Восстановление изношенных элементов рабочих органов путевых (1220280), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Габаритные размеры, мм:

длина ...................................................... 2394

ширина......................................................1200

высота.......................................................1335

Масса общая, кг...................................................1584

2.3.1.2 Оборудование для металлографического анализа.

При макроанализе сварных швов и валиков наплавленного металла использовался бинокулярный микроскоп БМС-9 с увеличением ×100. Определялись виды изломов, наличие нарушений сплошности (рыхлоты, пористость, свищи, газовые пузыри и др.), межкристаллитную ликвацию, грубые неметаллические включения и т.д.

Исследование структуры полученных сплавов при микроскопическом анализе проводилось с помощью металлографических микроскопов ММР-2, ММУ-3 и агрегатного ЕС МЕТАМ РВ-22 при увеличениях до ×1000.

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.

2.3.1.3 Оборудование для химического и фазового анализов

Состав полученных материалов изучался с помощью рентгеновского анализатора "Спектроскан МАКС-GV 4071", микроанализатора "МАР-3", массанализатора "ЭМАЛ-2" и рентгеновского дифрактометра "ДРОН-3М" в Со К_-излучении, напряжении – 35 кВ, токе – 30 мА.

Подготовка образцов для исследований (рисунок 2.8) осуществлялась по стандартной технологии. Для шлифования поверхности использовалась шлифбумага с частицами карбида кремния различной фракции: от 70 до 20 мкм. Полирование проводилось на фетровой основе, пропитанной алмазной пастой с величиной частиц 14...0,25 мкм.

Исследование элементного состава полученных сплавов проводилось на растровом электронно-зондовом микроскопе IXA-810(IEOL, Япония) с приставкой электронно-зондового микроанализатора – рентгеновского спектрометра EDS (Великобритания) с волновой дисперсией. Разрешающая способность в режиме микроскопа составляет 60 , длина обнаруживаемых волн до 7,6 . Глубина поля 30 мкм (при увеличении Х1000), диапазон увеличения ×10...180000.

Рисунок 2.3 Растровый электронно-зондовый микроскоп IXA-810.

Рисунок 2.4 Образцы для исследования.

2.3.1.4 Оборудование для анализа физико-механических
и эксплуатационных свойств сплавов.

Исследование полученных сплавов на износостойкость осуществлялось по стандартной схеме «вал-плоскость» на машине трения ИИ-5018 (Рисунок 2.9) в условиях трения без смазки при нагрузке 1000 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. Коэффициент износостойкости рассчитывался относительно стали 20ФЛ по формуле: К_изн= Δm_эт. / Δm_обр.

Материалом контртела служила сталь 40ХН.На рис. 2.5,б показано взаимное расположение образца и контртела при испытаниях.

а) б)

Рисунок 2.5 Схема испытания на износостойкость: а – Машина трения; б – взаимное расположение образца и контртела при испытаниях.

2.3.1.5 Материалы, применяемые при производстве электродов.

В качестве материала сердечников плавящегося электрода применялась низкоуглеродистая сварочная проволока марки Св-08,(таблица 2.1).

Таблица 2.1 Химический состав стали сварочной проволоки

Исследование свойств созданных сварочно-наплавочных материалов для ручной дуговой, электрошлаковой сварки и переплава проводилось на подложках из конструкционной стали 20ФЛ (таблица 2.2).

Таблица 2.5 Химический состав сталей

В качестве раскислителей сварочной ванны применялся углерод в виде порошка графита.

При создании электродов использовалось минеральное сырье Дальневосточного региона.

После дозировки компонентов в соответствии с рассчитанной рецептурой, сухая смесь шихты в течение часа подвергалась перемешиванию.

Все партии электродов готовились методом окунания с нанесением трех - пяти слоев обмазки в зависимости от требуемой толщины. Окончательная операция - прокалка, проводилась при температуре 380...400°С в течение часа в печи ЭПСЭ-20/400.

Рисунок 2.6 Нанесение обмазки на электрод.

Рисунок 2.7 Электропечь сушки и прокалки электродов ЭПСЭ-20/400.

Рисунок 2.8 Низкоуглеродистая сварочная проволока марки Св-08.

2.3.1.6 Оборудование для сварки.

В качестве источников питания при проведении экспериментальных работ использовались трансформатор и выпрямители ВДГ 303-2 (Рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 Трансформатор и выпрямитель ВДГ 303-2.

Технические характеристики выпрямителя ВДГ 303-2:

Номинальное напряжение питающей сети, В 380

Номинальная частота, Гц 50

Номинальный сварочный ток , А, не менее 315

Номинальное рабочее напряжение. В, не менее 40

Пределы регулирования сварочного тока, А 50-325

Пределы регулирования рабочего напряжения, В 16-40

Первичная мощность, кВт, не более 21

Напряжение холостого хода, В, не более 60

Крутизна наклона внешних характеристик, В/А, не более 0,04

3. Методика исследований

Сварочная ванна при электрической сварке плавлением представляет сложную систему, состоящую из ряда выполняющих определенные функции подсистем, связанных между собой и окружающей средой интенсивным динамическим взаимодействием, обменом энергией, веществом и информацией. Аналитический подход к системе «технология - сварочная ванна» дает основание описать ее как S={P,V,Q}, где Р- способ (технология); V- сварочная ванна; Q- их взаимосвязи. В свою очередь, совокупность элементов структурных составляющих возможно представить в виде P={Э,M} и V={K,U,R,L}, где Э,М- электрические и механические параметры; К- капля электродного металла; U- расплавленная металлическая ванна; R- шлаковая ванна; L- газовая среда. Ведущая роль в системе, с позиций формирования состава и свойств наплавляемого металла, отводится жидкому шлаку и расплавленным основному и электродному материалам с определенным набором химических элементов (а₁, а₂, … а_n), активность которых зависит от температуры (Т) и времени (t) протекания реакций.

Процессы, происходящие в сварочной ванне, ещё более усложняются постоянно меняющимися её составом, наличием обратимых реакций, колебаниями электрических, механических, тепловых параметров и др., то есть реализуются процессы самоорганизации. Аналитически решить задачу легирования наплавленного металла для получения заданных свойств с использованием многокомпонентного минерального сырья существующими методами, основанными на анализе квазиравновесных физико-химических процессов (предполагающих достижение равновесия), не представляется возможным.

Для решения задач получения легированного наплавленного металла использовался динамический подход, в рамках которого предполагалось за счет задания начальных условий (формирование шихты флюса) и факторов, влияющих на поведение сварочной ванны (ток, напряжение, диаметр переплавляемой проволоки и др.) иметь представление о всех последующих состояниях системы.

В соответствии с тем, что динамические системы можно представить определенным видом математических моделей, отражающих мировоззренческий принцип детерминизма, то зная свойства уравнения можно не анализируя каждую из многочисленных подсистем считать задачу решённой, если она сводится к уравнению определенного вида.

Разработка шихты покрытий электродов базировалась на методологии, приведенной путём оптимизации комплексной функции С_i =f (х_1, х₂ …х_n), где С_i -свойства наплавленного металла; х₁, х₂… х_n - состав покрытий (рисунок 3.1).

Рисунок 3. 1 - состав покрытий электродов.

Объект исследования - сварочная ванна, рассматривался как сложная система, в которой множество элементов находятся между собой и окружающей средой в тесной взаимосвязи, т.е. влияние сварочной ванны на состав, структуру и свойства получаемого наплавленного сплава учитываются комплексно. Задача решалась экспериментально-статистическими методами, позволяющими при неполном знании механизмов явлений, происходящих в сложной системе, строить и анализировать математические модели, по результатам анализа которых прогнозировать свойства создаваемого материала.

Исследования проводились по трём основным направлениям:

- создание из минерального сырья Дальневосточного региона покрытий электродов, не легирующих наплавляемый металл и являющихся базовыми для получения легирующих;

- исследование и разработка легирующих флюсов и электродов с покрытиями, в которых в качестве легирующей составляющей используется минеральное сырьё, содержащее оксид циркония, без его глубокой технологической переработки;

- получение легированных цирконием сплавов с заданными свойствами с помощью созданных флюсов и электродов при электротермических технологиях.

Решение задачи создания электродов осуществлялось в соответствии с блок-схемой, представленной на рисунке 3.2 При постановке задачи преследовалась цель – разработка и получение сварочных швов и покрытий с высоким уровнем свойств при комплексном использовании минерального сырья Дальневосточного региона, обеспечивающего стабильные режимы сварки и наплавки.

В процессе выбора минерального сырья и разработки шихты покрытий предусматривалось решение двух основных задач:

- возможность замены привозных газо и шлакообразующих, стабилизирующих, раскисляющих и других составляющих электродных покрытий на местное минеральное сырьё;

- повышение уровня свойств наплавленного металла за счёт использования минерального сырья, содержащего оксиды циркония (цирконовый концентрат).

На данном этапе проводился анализ банка данных по минеральному сырью Дальневосточного экономического района и оценка возможности его использования для производства электродов с применением методов интерполяции, экстраполяции, подобия.

Характеристики

Список файлов ВКР