ДИПЛОМ ПЗ-Гальцева И.А. (1211038), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Таким образом, из отмеченного видно, что имеющееся в Дальневосточном экономическом районе сырьё даёт возможность производства сварочно-наплавочных флюсов как общего назначения, так и специальных для получения легированных наплавленных слоёв.

3.2 Технология восстановления резьбовой части оси колесной пары вагона с использованием разработанных флюсов

3.2.1 Технические требования

Автоматическая наплавка резьбовой части вагонных осей под флюсом должна производиться в соответствии с требованиями технологической инструкции ЦВА-7.

1. Восстановлению подлежат вагонные оси с поврежденной резьбой шейки (износ, забоины, срыв, ожог резьбы сварочным током, смятие профиля, изменение шага резьбы, заклинивание торцевой гайки на резьбе и др.), а также с резьбой, размеры наружного диаметра которой менее 108,7 мм.

Измерение резьбы по диаметру производят микрометром типа МК (ГОСТ 6507-60), штангенциркулем (ТУ 166-80) с ценой деления 0,1 мм или специальными шаблонами, проверенными в установленном порядке.

Оси, резьба которых имеет наружный диаметр более 110,0 мм, необходимо калибровать специальным инструментом для исправления и калибровки резьбы. При размере наружного диаметра резьбы в пределах 108,7–110,0 мм резьба оси признается исправной.

1. Рабочее место для наплавки и нарезки резьбовой части шейки оси должно быть оснащено токарно-винторезным станком, сварочным автоматом (полуавтоматом) или установкой типа УНО-2, источником питания электрической дуги (ВДУ-506 или др.) режущим и измерительным инструментом, ситом для просеивания флюса и др.

2. Перед наплавкой колесная пара должна быть обмыта и очищена от грязи, смазки коррозии, краски; при необходимости – расформирована, а резьбовая часть шейки оси обточена на токарном станке под диаметр 104,8 мм (допуск «- 0,1 мм»). При восстановлении резьбы на установке УНО-2 для обеспечения надежного электрического контакта подступичная часть оси должна, зачищена от коррозии и местных задиров металла.

1. Наплавку производить при температуре воздуха не ниже плюс 5 ºС под флюсом АН-348А или АНЦ-1 с применением электродной проволоки Св-08Г2С, Св-18ХМА, Св08ГС, Св10Г2 и Св-08А диаметром 1,6 или 2,0 мм. Применение других марок электродной проволоки запрещается. Перед использованием электродная проволока должна быть очищена от ржавчины, масла и грязи. Использование отсыревшего флюса не допускается. Флюс перед употреблением следует просеять через сито с ячейкой 3х3 мм и прокалить в печи при температуре 400 ºС в течение двух часов.

6. Перед наплавкой с вагонных осей должны быть сняты внутренние кольца подшипников, а шейки осей – защищены от возможного попадания брызг металла из сварочной дуги.

7. Вагонную ось с предварительно обточенной резьбой укладывают на опорные ролики установки УНО-2 или колесную пару зажимают в центрах станка. При этом восстанавливаемую резьбовую часть располагают против мундштука сварочной головки или автомата, находящихся в нерабочем положении (головка откинута назад и др.).

Сварочная головка включает механизм подачи электродной проволоки и флюсоудерживатель. На установке УНО-2 головка дополнительно снабжена механизмом колебания электрода, который за счет специального рычага и толкателя обеспечивает продольное перемещение электрода и при одновременном вращении вагонной оси осуществляет наплавку в один или два слоя по спирали в автоматическом режиме. К торцу оси со стороны наплавляемой части прижимают медную формирующую подкладку (на УНО-2), препятствующую ссыпанию флюса из зоны дуги и способствующую лучшему формированию при наплавке начального (первого) кольцевого валика. С этой же целью, но для концевого валика, в зарезьбовую канавку шейки оси закладывают шнуровой асбест.

8. Перед началом наплавки электрод размещают со стороны формирующей подкладки на расстоянии 2,0–2,5 мм от нее и устанавливают требуемые параметры режима наплавки ток 180–222 А, напряжение 24 В. Кольцевой валик первого слоя выполняют при неподвижном вдоль оси изделия электроде.

На расстоянии 1,5–2,0 мм от противоположного торца резьбовой части (зарезьбовой канавки) снижают скорость перемещения электрода и производят наплавку последнего (концевого) валика. Смещение электрода от вертикальной плоскости, проходящей через центр вагонной оси, вперед на 8–12 мм.

9. После наплавки и остывания в помещении в течение двух часов при температуре не ниже плюс 5 ⁰С наплавленная часть вагонной оси подлежит обточке и нарезке резьбы М110х4.

3.3 Оборудование для подготовки шихтовых материалов

Для размола и смешивания порошков шихты флюсов использовалась шаровая мельница. Разделение порошков на необходимые фракции осуществлялось на приборе модели 029 с набором вращающихся и встряхиваемых сит с номерами от 0,4 до 0,05. При формировании весового состава шихты применялись весы марки ВЛКТ-2000 с классом точности 4 и ВЛР с классом точности 5. Сушка и прокаливание флюса проводились в муфельной электрической печи СНОЛ-1,6-2.

3.4 Оборудование для контроля параметров связующих

Плотность жидкого стекла (связующего) измерялась ареометром с ценой деления 0,01 при температуре 20 ^оС. При других условиях определялась фактическая температура жидкого стекла (Т) и его плотность (_т) с последующим переводом к плотности при 20 ^оС:

, (3.1)

где – плотность жидкого стекла при 20 ^оС.

Вязкость жидкого стекла определялась методом падающего стального шарика диаметром 3,5 мм.

Изготовленный для этой цели вискозиметр представляет собой стеклянный цилиндр с внутренним диаметром 40 мм, высотой 750 мм, заглушенный, с одной стороны. Расстояние между рабочими рисками 500 мм. Время движения шарика между рисками в среде жидкого стекла замерялось секундомером.

Коэффициент вязкости в сантипуазах определялся по пяти замерам:

(3.2)

где – плотность материала шарика, г/см³;

– плотность жидкого стекла, г/см³;

– радиус шарика, см;

– ускорение свободного падения, см/с²;

– скорость движения шарика, см/с.

3.5 Оборудование для металлографического анализа

При микроанализе сварных швов и валиков наплавленного металла использовался бинокулярный микроскоп МБС – 9 (рисунок 3.1). Определялись виды изломов, наличие нарушений сплошности (рыхлоты, пористость, свищи, газовые пузыри и др.), грубые неметаллические включения и т.д.

Исследование структуры полученных сплавов при микроскопическом анализе проводилось с помощью металлографического микроскопа ЕС МЕТАМ РВ-21 и программно-аппаратного комплекса металлографического анализа «СпектрМет-5.6».

Микротвёрдость определялась на приборе ПМТ-3 (рисунок 3.2) с учётом рекомендаций по выбору нагрузки и времени нагружения. Измерения проводились в дифференциальных по цвету областях, расположенных в различных зонах образцов.

Рисунок 3.1 – Металлографический инвертированный микроскоп.

Рисунок 3.2 – Микротвердомер ПМТ-3М.

3.6 Оборудование для спектрального анализа

Элементный состав полученных материалов изучался с помощью рентгеновского спектрометра "Спектроскан МАКС-GV" (рисунок 3.3) и стилоскопа СЛ-13.

Подготовка образцов для исследований осуществлялась по стандартной технологии. Для шлифования поверхности использовалась шлифбумага с частицами карбида кремния и оксида алюминия различной фракции: от 70 до 20 мкм. Полирование проводилось на фетровой основе, пропитанной алмазной пастой с величиной частиц 3–0,25 мкм.

Рисунок 3.3 – "Спектроскан МАКС-GV".

3.7 Оборудование для анализа физико-механических и

эксплуатационных свойств сплавов

Исследование твёрдости образцов полученных материалов и покрытий проводилось вдавливанием шарика диаметром 5 или 10 мм по методу Бринелля на приборе ТШ-2М. Пределы измерений от 80 до 4500 НВ, испытательные нагрузки 1840; 2450; 9810; 29430 Н с продолжительностью выдержки 10–15 с. Для измерения диаметров отпечатков использовался отсчётный микроскоп МПБ-2.

3.8 Материалы, используемые при создании флюса

Материалы, используемые производстве можно разделить на две группы: металлические и неметаллические. К металлическим материалам относятся: проволока, металлические порошки. Неметаллические материалы – руды, минералы, концентраты, химикаты и др.

Металлические материалы.

Использовалась сварочная проволока марки Св-08, диаметром 3 мм, ГОСТ 2246-70, имеющая состав: С = 0,1масс. %; Si = 0,03 %; Mn =0,35–0,6 %; P и S не более 0,04 % каждого.

Исследование технологических свойств созданных сварочно-наплавочных материалов для автоматической сварки проводилось на подложках из низкоуглеродистой стали марки Ст.3, состав представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1– Состав стали марки Ст.3

Толщина металла подложки варьировалась в пределах от 5 до 10 мм.

Неметаллические материалы.

При создании новых сварочных материалов использовалось минеральное сырьё Дальневосточного региона, классифицируемое по своему влиянию на состав наплавленного металла как не легирующее.

Использовались: известняк Вяземского месторождения, гранит Корфовского карьера, мрамор месторождений, расположенных в Еврейской автономной области и флюорит, добываемый в Приморском крае. С целью разрушения органических флотоагентов порошок плавиково-шпатового концентрата прокаливался при температуре 550–600 ^оС.

Сыпучие и кусковые компоненты после дробления и сушки измельчались и разделялись на необходимые фракции по рекомендациям.

Для регулирования вязкости шлаковой ванны, увеличения степени ее неравновесности, очищения наплавляемого металла от вредных примесей, использовался плавиковошпатовый концентрат, выпускаемый Ярославским горнообогатительным комбинатом Приморского края, содержащий, массу, %: CaF₂–90,0; SiO₂–5,1; CaCO₃–3,2; S0,10; P0,01.

После дозировки компонентов в соответствии с рассчитанной рецептурой, сухая смесь шихты в течение часа подвергалась перемешиванию в смесителе типа "пьяная бочка". Затем смешивалась с жидким стеклом. Окончательная операция - прокалка, проводилась при температуре 300 °С в течение часа. Учитывая высокую гигроскопичность флюса, сразу после прокалки он использовался для наплавки или хранился в плотной таре, не пропускающей воздух и влагу при комнатной температуре.

3.9 Исследование состава микроструктуры и свойств наплавленного металла

В данном подразделе представлены результаты исследования наплавленных слоев на фрагмент оси вагона с использованием разработанных опытных флюсов, исследования касаются состава, структуры и свойства наплавленного слоя, сформированного на подложке из стали Ст.3. Наплавочный материал-проволока Св-08, стандартный флюс АН-348-А и опытные флюсы (образцы №: 1, 2, 3, 12, 13, 23, 123). Состав флюсов и твердость наплавленного металла приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Твердость и состав образцов

№ образца	Состав флюса	Твёрдость, НВ	Коэффициент износостойкости, Кизн.
1	Гранит 6 % + известняк 80 % + флюорит 14 %	137	0,95
2	Гранит 36 % + известняк 50 % + флюорит 14 %	143	1,11
3	Гранит 6 % + известняк 50 % + флюорит 44 %	143	0,98
12	Гранит 21 % + известняк 65 % + флюорит 14 %	111	1,1
13	Гранит 6 % + известняк 65 % + флюорит 29 %	121	1,06
23	Гранит 21 % + известняк 50 % + флюорит 29 %	170	0,95
123	Гранит 16 % + известняк 60 % + флюорит 24 %	156	0,99

После наплавки была произведена оценка наплавленного металла. Баллы за внешний вид и шлакоотделение сведены в таблицу 3.3. Формирование наплавленного валика и шлакоотделение оценивалось по пятибалльной системе: 1-очень плохо, 2-плохо; 3-удовлетворительно; 4-хорошо; 5-отлично. Химический состав наплавленного металла сведен в таблицу 3.4.

Характеристики

Список файлов ВКР