DIPLOM-Shishlenin (1210972), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Наиболее высокие механические свойства наплавленный металл приобретает при сварке стали нейтральным пламенем. Другие виды пламени при сварке применяют редко. Например, науглероживающее пламя с небольшим избытком ацетилена применяют при сварке легко окисляющихся металлов.
От правильного выбора производительности горелки зависят производительность процесса и качество сварки. Мощность Q горелки зависит от толщины свариваемого металла, температуры его плавления и теплопроводности.
Детали из серого чугуна можно сваривать, применяя газовую или электродуговую сварку постоянным или переменным током.
При ацетилено-кислородной сварке чугуна необходимо применять флюсы. Мощность горелки устанавливается из расчета 100—125 л/ч на 1 мм толщины детали. Пламя должно быть нормальное или с небольшим избытком ацетилена
3.3 Газовая ацетилено-кислородная сварка
Газовая ацетилено-кислородная (рисунок 3.3) сварка деталей из алюминиевых сплавов ведется нейтральным пламенем с использованием флюса АФ-4А (хлористый натрий 28, хлористый калий 50, хлористый литий 14, фтористый натрий 8%). Присадочный материал по своему химическому составу должен соответствовать составу материала свариваемой детали.
Преимущества газовой сварки — простота оборудования и инструмента, возможность сваривания деталей различной толщины и выполнения сварочных работ при различных внешних условиях, а также независимость от источников электроэнергии. К недостаткам следует отнести малую производительность сварочных работ, большие деформации изделия и как правило требует значительного тепловложения в материал детали. [2]
Введение флюса при автоматической и полуавтоматической сварке улучшает качество сварного соединения за счет надежной защиты шва от воздействия кислорода и азота окружающего воздуха, способствует однородности химического состава металла шва, улучшению формы шва, сохранению постоянства его размеров и ликвидации непроваров.
Флюсы классифицируют по назначению, химическому составу, способу изготовления и строению частиц. По назначению флюсы разделяют для сварки углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и сплавов.
Рисунок 3.3 - Схема процесса газовой сварки (а) и ацетилено-кислородного пламени (б): 1 – заготовка; 2 – присадочный металл; 3 – газосварочное пламя; 4 – мундштука горелки; 1 – ядро; 2 – восстановительная зона; 3 – факел
Некоторые флюсы могут использоваться для сварки металлов и сплавов в составе нескольких групп и марок. Наиболее широкое применение при автоматической сварке и наплавке углеродистых и низколегированных сталей получили высококремнистые марганцовистые плавленные флюсы марок АН-348-А и ОСЦ-45.При автоматической и полуавтоматической сварке производительность процесса повышается в 3 - 6 раз по сравнению с ручной дуговой сваркой обмазанными электродами. Уменьшается также расход электроэнергии и электродного металла за счет уменьшения его доли в металле шва с 70% при сварке покрытым электродом до 35% при сварке под флюсом за счет уменьшения потерь на угар, разбрызгивание и огарки. Улучшаются условия труда, так как отпадает необходимость в защите лица и глаз сварщика, и уменьшается выделение вредных газов в процессе сварки. Выбор режима наплавки определяется размером детали, величиной износа и диаметром электродной проволоки. Силу тока рекомендуется определять по зависимости Наплавка и сварка деталей в среде защитных газов. В качестве защитной среды используют углекислый газ, азот, аргон, водяной пар, смеси газов. Наибольшее распространение при восстановлении деталей получили сварка и наплавка в углекислом газе.
Защита расплавленного металла от вредного действия кислорода и азота при этом виде наплавки и сварки осуществляется струей углекислого газа, которая оттесняет от зоны плавления воздух. При ремонте машин наибольшее распространение получили полуавтоматическая наплавка и сварка плавящимися электродами.
Достоинством технологии являются сравнительная дешевизна расходных материалов, высокое качество наплавленного слоя, возможность легирования через флюс, пониженные требования к средствам защиты рабочего и оборудования от брызг расплавленного металла и излучения. Область применения ограничена формой и расположением восстанавливаемой поверхности в пространстве необходимы специальные флюсоудерживающие устройства.
3.4 Электродуговая наплавка
Восстановление методом электродуговой автоматической и полуавтоматической наплавки (рисунок 3.4) в среде защитных газов может применяться при ремонте поверхностей, имеющих различное пространственное расположение; достижимо достаточно высокое качество слоя.
Разновидностью автоматической наплавки под флюсом и в атмосфере защитных газов является вибродуговая наплавка . Оптимальный выбор параметров вибрации электрода позволяет улучшить стабильность процесса, управлять переносом металла, снижать высоту неровностей слоя.
Находит применение наплавка порошковыми проволоками, в том числе самозащитными. Метод позволяет достигать требуемые механические свойства в широком диапазоне значений при достаточно стабильном составе слоя. Основной недостаток - высокая стоимость проволоки.
С целью улучшения качества формируемой поверхности применяются и другие разновидности электродуговой наплавки, например, ленточным электродом, профилированным ленточным электродом широкослойная наплавка с поперечными колебаниями дуги и другие методы, которые позволяют получить более однородную зону термического влияния и уменьшить высоту неровностей слоя.
Высокую производительность восстановления может обеспечить электрошлаковая наплавка. Принудительное формирование поверхности металла кристаллизатором позволяет в ряде случаев исключить механическую обработку. Препятствием использованию этого метода могут послужить конструктивные особенности ремонтируемой детали. Применение этого способа рационально для компенсации значительной величины износа.
Рисунок 3.4 - Схема электродуговой наплавки деталей: 1 – наплавочный аппарат; 2 – кассета с проволокой; 3 – бункер с флюсом; 4 – проволока электродная; 5 – деталь; 6 – наплавленный металл; 7 – корка шлаковая; ; 8 – флюс; 9 – сварочная дуга; 10 – расплавленный металл
Для восстановления и упрочнения клапанов тепловозных дизелей применяют наплавку, при которой нагрев посадочного пояска и присадочного порошка осуществляется лучем лазера . Полученный слой обладает очень высокой износостойкостью.
3.5 Электроконтактная пайка и наплавка
Находят применение методы электроконтактной наплавки и пайки (рисунок 3.5).Пайкой достигается образование соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, их смачивание припоем, затекание припоя в зазор и последующей его кристализации. Для этих способов характерно неполное расплавление наносимого материала, чем обусловлена высокая стабильность химического состава, отсутствие перемешивания с металлом детали. [6]
Возможно получение биметаллического слоя с сильно выраженным различием физико-механических свойств.
Суть метода электроконтактной пайки – в использовании ленты с предварительно нанесенным слоем припоя, плавление которого осуществляется путем нагрева импульсным электрическим током. После этого под действием приложенного усилия сжатия припой смачивает соединяемые поверхности и уплотняется, образуея при охлаждении неразъемное соединение. Достоинством метода является незначительная зона термического влияния и сохранение первоначальных свойств детали.
В ряде случаев эффективно применение различных способов напыления (плазменного,детонационного и других). Одно из достоинств метода в том, что переход легирующих элементов из основного металла в наносимый слой незначителен. Поверхность перед напылением должна быть тщательно подготовлена. Для этого этапа ее механически обрабатывают, чтобы образовались неровности. Несмотря на это, прочность сцепления слоя низка. Расходный материал, как правило, имеет высокую стоимость. В некоторых случаях ограничением на использование напыления является большой уровень шума.
Сравнительно небольшой износ можно компенсировать гальваническими покрытиями (гладким и пористым хромированием, железнением и т.д.). Хромирование позволяет получить слой высокой твердости, что обеспечивает износостойкость детали. Недостатки восстановления гальваническими методами – значительная стоимость, низкая производительность.
Рисунок 3.5 - Схема установки электроконтакной пайки: а – начальное состояние; б – конечное состояние; 1 – прерыватель тока; 2 – трансформатор; 3 – направляющий ролик; 4 – амортизатор; 5 – присадочная проволока; ; 6 – образец
В некоторых случаях деталь можно восстановить перераспределением металла в зону износа с других участков ( обжим, осадка, раскатывание и т.д.). Дополнительные материалы не требуются. Процесс осуществляется с высокой производительностью.
3.6 Вибродуговая наплавка
Так же применяют вибродуговую наплавку (рисунок 3.6). Является наиболее производительным способом восстановления поверхности деталей. При вибродуговой наплавке детали меньше нагреваются и, следовательно, меньше деформируются, чем при электродуговой и газокислородной наплавках. Такой метод наплавки отличается от других сварочных процессов наличием колебаний электродной проволоки с частотой 50-100 Гц и низким напряжением источника сварочного тока. Перенос металла электродной проволоки на деталь происходит за счет чередования электрических разрядов и коротких замыканий цепи. [2]
Вибродуговую наплавку применяют для восстановления изношенных поверхностей стальных и чугунных деталей довольно широкой номенклатуры.
В состав оборудования для вибродуговой наплавки входит переоборудованный токарный станок, обеспечивающий медленное вращение детали, наплавочная головка и источник сварочного тока.
В качестве наплавочных головок используют те же механизмы, что и при автоматической наплавке под слоем флюса. В них изменена только конструкция мундштука и отсутствует устройство для подачи флюса.
Одной из новых разработок для вибродуговой наплавки является головка ОКС-6569М ГОСНИТИ. Она предназначена для наплавки деталей диаметром более 15 мм, имеющих износ от 0,5 до 3 мм. Наплавка производится в среде жидкости или углекислого газа проволокой сплошного сечения диаметром от 1,2 до 3 мм. Головка пригодна также для наплавки порошковой проволокой. При использовании специальной проволоки Св-15 наплавку ведут при отключенном вибраторе.
В качестве источников сварочного тока при вибродуговой наплавке используют то же оборудование, что и при автоматической наплавке под слоем флюса.
Для восстановления деталей вибродуговой наплавкой применяют следующие марки проволоки: Св-08А, Св-18ХГСА, Св-15; Нп-50, Нп-65Г, Нп-30ХГСА; пружинную проволоку 2-го класса. Марка проволоки выбирается в зависимости от требуемых свойств наплавленного металла (в основном твердости). Стальные детали, требующие высокой твердости, наплавляют пружинной проволокой 2-го класса, другой высоко-углеродистой проволокой. Этими же проволоками наплавляют чугунные детали. Кроме того, чугунные детали, требующие высокую твердость поверхностного слоя, наплавляют проволокой Св-15. Для наплавки деталей двигателя применяют в основном проволоку диаметром 1,4-1,8 мм.
Поверхность, подлежащая наплавке, должна быть зачищена до металлического блеска. Зачистку делают непосредственно перед наплавкой при помощи шлифовальной шкурки при тех же частотах вращения детали, что и при ее наплавке. Биение наплавляемой поверхности не должно превышать 0,5 мм. При большем изгибе детали ее перед наплавкой необходимо выправить либо обработать на станке. Поврежденные резьбовые отверстия перед наплавкой необходимо обработать до полного удаления старой резьбы.
Процесс наплавки осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Оптимальное напряжение при наплавке 17-20 В.
Для охлаждения детали применяют 3-4 % -ный раствор кальцинированной соды или 10-20 %-ный раствор технического глицерина. Количество жидкости, подаваем мой в зону наплавки, регулируют краном, установленным на наплавочной головке. Струя жидкости не должна попадать в столб дуги, так как от этого нарушается процесс наплавки.
Толщина наплавляемого слоя зависит от соотношения скоростей подачи электродной проволоки и окружной скорости вращения детали. Чем больше скорость подачи проволоки и меньше окружная скорость вращения детали, тем толще будет наплавленный слой. С увеличением окружной скорости вращения детали наплавляемый валик металла при прочих равных условиях наплавки становится тоньше и уже.
Если толщина наплавленного слоя должна быть минимальной, то применяют тонкую проволоку, а если требуется получить более толстый слой, то применяют проволоку большего диаметра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
