Восстановление изношенных элементов рабочих органов путевых (1220280), страница 8

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

Текст из файла (страница 8)

Горячие трещины чаще всего возникают при ослаблении деформационной способности металла из-за появления в структуре легкоплавких хрупких эвтектик, дефектов кристаллического строения, внутренних и внешних напряжений.

Вероятность появления при сварке или наплавке горячих трещин можно определить по показателю Уилкинсона (H.C.S):

(4.1)

Условием появления горячих трещин является Н.С.S. > 2. Так, например, при обычной сварке низколегированной стали трещины начинают возникать при Н.С.S. = 4.

Сталь подбойки 35хм - Сталь жаропрочная релаксационностойкая

Дополнение: Сталь хромомолибденовая

Таблица 4.4 Химический состав в % материала 35ХМ

Холодные трещины чаще всего возникают из-за закаливаемости стали при быстром охлаждении и насыщении металла шва и зоны термического влияния водородом. Они, как правило, зарождаются по истечении некоторого времени после сварки и наплавки и развиваются в течение нескольких часов или даже суток.

Для оценки склонности металла к появлению холодных трещин чаще всего используется углеродный эквивалент, которым можно пользоваться как показателем, характеризующим свариваемость, при предварительной оценке последней. Для этой цели имеется ряд уравнений. Наиболее распространенным и приемлемым для сталей, используемых на подвижном составе, является следующее:

; (4.2)

Для стали 35ХМ:

В таблице 4.5 приведена свариваемость в соответствии с величиной Сэ и меры по предотвращению или уменьшению вероятности появления трещин.

Таблица 4.5 Свариваемость стали 35 ХМ в соответствии с величиной Сэ.

Оценка свариваемости по показателю Сэ указывает на склонность стали к появлению холодных трещин, необходимо предусмотреть предварительный подогрев детали, для этого спроектирован кантователь для переворачивания (кантовки) подбоек при их наплавке. Температуру подогрева, °С, можно определить по формуле

(4.3)

где С_об - общий углеродный эквивалент,

(4.4)

где δ - толщина металла свариваемой детали, мм.

Тогда:

° С

Температура подогрева для материала сталь 35 ХМ будет составлять 226,7° С.

4.7 Подготовка к сварочно-наплавочным работам

При сварочно-наплавочных работах, подготовительные операции заключаются в следующем: зачистке мест сварки или наплавки металлическими щетками; удалении загрязнений, ржавчины, остатков масел. При наличии на детали отверстий, шпоночных канавок их необходимо закрыть пробками или временными шпонками из малоуглеродистой стали. Шпонки следует укладывать на асбестовые прокладки толщиной 2–3 мм. Пробки и временные шпонки должны выступать над поверхностью детали на 1–2 мм. Недопустима постановка медных и графитовых пробок. Разрешается забивка отверстий асбестом.

Концы трещин выявляются нагревом газовой горелки, накерниваются и производится их засверловка.

Подготовку кромок под сварку следует выполнять механической обработкой (на токарном или строгальном станке, фрезерованием, пневматическим или ручным зубилом, крейцмейселем и др.). При подготовке кромок деталей из малоуглеродистой стали разрешается использование газовой резки с последующей механической зачисткой поверхности реза до получения чистого металла. При подготовке газовой резкой кромок на деталях из сталей, содержащих углерода более 0,3%, поверхность реза необходимо обработать механическим способом на глубину не менее 3 мм.

При выборе формы разделки кромки (рисунок 4.5) следует иметь ввиду, что наиболее экономичной формой является I-образная без скоса кромок. В сравнении с V-образной более экономичными являются К- и Х-образные двухсторонние. Однако они могут быть реализованы при возможности доступа к обеим сторонам детали.

а) I-образная (без скоса кромок), односторонний стыковой шов;

б) то же с металлической (остающейся) подкладкой 1;

в) I-образная (без скоса кромок), двухсторонний стыковой шов;

г) V-образная, стыковой шов с подваркой (2) корня шва;

д) V-образная многопроходной стыковой шов (цифры указывают номер прохода – слоя);

е) Х-образная, двухсторонний стыковой шов;

ж) угловой шов (без скоса кромки вертикального элемента);

и) расположение валиков при наплавке (наплавленный металл (наплавленный металл заштрихован, пунктиром показана первоначальная разделка кромок соединяемых элементов)

Рисунок 4.5 Размеры и форма разделки кромок и сварного шва.

Площадь поперечного сечения шва определяется геометрическим расчетом. При этом высота усиления шва hв, при сварке, назначается в пределах 0,1÷ 0,3 толщины металла детали , а при заварке трещины –0,2 ÷ 0,3 от глубины трещины. Размеры валиков при ручной дуговой сварке рассчитываются по формулам b = (2÷4)d_э, hв = (0,8÷ 1,2)d_э, где d_э – диаметр электрода.

При многопроходной заварке трещины сечение первого слоя не должно превышать 0,3 ÷0,35 см² и может быть определено по формуле:

F₁ = (6 ÷ 8) d_э= 6·5=0,3см² (4.5)

При многослойной наплавке наложение последующих слоев необходимо проводить после полного остывания предыдущих и зачистки последних до металлического блеска.

4.8 Выбор источника питания

Сварочная дуга является мощным дуговым разрядом в ионизированной среде газов и паров металла. Характеристиками дуги являются ее ток Iд и напряжение Uд. Статическая вольтамперная характеристика дуги (рисунок 4.6) показывает зависимость Uд = f(Iд) при Iд = const. Она имеет три характерных участка: падающий I, жесткий II и возрастающий III.

Крутопадающая характеристика дуги (участок I) бывает при плотности тока не более 10–12 А/ мм2. При увеличении Iд увеличиваются поперечное сечение столба дуги и электропроводность, причем увеличение последних идет с некоторым опережением роста тока дуги.

Рисунок 4.6 Статические вольт-амперные характеристики дуги.

Поэтому на участке напряжение дуги при увеличении тока падает. При дальнейшем увеличении Iд (участок II) пропорционально ему растут площадь поперечного сечения и плотность тока. В связи с этим напряжение дуги остается практически неизменным. Такое состояние характерно для дуг с плотностью тока 12÷80 А/мм2, т.е. практически во всем диапазоне режимов сварки штучными электродами, неплавящимися электродами и под флюсом.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах на форсированных режимах под флюсом (когда плотность тока более 80 А/мм2), при увеличении Iд, резервы роста сечения столба дуги исчерпаны, поэтому он сжимается и вызывает увеличение напряжения Uд. На таких режимах статическая характеристика дуги (участок III) становится возрастающей.

В процессе сварки дуга и источник ее питания образуют взаимосвязанную систему. Устойчивость горения дуги и стабильность режима сварки зависят как от условий существования дугового разряда, так и от свойств и параметров источников питания и, в первую очередь, от внешней характеристики источника.

Внешней характеристикой источника питания сварочной дуги называется зависимость между

напряжением на его зажимах Uип и током Icв, протекающим в сварочной цепи при нагрузке, т.е.

U_ип=f(I_cв) (4.6)

Существуют следующие внешние характеристики источников питания: падающие, пологопадающие, жесткие, возрастающие (рисунок 4.7).

1 – падающие; 2 – пологопадающие; 3 – жесткие; 4 – возрастающие

Рисунок 4.7 Внешние характеристики источников питания.

Установившийся режим работы системы определяется точкой пересечения (рисунок 4.8) внешней характеристики источника 1 и вольт-амперной характеристики 2 дуги, т. е. для нормального протекания процесса сварки необходимо равенство напряжений на дуге и клеммах источника питания (Uд = Uип). Однако устойчивое ее горение будет при токе, соответствующем точке В. Ток, соответствующий точке А (IA), является током зажигания дуги. После появления последней, он автоматически повысится до рабочей величины Iв.

Выбор источника питания сварочной дуги по типу внешней характеристики производится в зависимости от способа сварки.

Если форма характеристики дуги падающая, то внешняя характеристика источника питания (рисунок 4.8) должна быть более крутопадающей.

IA – ток зажигания дуги; IB – ток устойчивого горения дуги

Рисунок 4.8 Внешняя характеристика источника питания и вольт-амперная характеристика дуги.

При жесткой характеристике дуги характеристика источника должна быть пологопадающей или жесткой, но в меньшей степени, чем характеристика дуги. И при возрастающей, вольт-амперной

характеристике дуги принимается источник питания с жесткой или слегка возрастающей характеристикой.

При ручной сварке, как правило, наблюдаются значительные колебания длины дуги, а соответственно и напряжения на дуге, но режим сварки при этом должен быть стабильным. Значит в этом случае, чем круче характеристика источника питания, тем более устойчива дуга, т.е. тем меньше изменение тока при изменении длины дуги.

При автоматической сварке плавящимся электродом происходит саморегулирование, при котором длина дуги после ее изменения восстанавливается автоматически за счет изменения тока и соответственно скорости плавления проволоки. Явление саморегулирования наиболее сильно проявляется при повышении плотности тока в электроде и уменьшении крутизны внешней характеристики источника питания.

1 – вольтамперная характеристика дуги; 2,3,4,5 – внешние характеристики источников питания

Рисунок 4.9 Характеристики системы “дуга – источник питания”.

Характеристики

Список файлов ВКР