Восстановление изношенных элементов рабочих органов путевых (1220280), страница 7

4 Технологический расчет режимов электрической сварки и наплавки

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений с помощью межатомных или межмолекулярных связей в пограничном слое изделий. Ее преимущества перед другими видами соединений привели к широкому применению в промышленности и на транспорте, обеспечили ведущее место среди технологических процессов обработки металлов.

Все существующие способы сварки могут быть разделены на сварку давлением (холодная, трением, ультразвуком, взрывом, контактная, газопрессовая) и плавлением (электродуговая, плазменная, электрошлаковая, газовая, лазерная, электронно - лучевая и др.)

При повышении температуры в месте соединения увеличиваются амплитуды колебаний атомов, чем создаются предпосылки более легкого получения связи между соединяемыми деталями. Значит, чем выше температура нагрева, тем меньше давление требуется для сварки и, когда температура нагрева достигнет температуры плавления, то давление между свариваемыми изделиями не нужно. Таким образом, сварка плавлением осуществляется путем нагрева свариваемых кромок до температуры плавления без последующего их сдавливания.

В настоящее время из всех видов сварки наибольшее распространение получила сварка плавлением, в особенности электродуговая, которая широко используется при восстановлении деталей.

Постоянная нехватка запасных частей, их высокая стоимость являются серьезными факторами снижения работоспособности подвижного состава и технических устройств железнодорожного транспорта. Увеличение объема производства запасных частей ведет к значительному повышению трудовых и денежных затрат. Вместе с тем 50-70% деталей, выбраковываемых при первом капитальном ремонте узлов и механизмов, являются ремонтопригодными. Известно, что большинство деталей, забракованных по износу, теряют не более 1,5-2% исходной массы. При этом их прочность практически сохраняется. Следовательно, экономическая целесообразность восстановления с позиции материалоемкости очевидна.

Основная трудность, с которой сталкиваются специалисты при восстановлении деталей сваркой и наплавкой, это обоснование выбора наплавочного материала и источника питания сварочной дуги. Кроме того, при использовании режимов наплавки, не соответствующих рациональным, резко снижается работоспособность восстановленных изделий. Поэтому разработка рациональных технологических процессов сварки и наплавки, оценка их эффективности занимает значительное место в деятельности инженера - механика.

4.1 Подбор материала детали по химическому составу, и механическим свойствам

От качества металла, из которого изготовлены вспомогательные материалы зависит надежность, и срок службы подбойки. Изготавливаемые треугольники будут привариваться к подбойкам. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют стали общего назначения в настоящее время ис­пользуются главным образом стали марок: 40Х, 40ХН, 30ХМ, 35ХГСА.

Материал детали – 40ХН ГОСТ 4543-71

Параметры стали:

Модуль упругости нормальный: 200000 МПа

Плотность: 7710 кг/куб.м.

Таблица 4.1 Технологические свойства материала 40 ХН

Таблица 4.2 Химический состав в % материала 40ХН

4.2 Выбор заготовки, обоснование метода ее изготовления

Метод получения заготовки и величина припуска оказывают существенное влияние на материалоемкость и трудоемкость процесса изготовления деталей, точность и качество обработанных поверхностей, на величину амортизационных расходов и другие технико-экономические показатели в машиностроении.

Для изготовления деталей машин применяют заготовки, получаемые литьем, обработкой давлением (ковка, штамповка), отрезкой из сортового проката (круг, шестигранник, груба и т.д.), прессованием порошковой смеси, комбинированными методами (например, отрезка из сортового проката и сварка).

На выбор метода получения заготовки влияют материал детали, ее форма и размеры. Материал детали в ряде случаев является определяющим фактором при вы­боре метода получения заготовки, например, для деталей из чугуна и бронзы заго­товки получают литьем. Причем наибольшую точность и экономию металла обес­печивает литье в оболочковые формы и под давлением.

Наиболее рациональный метод получения заготовки при единичном производстве - выбор из сортового материала.

Заготовка будет получена резкой на гильотине из листового материала: полоса стальная (ГОСТ 103-2006, ТУ, ТС)

4.3 Выбор методов механической обработки, оборудования и инструмента

Выбор методов обработки осуществляется с учетом формы поверхностей детали, требований на отклонения размеров и шероховатости поверхностей.

Металлорежущие станки выбирают с учетом: принятого метода обработки поверхности (точение, шлифование, зубонарезание и т.д.); обеспечения требова­ний чертежа по точности формы и размеров, параметров шероховатости, располо­жения поверхностей (станки нормальной, повышенной и высокой точности); раз­меров обрабатываемой поверхности или габаритов детали (заготовки).

Выбор режущего инструмента производится с учетом вида выполняемой ра­боты и формы конструктивного элемента (обтачивания, растачивания, фрезерова­ния шпоночного паза и т.д.), а также размеров присоединительных мест для инст­румента на станке.

Необходимо привести обозначение режущего инструмента по стандартам и его основные размеры.

4.4 Выбор измерительного инструмента

Выбор измерительных средств производится с учетом допускаемых погрешностей измерения размеров по ГОСТ 8.051-73. Стандарт предусматривает значе­ния допускаемых погрешностей измерения в зависимости от допусков на обработ­ку поверхности и ее размеров. При отсутствии стандартов можно принимать вели­чину допускаемой погрешности измерения 30% от величины допуска на размер. Затем, с учетом формы контролируемой поверхности квалитета точности и допус­каемой погрешности измерения, выбирается инструмент.

Погрешность измерения выбранным инструментом должна быть равна или меньше допускаемой погрешности измерения.

Необходимо привести обозначение инструмента по стандарту, пределы из­мерения и точность отсчета.

Результаты выбора методов обработки, станков и инструментов сводятся в таблицу 4.3.

Рисунок 4.1 Заготовительная операция

Рисунок 4.2 Подготовительная операция

Рисунок 4.3 Шлифовальная операция

Рисунок 4.4 Сварочная операция

Таблица 4.3 Методы обработки, металлорежущие станки и инструмент

Продолжение таблицы 4.3

4.6 Свариваемость металлов и сплавов

При ремонте рабочих органов путевых машин сварке и наплавке подвергаются детали, изготовленные, в основном, из конструкционных низкоуглеродистых, средне- и низколегированных прокатных и литых сталей. Углерод и легирующие элементы, входящие в состав стали, оказывают существенное влияние на свариваемость и делят последнюю на четыре группы: хорошую, удовлетворительную, ограниченную и плохую свариваемость. Поэтому при разработке технологического процесса, прежде всего, нужно оценить свариваемость металла восстанавливаемого изделия и назначить (при необходимости) определенные операции, уменьшающие или исключающие отрицательное воздействие тех или иных компонентов на качество восстановленного слоя.

Свариваемостью называется сочетание технологических свойств металлов и сплавов, дающих возможность образовывать в процессе сварки или наплавки соединения и слои, которые по своим свойствам не уступают свойствам материала восстанавливаемого изделия.

Более всего на свариваемость оказывают влияние химический состав сплава, фазовая структура и ее изменения в процессе нагрева и охлаждения, физико-химические и механические свойства, активность реакций элементов и др.

В связи с тем, что параметров, характеризующих основной и присадочный (электродный) материалы, очень много, то свариваемость представляет комплексную характеристику, включающую чувствительность металла к окислению и порообразованию, соответствие свойств сварного соединения заданным эксплуатационным, реакцию на термические циклы, сопротивляемость образованию холодных и горячих трещин и т.д.

Из перечисленных параметров наиболее существенным при сварке и наплавке углеродистых и низколегированных сталей является сопротивляемость образованию трещин.

Характеристики

Список файлов ВКР