектов стекольной промышленности, для защиты от коррозии и износа деталей запорной и запорно-регулирующей арматуры, для упрочнения поверхности деталей, работающих при высоких нагрузках [3].
1.6.1 Преимущества ППН-процесса
1. Минимальное перемешивание с материалом основы
2. Высокий уровень вложений наплавляемого материала
3. Минимальные требования к опыту оператора
4. Локальные тепловложения
5. Минимальные деформации наплавленной детали
6. Минимальные припуски на механическую обработку
7. Минимальные потери порошка
8. Получение гладкого ровного наплавленного слоя
9. Высокая воспроизводимость
10. Легко поддаются механизации и автоматизации
По сравнению с лазерной наплавкой ППН-процесс намного производительней, гораздо выше качество наплавленного слоя, оборудование значительно ниже по стоимости, также как и издержки производства [3].
1.6.2 Недостатки ППН-процесса
1. Весьма сложная технология
2. Относительно дорогое оборудование
3. Перемешивание выше по сравнению с газопламенной наплавкой
4. Наплавка производится только в горизонтальном положении
Типичные применения включают в себя ремонт и предварительную наплавку формокомплектов для производства бутылок, клапанных пар - шаров и сёдел, насосов и уплотнительных колец, штампов, штоков, шнеки экструдеров, детали для нефтяной и газовой промышленности, лезвия ножей, сельскохозяйственных инструментов и т.д.
Меры, которые следует предпринять:
1. Медленное охлаждение наплавленной детали в вермикулите, сварочном флюсе и так далее.
2. Выдержка детали в печи при постоянной температуре и затем медленное охлаждение вместе с печью [5].
Наплавка - нанесение с помощью сварки плавлением слоя металла на поверхность изделия.
При восстановлении, ремонте наплавку выполняют примерно тем же металлом, из которого изготовлено изделие, однако такое решение не всегда целесообразно. Иногда при изготовлении новых деталей (и даже при ремонте) целесообразней на поверхности получить металл, отличающийся от металла детали.
Действительно, в ряде случаев условия эксплуатации поверхностных слоев значительно отличаются от условий эксплуатации всего остального материала изделия [3]. Так, например, если деталь (изделие) должна определять общую прочность, которая зависит от свойств металла и его сечения, то поверхностные слои часто дополнительно должны работать на абразивный или абразивно-ударный износ (направляющие станин, зубья ковшей землеройных орудий, желоба валков канатно-подъемных устройств и др.). Условия работы могут усложняться повышенной температурой, эрозионно-коррозионным воздействием окружающей среды (морской воды, различных реагентов в химических производствах и др.). В качестве примера можно указать клапаны двигателей, уплотнительные поверхности задвижек, поверхности валков горячей прокатки и так далее. Иногда такие детали и изделия целиком изготовляют из металла, который обеспечивает и требования к эксплуатационной надежности работы его поверхностей. Однако это не всегда наилучшее и, как правило, не экономичное решение [3]. Часто оказывается целесообразней все изделие изготовлять из более дешевого и достаточно работоспособного металла для конкретных условий эксплуатации и только на поверхностях, работающих в особых условиях, иметь необходимый по толщине слой другого материала. Иногда это достигается применением биметаллов (низкоуглеродистая сталь + коррозионно-стойкая сталь; сталь + титан и др.), а также поверхностным упрочнением (поверхностной закалкой, электроискровой обработкой и др.), нанесением тонких поверхностных слоев (металлизацией, напылением и пр.) или наплавкой слоев значительной толщины на поверхность.
1.7 Области применения
Плазменная наплавка обладает такими важными преимуществами, как высокая производительность, широкая возможность легирования слоев наплавки большой диапазон регулирования ввода теплоты в основной и наплавочный металлы, возможность применения любых наплавочных металлов.
Перечисленные положительные стороны способов плазменной наплавки не только существенно расширяют технологические возможности их применения, но и позволяют получать значительный экономический эффект за счет наплавки слоев с минимальной глубиной проплавления и сохранения первоначальных физико-механических свойств при меньшем количестве наплавленного металла; изготовления деталей из низкоуглеродистых сталей с поверхностями, упрочненными твердыми сплавами, вместо дорогих легированных сталей; применения износостойких порошковых сплавов, повышающих срок службы наплавленных деталей; уменьшения припуска на механическую обработку. Тенденция развития машиностроения, строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин требует применения износостойких покрытий.
Повышение интереса в нашей стране и за рубежом к плазменной наплавке как способу нанесения износостойких покрытий с целью упрочнения новых и восстановления изношенных деталей объясняется тем, что работающие в соединениях детали сельскохозяйственных, строительных, горнорудных, дорожных и других машин подвергаются, как правило, знакопеременным нагрузкам и быстро выходят из строя [9].
Для увеличения срока службы необходимо наносить износостойкие покрытия на поверхность таких деталей с учетом условий их работы, вида износа и обеспечивать высокую прочность сцепления наплавляемого слоя с основным металлом. При этом плазменной наплавкой можно наплавлять не только дорогие сплавы никеля и кобальта, но и дешевые – на основе железа.
С помощью легирования ферромарганцевых, феррохромовых сплавов можно эффективно упрочнять и восстанавливать большую номенклатуру деталей, работающих при температуре, не превышающей 500 0С. Твердость слоев, наплавленных сплавами на железной основе, составляет HRC 50–60 при хорошем сочетании вязкости, износостойкости [9].
В зарубежной практике плазменную наплавку широко применяют при упрочнении следующих деталей: седел клапанов химического оборудования; внутренних поверхностей ротационных насосов из стального литья; клапанов автотракторных двигателей; изнашивающихся поверхностей деталей атомного реактора; барабанов бумагоделательных машин; режущих кромок шнекобурильных машин, долот для вращательного бурения, зубьев экскаваторов.
При восстановлении изношенных деталей плазменную наплавку применяют для деталей типа "вал".
Плазменная наплавка широко используется при восстановлении и изготовлении запорной арматуры. Уплотнительные поверхности деталей из стали 20 наплавляются коррозионно-стойкими хромоникелевыми проволоками марки 06Х19Н10Т и 02Х19Н10Т. Процесс осуществляется на специальном вращающемся столе при неподвижном автомате. Кольца фланцев наплавляются проволокой БрКМц3-1, толщина слоя 4,5–5 мм.
Плазменной наплавкой восстанавливаются детали сельскохозяйственных машин, от лемехов рыхлителей до коленчатых валов тракторных двигателей.
Также данный вид наплавки активно используют в железнодорожной отрасли, с помощью неё наплавляют изношенные детали [9].
2 АНАЛИЗ НОМЕНКЛАТУРЫ ИЗНАШИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
ВАГОНОВ
2.1 Подпятник надрессорной балки
Неравномерный износ подпятника в эксплуатации связан с частотой прохождения вагонов кривых малого радиуса действия и приводит к неравномерному увеличению нагрузок в тележке (разгрузка одного буксового узла, чрезмерное увеличение нагрузки на противоположный буксовый узел) [10].
На рисунке 2.1 изображены виды повреждений подпятника
Рисунок 2.1 – Виды повреждений подпятника: А – трещины; Б – отколы; В – изношенные места внутренней поверхности; Г – износ наружного бурта; Д – износ опорной поверхности
При ремонте надрессорных балок разрешается:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
