ВКР-Сварка и наплавка Выхристюк Д.В. 155 группа (1212659), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Рисунок 1.5 - Среднестатистическая степень износа деталей автосцепки грузового вагона

Ежегодно в депо восстанавливается примерно одинаковое количество автосцепных устройств (рисунок 1.6). Причем загруженность депо, выполняющих ремонт грузовых вагонов, в 3 раза выше. Это объясняется не только большим количеством обслуживаемых грузовых вагонов, но и тем что пробег грузового вагона перед деповским ремонтом составляет 160 тысяч километров либо «по потребности».

Рисунок 1.6 - Статистика восстановления автосцепок с 2010 - 2014 год в ВЧДР-2 ДВЖД.

Восстановить первоначальные размеры деталей, работоспособность которых нарушена естественным износом или деформацией, можно двумя принципиальными путями [7]:

а) изменением первоначального размера детали с одновременным получением нормальной геометрической формы, что достигается, как правило, механической обработкой поврежденных поверхностей;

б) восстановлением альбомных размеров и формы детали. В по­давляющем большинстве случаев изношенные или поврежденные части деталей восстанавливают наращиванием тем или иным способом, а за­тем подвергают механической, тепловой или хи­мико-термической обработке.

Существует два способа восстановления работоспособности деталей и узлов: первый способ связан с заменой изношенных деталей на новые, что не всегда оправдано, потому что чаще всего выбраковываемые по износу детали теряют не более 2% своей первоначальной массы, при одновременном сохранении своих прочностных характеристик. Поэтому получил широкое распространение второй способ, основанный на восстановлении изношенных деталей различными методами.

Технология восстановления должна обеспечивать надежное сцепление наносимых слоев с основой детали, заданные физико-механические свойства, шероховатость поверхности и т.д.

1.2 Анализ способов восстановления и упрочнения изношенных деталей вагона

1.2.1 Классификация способов сварки и наплавки

Сварка — это технологический процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей.

Сварку разделяют по следующим признакам:

- физическим — форма энергии, используемая для образования сварного соединения, определяет класс сварки (плавление, давление), вид источника энергии, непосредственно применяемого для образования сварного соединения, определяемого видом сварки;

- техническим — способ защиты металлов в зоне сварки; непрерывность процесса сварки; степень механизации процесса сварки;

- технологическим — устанавливают для каждого вида сварки отдельно.

Для восстановления узлов и деталей механизмов наиболее эффективными способами сварки и наплавки являются

- сварка плавлением: дуговая (покрытым электродом, под флюсом, в среде защитных газов, порошковой проволокой); электрошлаковая; литейная; электроннолучевая; термитная; индукционно-металлургическая; газовая; газопорошковая.

- сварка давлением: контактная, трением, взрывом, газопрессовая.

1.3 Способы восстановления изношенных деталей

1.3.1 Наплавка

Наплавка — это процесс нанесения на поверхность детали металла или сплава, который расплавляется на небольшую глубину. Плавление достигается за счет высокой температуры электрической дуги (электрическая сварка и наплавка) или тепла, образующегося при сгорании ацетилена, природного газа и др. в струе кислорода (газовая сварка и наплавка).

Для восстановления деталей вагона наплавкой следует использовать материалы, приведенные в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Материалы для восстановления деталей грузовых вагонов электродуговой наплавкой

Сварочно-наплавочные технологии получили широкое распространение на предприятиях железнодорожного транспорта, так как они позволяют получать покрытия большой толщины с высокими физико-механическими свойствами. Данный способ обладает высокой производительностью, дает возможность для легирования наносимого слоя в широких пределах.

Из всех перечисленных видов восстановления наибольшее распространение получили электротермические способы (сварка и наплавка), причем преобладает сварка плавящимся электродом.

1.3.2 Ручная дуговая сварка

Выполняется человеком с помощью инструмента, получающего энергию от специального источника, она выполняется электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом.

Рисунок 1.7 – Ручная дуговая сварка

- сравнительное низкое качество наплавленного металла по причине слабой защиты сварочной ванны;

- большая вероятность возникновения непроваров, подрезов и других дефектов, зависящих от квалификации сварщика;

- потери присадочного материала.

А также рядом достоинств:

- возможность сварки в любых пространственных положениях;

- формирование швов любой формы;

- универсальность и мобильность оборудования.

1.3.3 Дуговая сварка под слоем флюса.

Рисунок 1.8 – Дуговая сварка под слоем флюса

При дуговой сварке под флюсом горение дуги происходит под слоем защитного флюса. Сварку выполняют установками автоматизированной сварки: возбужде­ние дуги, подача электродной проволоки или приса­дочного металла и относительное перемещение дуги и изделия осуществляются механизмами без непосред­ственного участия человека по заданной программе. Сварочная дуга расплавляет основной металл изде­лия, проволоку и флюс, образуя сварочную ванну, по­крытую слоем расплавленного флюса. Горящая под флюсом дуга надежно защищена слоем флюса от воз­духа и не видна сварщику. Производительность дуговой сварки под флюсом значительно выше ручной за счёт применения больших сварочных токов, в результате чего масса наплавленного металла в единицу времени в несколько раз больше, чем при ручной дуговой сварке покрытыми электродами.

1.3.4 Дуговая сварка в защитном газе

Вид сварки, при которой дуга и расплавленный металл, а в некоторых случаях и остывающий шов для предохранения от контакта с воздухом находятся в защитном газе, подаваемом в зону сварки с помощью специальных устройств. Наибольшее распространение получили аргонодуговая сварка и сварка в среде углекислого газа. Аргонодуговая сварка проводится в среде инертного газа аргона плавящимся или не плавящимся вольфрамовым электродом (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 – Аргонодуговая сварка

Сварку в углекислом газе производят обычно плавящимся электродом, который представляет собой тонкую проволоку, подаваемую по шлангам вместе с газом через горелку в зону сварки специальным механизмом (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 – Сварка в среде углекислого газа

1.3.5 Электрошлаковая сварка

Разработана и внедрена в производство Институтом электросварки им. Е. О. Патона (рисунок 1.11). Эта сварка представляет собой (бездуговой процесс) плавления, сущность заключается в том, что используется тепло выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Ее применяют для соединения стальных деталей толщиной от 25 – 30 до 1000 мм и более, расположенных в вертикальном или наклонном до 30° положении.

Рисунок 1.11 – Электрошлаковая сварка: 1 – сварочная проволока; 2 – электродный шлак; 3 – образуемый шов; 4 – сварочная ванна; 5 – перегородки.

Сварка с принудительным формированием шва по способу удержания расплавленного металла от вытекания похожа на электрошлаковую сварку, однако при этом виде сварки идет дуговой процесс, а не электрошлаковый. Сварка производится на автоматизированных сварочных установках и возможна во всех положениях. При сварке применяют порошковую проволоку, которую изготовляют из тонкой стальной ленты, одновременно заполняемой порошком-флюсом и сворачиваемой на специальном станке обжимающими роликами.

1.3.6 Газовая сварка

Сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемых с помощью горелки (рисунок 1.12).

Рисунок 1.12 – Газокислородная сварка

Для сварки применяют горючие газы, чаще всего ацетилен (С2Н2) или его заменители – пропанобутановые смеси, природный газ, водород, коксовый и другие газы, а также горючие жидкости (бензин, керосин). Высокая температура сварочного пламени достигается сжиганием горючего газа или паров жидкости в кислороде.

1.3.7 Контактная сварка

Сварка с применением давления, при которой используется тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Этот вид сварки, в свою очередь, подразделяется на несколько видов: точечная контактная сварка, рельефная сварка, шовная контактная сварка, стыковая контактная сварка оплавлением и контактная сварка сопротивлением.

1.3.8 Плазменная сварка и наплавка

Плазма это ионизированный газ, который приобретает электропроводность вещества, находящегося в конденсированном состоянии. Такое состояние вещества (в нашем случае сжатого ионизированного газа) называется четвертым агрегатным состоянием в отличие от твердого, жидкого и газообразного состояний. Физическое понятие «плазма» было впервые предложено И. Лэнгмюром в 1923 году.

Ионизация — это превращение нейтральных частиц (молекул, атомов) какой-либо среды в частицы, способные нести положительный или отрицательный заряд. Ионизированный газ приобретает свойства плазмы, когда степень ионизации газа становится достаточно высокой и увеличивающееся количество заряженных частиц приводит к новому качеству вещества.

В рассматриваемом случае плазма — это сжатый столб электрической дуги, возникающий, когда поток какого-либо газа (преимущественно аргона — инертного, водорода, азота— активных) направляется в зону электрической дуги через небольшое отверстие сопла плазмообразующего устройства (плазмотрона), охватывая и сжимая дугу (рисунок 1.13).

Рисунок 1.13 – Схема работы плазмотрона

Температура дуги при этом может достигать 30 000°С и выше, тогда как в обычных условиях 2400 - 2600 °С и максимум при угольном электроде 3900°С (на аноде).

Плазменная сварка, резка и наплавка особенно оправдывают себя при обработке исключительно твердых жаропрочных и высоколегированных сталей и сплавов.

Плазменная наплавка присадочной проволокой может осуществляться: дугой прямого действия, когда она горит между неплавящимся электродом и изделием (см. рисунок 1.13); независимой дугой (дугой косвенного действия), когда она горит между электродом плазмотрона и токоведущей присадочной проволокой; комбинированным способом, когда горят обе дуги. Выбор способа наплавки определяется допустимой степенью проплавления металла изделия, например, дуга прямого действия используется при восстановлении изношенных поверхностей и наплавке массивных изделий. Все способы наплавки могут выполняться как на прямой, так и на обратной полярности. Обратная полярность предпочтительнее. Присадочная проволока и поверхность наплавляемого изделия должны быть чистыми. Проволока подвергается травлению, поверхность очищается любым механическим способом и обезжиривается.

Плазменная установка состоит из станины, передвижной стойки с плазмотроном и механизмом для его перемещения и качения, системы коммуникаций для подачи тока, плазмообразующего и защитного газа и охлаждающей воды, механизма вращения изделия, если наплавляются цилиндрические поверхности, гнезда для кассеты с присадочной проволокой и механизма ее подачи в зону плазменной дуги, источников питания установки.

К недостаткам плазменной технологии относятся частый выход из строя плазмотронов, их вольфрамовых наконечников, обилие вредных испарений в окружающую среду.

1.4 Способы упрочнения трущихся поверхностей

Для повышения сроков службы интенсивно изнашиваемых поверхностей в процессе эксплуатации, применяются следующие методы упрочнения:

- Износостойкая наплавка, выполняемая специальными электродами марок УОНИ-13/85У, ОЗН-400 и другими, порошковой проволокой ПП-Нп-19СТ. Твердость наплавленного слоя повышается до 400 - 420 НВ, что позволяет в 2 - 2,5 раза увеличить срок службы деталей.

- Закалка с отпуском. Закалке подлежат упорные плиты (сталь 45) и замыкающая поверхность замка автосцепки (после закалки замка шип отпускается путем нагрева его га­зовой горелкой до вишневого цвета).

- Индукционно-металлургический способ. Сущность способа: обрабатываемая деталь нагревается в индукторе тока­ми высокой частоты до температуры 1200—1500°С, затем на ней расплавляется специальная присадка в виде порошка на основе железа марок УС-15, ЛГС-1 или УС4-30, УС4-31, создающая после сплавления с основным металлом износостойкую поверхность.

- Контактно-дуговой способ. Сущность способа заключается в переносе на упрочняемую поверхность детали (например, замка автосцепки) посредством электрической дуги износостойкого слоя металла специального электрода. Электроды изготавливаются из высокоуглеродистой стали, напри­мер хромистой подшипниковой стали ШХ-15, ШХ-15СТ, или из углеродистого материала (угольно-графитовые электро­ды). Наплавка производится при постоянном токе обратной полярности.

Характеристики

Список файлов ВКР