пояснительная записка (1220318), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

2.6 Сварочная проволока OK Tubrod 14.16

Самозащитная всепозиционная порошковая проволока используется для сварки тонких листов, состоящих из гальванизированных углеродистых и низколегированных сталей во всех пространственных положениях. При сварке этой проволокой на прямой полярности дуга горит устойчиво с наименьшим разбрызгиванием металла. Удаление шлака после сварки происходит без осложнений. Толщины до 1 мм могут быть легко сварены на токах до 40 А без риска прожога. Проволока наматывается на кассеты, диаметр проволоки 0,8 мм.

Механические свойства наплавленного металла: предел текучести > 420 МПа, предел прочности 510-640 МПа, удлинение 22 %.

3 СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ АВТОСЦЕПНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТИПА СА-3 ПУТЕМ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА

Для восстановления поверхности деталей используют традиционно, наплавку электродуговой сваркой и специальными электродами, плазменное напыление, наварку метала и т.д. В виду особенностей каждого из методов деталь претерпевает термодинамические нагрузки, способствующие изменению как структуры металла, так и ее геометрических размеров.

В процессе электродуговой сварки, возникают полости в шве навара металла, а если участок и вовсе представляет собой площадку значительно больше зоны наплавления электрода, тогда равномерное распределение металла и отсутствие дефектов не гарантированно и вовсе, что и можно наблюдать при ремонтных работах на множестве отремонтированных автосцепок.

По причине таких процессов при восстановлении оборудования традиционными методами зачастую невозможно и приводит к браку в производстве. Такие методы как электродуговой и электрошлаковый переплав, могут позволить решить поставленные задачи. Хотелось бы отметить и тот факт, что, при восстановлении поверхности плазменным напылением также возможно достичь качества и эффективности. Но проблема такого метода, а именно плазменного напыления заключается в сложности технологического оборудования и его эксплуатации, а режимы работы приводят к преждевременному износу.

Исследуя все более инновационные методы и процессы электрошлакового и электродугового переплава или отливки деталей, можно предложить и новое решение по ремонту этих же самых деталей. Причиной тому стоимость новых, а экономический анализ позволяет судить что отремонтировать деталь намного дешевле чем приобрести новую, тем более что износ мог не достичь критических показателей.

В данной главе будет описан новый способ по восстановлению автосцепного оборудования, где применен принцип нанесения материала и его дальнейшее доведение до жидкого состояния, в совокупности с электрошлаковым переплавом металла, позволят востановить не только поверхность, но и устранить дефекты более глубже в металле деталей, к примеру трещины, или полости. Также описаны результаты предварительных экспериментов по электрошлаковому переплаву в кристаллизационной ванне с применением вибрационного воздействия, и результаты полученных опытов. Эксперименты проводимые в лаборатории материаловедения не дают полного ответа на вопросы о природе протекающих при электродуговом переплаве процессах, но позволяют сформировать предположение для определения концепции будущего метода восстановления поверхности деталей автосцепного оборудования. Все перечисленные работы выполнялись в лабораториях института ДВГУПС, Института материаловедения ДВО РАН и ИТИГ ДВО РАН.

3.1 Оборудование и метод по восстановлению деталей автосцепного оборудования путем электрошлакового переплава

При выполнении исследовательской части данного дипломного проекта по восстановлению поверхности деталей автосцепного оборудования типа СА-3, были сформулированы следующие основные задачи:

- разработка метода восстановления деталей СА-3 исходя из сравнения уже с существующими методами восстановления;

- разработка эргономического и технологического подхода при разработке метода восстановления;

- проектирование и эргономика оборудования на участке по восстановлению;

- внедрение в метод инновационных способов восстановления деталей в машиностроительной отрасли.

При подходе по решению поставленных задач был определен вариант способа восстановления металла на поверхности детали. Такие методы, где для восстановления слоя металла используют сварку стал электродуговой и электрошлаковый переплавы. В промышленности такие методы достаточно распространены и применяются повсеместно. В ремонтном вагонном депо этот метод достаточно широко применятся.

Но важным недостатком является качество восстановления уже известных способов. Пустоты, разница по твердости, зашлакованность наплавленного метала приводит к ухудшению свойств детали и как правило предварительному износу, тем самым уменьшая жизненный цикл детали.

3.1.1 Внешний вид кристаллизатор и процессы электрошлакового переплава

Для исследования возможности восстановления поверхности деталей ЭшП (электрошлаковый переплав) и ЭдП (электродуговой переплав), в качестве восстанавливаемого объекта была взята автосцепка типа СА-3. Возможность восстановления была теоретически промоделирована в среде SolidWorks 2013, а именно создана его 3-х мерная модель. Предположения о возможности восстановления деталей СА-3 способами ЭшП и ЭдП, были сделаны в ходе модельных экспериментов, где был использован кристаллизатор, показанный на рисунке 3.1. Оборудование расположено в лаборатории материаловедения ДВГУПС. Кристаллизатор набран из двух, отлитых из меди, половинок. В каждой половинке выполненной в виде полуцилиндра проточены каналы для подвода и отвода охлаждающей жидкости, при проведении температурных процессов.

Для эксперимента была использована силовая питающая установка – выпрямитель ВДМ-6303С. Поэтому при проведении экспериментов использовался постоянный ток с напряжением порядка 400 В.

Также использовалась сварочная проволока серии СВ-08А сечением 4 мм. Сварочная проволока загонялась в бобину (бухту), и пропускалась через роликовые механизмы, направляющие проволоку. По ходу движения проволока подавалась через медную трубку (латунную) и через медный наконечник в полость кристаллизатора.

Процесс электрошлакового плавления заключается в расплавлении проволоки до жидкого состояния, после наполнения на дне жидким расплавом порядка 1/10 объёма кристаллизатора, туда засыпается флюс с легирующим для нас элементом. По мере наполнения жидким расплавом нижние слои металла постепенно начинают застывать (рисунок 3.2).

В процессе плавления дуга в слои флюса устойчива и процесс идет непрерывно на одном режиме работы. До остановки электродвигателя, подающего проволоку, режим подачи составлял порядка 15–­­­­25 мм/с.

В нашей работе не преследовалась идея получения металла с некоторыми измененными свойствами, полученными от легирования как-либо элементом. Поэтому в данной работе результатов свойств и химического состава материала нет.

Целью было промоделировать процесс наплавления и по результатам полученных образцов выяснить возможность интеграции метода в наших условиях. На рисунке 3.3, показана схема расположения слоев материала, где верхний слой представлен расплавленным флюсом, от него следующий слой, это слой расплавленного металла. Температура расплава достигала порядка 1400 – 1900 К, в связи с чем, использование флюса наиболее целесообразно, и предотвращает разбрызгивание метала из-за образованной разницы температур. Так температура внешней поверхности тигля в процессе работы достегала 80–110 ⁰С. А температура воды на выходе составляла порядка 50–85 ⁰С, при первоначальном входном показателе в 3–6 ⁰С.

3.1.2 Результаты экспериментов

Дальнейшее применение в нашей модели полученных данных, крайне важно так как этот принцип будет также применен и в смоделированном примере технологии по восстановлению поверхности деталей СА-3.

Так на схеме, изображенной на рисунке 3.3, изображен процесс восстановления поверхности детали с элементами в виде неплавящихся электродов, внедренных в процесс для поддержания температуры плавления.

В эксперименте нами был добавлен флюс для легирования металла и предотвращения разбрызгивания и выноса материала из тигля, то и в модели целесообразно применить полученный навык для разрабатываемого процесса.

После окончания процесса электрошлакового переплава, полученный слиток, не вынимаясь из кристаллизатора. В течении часа он остывал при комнатной температуре порядка 28 ⁰С.

Далее образец делился в даль и исследовался на структуру. По структурам полученного материала видно, что процесс электрошлакового переплава позволяет достичь равномерной и четкой структуры которой не найти при восстановлении электрической дугой. Отсутствуют переходы зон, зашлакованности, раковины и полости.

Также дополнительно можно использовать такие средства как вибрационное воздействие, флюсы и т.д.

Еще один фактор влияющий на четкость получения равномерной структуры, это температура между границами соприкосновения металла кристаллизатора и расплава. В процессе плавления там протекают такие физические процессы как конвекция материала и электромагнитное воздействие, но последний нас мало интересует, так как для изучения электромагнитного влияния на процессы плавления, необходимы дополнительные исследования.

Но влияние температурных показателей на качество необходимо учитывать, в связи с чем предполагается регулировать подачу охлаждающей жидкости в зону процесса, дабы сгладить переход. В виду чего уменьшиться и скорость перемешивания материала.

Также важно отметить показатели твердости для полученного образа, где они варьировались в пределах 45–60 кгс/мм². Содержание углерода составляло порядка 0,08 % по массе, в виду малого его содержания в сварочной проволоке. Также содержание углерода можно увеличить, используя присадки к основному составу флюса, добавляя к примеру графит или уголь.

Характеристики

Список файлов ВКР