ДИПЛОМ- Цыпак А.А (1216393), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Основные структурные составляющие таких сплавов после наплавки: мартенсит (58...60 НRС); аустенит (35...40 НRС); перлит (50 НRС); аустенит и ледебурит (40...50 НRС); ледебурит и карбиды (60... 63 НRС); сорбит (50... 52 НRС).

Износостойкость наплавочных материалов существенным образом зависит от типа и количества карбидной фазы в сплавах. Карбиды способствуют также сохранению устойчивости начальной структуры сплава при эксплуатации, осложненной повышенной температурой.

2.3 Оборудование и материалы, используемые при разработке

флюс – пасты

2.3.1 Оборудование для сварки, наплавки и переплава

Для проверки работоспособности разрабатываемой флюс-пасты использовались электроды марки ОК-46 диаметром 4мм шведской фирмы ESAB. Электроды обладают сердечником из проволоки типа Св08 и обмазкой рутил-карбонатного типа. ОК46- универсальный электрод, обеспечивающий высокие свойства шва. Легко поджигается, в том числе и повторно. Хорош для прихваток, коротких и корневых швов. Широко применяется при сварке листов с гальваническим покрытием. Не чувствителен к ржавчине и поверхностным загрязнениям. Рекомендуется для сварки углеродистых конструкционных и судовых сталей. Химический состав наплавленного металла: C-0,08%, Si-0,3% Mn-0,4%. Предел текучести- 380 МПа, предел прочности- 470 МПа. По прочностным характеристикам соответствует типу Э46.

Для наплавки использовался инверторный сварочный аппарат фирмы ESAB, с пределом регулирования сварочных токов 10-300А . Режим наплавки 115-120 А и 18-20 В.

Перед наплавкой нанесённый слой пасты просушивался строительным феном. Температура воздуха на выходе фена 300 ^оС. Время сушки 3-5мин.

2.3.2 Оборудование для подготовки шихтовых материалов

Для размола и смешивания порошков шихты электродов 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.

2.3.3 Оборудование для металлографического анализа

При макроанализе сварных швов и валиков наплавленного металла использовался бинокулярный микроскоп МБС-9 с увеличением до ×100. 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 при увеличении до ×1000 и программно-аппаратного комплекса металлографического анализа «СпектрМет-5.6».

Микротвердость определялась на приборе ПМТ-3 с учетом рекомендаций по выбору нагрузки и времени нагружения. Измерения проводились в дифференциальных по цвету областях, расположенных в различных зонах образцов.

Подготовка и химическое травление образцов при анализах микроструктур осуществлялась по методикам, изложенной в /12/13/.

2.3.4 Оборудование для спектрального анализа

Элементный состав полученных материалов изучался с помощью рентгеновского спектрометра "Спектроскан МАКС-GV" и модернизированного стилоскопа типа СЛ-13.

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

2.3.5 Оборудование для анализа физико-механических и эксплуатационных свойств сплавов

Исследование твёрдости образцов полученных материалов и покрытий проводилось следующими способами:

– 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 отсчетный микроскоп МПБ-2;

– вдавливанием алмазного конуса с углом при вершине 120° или стального закаленного шарика диаметром 1,588 мм по методу Роквелла на приборе типа ТК-14-250;

Исследование полученных сплавов на износостойкость осуществлялось по стандартной схеме «вал-плоскость» (рис. 2.1,а) на машине трения ИИ-5018 (ОАО «Точприбор», г.Иваново) в условиях трения без смазки при нагрузке 500 Н в течение 1 часа, фиксировалась потеря массы испытуемого образца Δm_обр. Потеря массы исследуемых образцов сравнивалась с потерями массы эталонных образцов Δm_эт сталей, широко распространённых в машиностроении. Из стали 20ФЛ выполняются элементы автосцепного устройства локомотивов и вагонов, работающие в условиях интенсивного трения и высоких ударных и знакопеременных нагрузок.

Материалом контртела служила сталь 40Х, закалённая до HRC 41-43. На рис. 2.1,б показаны испытуемый образец и контртело.

а) б)

Рисунок 2.1 – Схема испытания на износостойкость: а- взаимное расположение и контртела при испытаниях; б- образцы и контртело.

2.4 Формирование состава флюс - пасты, технология проведения

эксперимента

Приготовление флюс - пасты производится в следующем порядке: заранее подготовленная сухая шихта смешивается со связующим веществом до нужной консистенции.

Перед нанесением флюс - пасты, поверхность для нанесения должна быть зачищена до чистого металла. Затем при помощи шпателя или иного инструмента равномерно накладываем флюс-пасту на зачищенную поверхность. Далее разравниваем флюс-пасту, формируя полоску. Избыток флюс-пасты, образовавшийся за пределами полоски, удаляем с обрабатываемой поверхности и особенно тщательно с кромок изделия, так как его наличие в изделие может привести к образованию дефектов (пор) в шве. После сушки феном, приступаем к наплавке.

Оптимальное соотношение компонентов было установлено экспериментально.

Свойства всех наплавочных материалов исследовали по одинаковой Технологии. Наплавку проводили в два слоя ( кроме обазца №1) электродами диаметром 4 мм ручной дуговой сварки на постоянном токе. Выбор двухслойного наплавленного металла определялся тем, что при наплавке в один слой еще очень сильно сказывается разбавляющее влияние основного металла, при наплавке в три слоя и больше увеличивается вероятность отколов и выкрашивания, особенно при ударе.

Наплавка производилась на пластины из стали Ст3 толщиной 5 – 8мм. Состав стали Ст3 приведён в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Химический состав в % материала стали 3 (Ст3)

Технология проведения эксперимента:

1. Очищаем металлическую пластину;

2. Сухую шихту смешиваем со связующим веществом (клей либо вода);

3. На очищенную металлическую пластинку наносим полученную пасту, слоем до 1-2 мм толщиной;

4. Размазываем по площади пластины;

5. Сушим строительным феном в течении 5-и минут;

6. После нанесения пасты и сушки, взвешиваем металлическую пластину;

7. Делаем наплавку поверхности 1-го слоя ручной дуговой сваркой, используя защитную маску, костюм и печатки, электроды ОК46- 4 мм;

8. После наплавки очищаем от шлака при помощи молоточка и металлической щетки;

9. После наплавки 1-го слоя взвешиваем металлическую пластину;

10. Наносим второй слой пасты примерно такой же толщины;

11. Взвешиваем металлическую пластину после нанесения второго слоя

пасты;

1. Производим наплавку 2-го слоя;

1. Производим наплавку 2-го слоя;

2. Очищаем от шлака;

3. После наплавки 2-го слоя взвешиваем металлическую пластину;

Составы концентратов приведены в таблице 2.3

Таблица 2.3- Состав легирующих концентратов

2.5 Методика постановки эксперимента

Для сокращения объёма поисковых и постановочных экспериментов используем широко известный метод планирования эксперимента, позволяющий оптимизировать состав шихты и выражать результаты на диаграммах «Состав-свойство».

Для создания легирующих композиций в качестве переменных добавляются восстановители, добавки, способствующие максимальному переходу легирующих элементов в наплавленный металл и т.д.

Входные параметры должны быть управляемым и непосредственно воздействовать на систему. Выходные параметры (параметры оптимизации- твердость, вязкость, износостойкость, относительное удлинение и др.) должны быть универсальными, иметь возможность выражаться одним числом, обладать физическим смыслом, существовать для различных состояний исследуемой системы и оценивать её действие в целом, а не отдельных её подсистем.

При решении задач оптимизации шихты электродных покрытий приемлемо использование алгебраических полиномов Шеффе, /5/, дающих возможность учёта значительного количества входных факторов без усложнения процедуры принятия решений.

В данном случае, поскольку число переменных значительно меньше, чем при разработке сварочных электродов или флюсов, применим симплекс-решётчатый план 3-го порядка, не требующий большого количества опытов, /13/14/.

Для системы с тремя входными(q=3) факторами полином и формулы для определения коэффициентов имеют следующий вид:

Характеристики

Список файлов ВКР