Диплом ПЗ (1229486), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

б) при одном и том же виде изнашивания количественное влияние нагрузки может существенно различаться в зависимости от условий трения и изнашивания.

В науке о трении и изнашивании различают следующие виды изнашивания: механическое, как результат механических воздействий; коррозийно-механическое, как результат механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим воздействием материала со средой. Разновидностью механического изнашивания является изнашивание при заедании, как результат схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности на другую и воздействия возникших неровностей на сопряжённую поверхность.

К коррозионно-механическому изнашиванию относят окислительное изнашивание, при котором преобладает химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой, и изнашивание при фреттинг-коррозии, возникающее при малых колебательных относительных перемещениях.

Характеристики изнашивания. Конечный результат изнашивания, проявляющийся в виде отделения или остаточной деформации материала, называют износом, а частицы материала, отделившиеся в процессе изнашивания - продуктами изнашивания. Количественными характеристиками процессов изнашивания являются скорость изнашивания – отношение износа ко времени, в течение которого он возник, и интенсивность изнашивания – отношение износа к пути, на котором происходило изнашивание, или к объёму выполненной работы. Свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определённых условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания, называют износостойкостью. Это свойство характеризует также относительной износостойкостью – отношением износостойкости испытуемого материала и материала, принятого за эталон, при их изнашивании в одинаковых условиях.

Методы определения износа. Износ оценивают:

1. по изменению массы образцов (весовой метод, пригодный для малых образцов);

2. по изменению линейных размеров, формы;

3. по накоплению продуктов изнашивания в масле, смазки;

4. по изменению размеров отпечатков на поверхности трения;

5. по изменению эксплуатационных свойств (например, по шуму);

6. по местному износу.

1.5. Обзор современных методов восстановления

1.5.1. Вибродуговая наплавка в жидкости

При этом способе качество наплавленного металла зависит от многих факторов и резко ухудшается при изменении режимов наплавки и химического состава электродной проволоки (рисунок 1.10). Поэтому даже при хорошо отлаженном процессе восстановления на деталях часто встречаются поры и трещины. Количество пор увеличивается по глубине слоя, поэтому восстановленные чугунные коленчатые валы шлифуют лишь до третьего ремонтного размера, а затем выбраковывают. Усталостная прочность деталей, восстановленных вибродуговой наплавкой в жидкости, снижается на 35-40% [6]. Однако благодаря двукратному запасу прочности в эксплуатации наблюдается незначительное количество их поломок. Но применение этого способа наплавки для восстановления чугунных коленчатых валов двигателей грузовых автомобилей из-за значительного снижения усталостной прочности становиться не приемлемым.

Рисунок 1.10. Схемы вибродуговой наплавки

1.5.3. Вибродуговая наплавка в водокислородной среде

При этом способе восстановления наплавленный металл имеет структуру троостита, переходящую в сорбитообразный перлит с твердостью слоя HRC 42-48. Такой металл по износостойкости уступает высокопрочному чугуну, тем не менее, коленчатые валы и другие детали восстановленные этим способом, обеспечивают срок службы двигателей соответствующий пробегу автомобиля 50-60 тыс. км. Сведений об усталостной прочности других деталей, восстановленных наплавкой в водокислородной среде, не имеется. В целом эксплуатационные свойства таких валов изучены не достаточно, но из-за низкой в сравнении с высокопрочным чугуном износостойкости наплавленного металла этот способ наплавки не может быть рекомендован к повсеместному использованию.

В общем объеме работ по восстановлению деталей на ремонтных предприятиях наплавка под слоем флюса составляет 32 % [2].

При такой наплавке в зону горения дуги (рисунок 1.11) подают сыпучий флюс, состоящий из мелких крупиц зерен.

Под воздействием высокой температуры часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку, которая надежно защищает расплавленный метал от действия кислорода и азота.

Рисунок 1.11. Принципиальная схема установки для вибродуговой наплавки

1.5.4. Наплавка под слоем флюса

Автоматическая наплавка эффективна в трех случаях, когда необходимо наплавить слой толщиной более 3 мм, глубокое проплавление нежелательно, т.к. оно увеличивает деформацию детали [1, 3] (рисунок 1.12).

Рисунок 1.12. Схема автоматической наплавки под слоем флюса: 1 -наплавляемая деталь; 2 - эластичная оболочка; 3 - бункер с флюсом; 4 - мундштук; 5 - электрод; 6 - электрическая дуга; 7 - шлаковая корка

Главным фактором, влияющим на глубину проплавления, является сила тока.

Влияние на глубину проплавления оказывает относительное размещение электрода и детали. В практике применяют наплавку углом вперед, при которой глубина проплавления меньше, чем при наплавке углом назад. Глубина проплавления также уменьшается с увеличением вылета электрода.

Качество наплавленного металла и его износостойкость зависят от марки электродной проволоки, флюса и режима наплавки. Сварочные наплавочные проволоки, применяемые при восстановлении коленчатых валов, сведены в таблицу 1.3.

Наплавочные флюса Ан-348, Ан-60 и другие содержат стабилизирующие элементы, но в состав флюсов не входят легирующие добавки, что не способствует повышению прочности и износостойкости наплавленного металла.

Наплавка под слоем флюса с последующей термообработкой обеспечивает стабильность структуры и твердость наплавленного металла восстанавливаемых коленчатых валов.

Таблица 1.3

Сварочные и наплавочные проволоки

В этом случае наплавляют пружинной проволокой II класса или проволокой Нп-30ХГС при режим:

- напряжение дуги 25 ÷ 30 В,

- сила тока 180 ÷ 220 А,

- шаг наплавки 4,6 м/об,

- скорость подачи проволоки 1,6 ÷ 2,1 м/мин [1].

Наплавленный металл обладает твердостью HRC 32…40 и легко поддается механической обработке.

Хорошие результаты дают применение порошковой проволоки [2].

1.5.4. Электроконтактное напекание порошка

Схема электроконтактного напекания металлических порошков на поверхности деталей разработана ЧИМЭСХ (рисунок 1.13).

Рисунок 1.13. Схема электроконтактного напекания металлических порошков на поверхности деталей: 1-наплавляемый слой; 2-ролик контактный; 3-порошок металлический;4-деталь

Оптимальные режимы напекания порошка, обеспечивающие сцепление в пределах 120…150 МН/м^2­­ лежат в пределах: по напряжению – 0,87÷1,35 В на 1 мм толщины слоя, по давлению - 40÷60 МН/м², по затратам энергии – 2,1 ÷3,2 Вт ч/г.

Пористость получаемого слоя на оптимальных режимах 8-12%, твердость 70…82 HRB.

Напекание порошка с повышенным содержанием углерода (С=0,84%) проводится по аналогии, что для порошка АП84. При этом сцепление слоя с металлом повышается до 220÷250 МН/м².

Напекание порошка Сормайт – 1 должно проводится при высоких удельных давлениях (60…80 МН/м²) и пониженных напряжениях (0,73…1,05 В на 1 мм толщины наплавленного слоя).

Основное влияние на качество слоя его сцепление с металлом оказывает скорость напекания, влияющая на температурный режим в процессе напекания.

При напекании на пониженных скоростях 0,12…0,17 м/мин, слой получается весьма плотным (пористость 6÷8%). При повышении скорости напекания на 0,25 м/мин пористость несколько возрастает до 10÷12%, а качество сцепления улучшается в результате уменьшения поверхности окисления детали и порошка в процессе нагрева и формирования слоя [1].

Напекание порошка ведется «узким» роликом 4 мм по винтовой линии или «широким» на всю поверхность напекания с учетом соблюдения вышеприведенных режимов [1, 3, 15].

1.5.5. Электрометаллизация

Металлизация - один из распространенных способов получения металлических покрытий поверхностей нанесением на эти поверхности расплавленного металла.

Сущность процесса в следующем: металл, расплавленный дугой, струей сжатого воздуха (давление до 0,6 МПа) покрывает поверхность восстанавливаемой детали. Процесс дуговой металлизации осуществляется специальным аппаратом – металлизатором (рисунок 1.14.).

Рисунок 1.14. Схема металлизатора: 1 – электродная проволока; 2 – сопло; 3 – провода от трансформатора; 4 – деталь

Аппарат действует следующим образом: с помощью роликов по направляющим наконечникам непрерывно подается две проволоки, к которым подведен электрический ток. Возникающая между проволоками электрическая дуга расплавляет металл. Одновременно по воздушному соплу в зону дуги поступает сжатый газ под давлением. Большая скорость движения частиц металла (120… 300 м/с) и незначительное время налета, исчисляемое тысячами долями секунды, обуславливает в момент удара его пластическую деформацию, заполнение частицами неровностей и пор поверхности детали, сцепление частиц между собой и с поверхностью, в результате чего образуется сплошное покрытие.

Толщина наплавляемого слоя от нескольких микронов до 10 мм и более.

Питание электрометаллизатора осуществляется либо от специальных трансформаторов с дополнительными отводами от витков вторичной обмотки, допускающие напряжение дуги 20 – 55 В (с промежутком через 4 – 5 В) при токе не менее 250 А.

Рекомендуемые материалы электродной проволоки: сталь 45, Нп – 30 ХГСА.

Металлизация обеспечивает высокую твердость напыленного слоя. Однако, применяя металлизацию, необходимо учитывать, что нанесенный слой не повышает прочности детали. По этому применять металлизацию для восстановления деталей с ослабленным сечением не следует. Кроме этого необходимо знать, что сцепляемость напыленного слоя с осн6овным металлом недостаточно [2, 3, 14].

1.5.6. Плазменное напыление композитных порошковых материалов

В специальных устройствах, называемых плазмотронами, плазмообразующий газ (аргон, азот, углекислый газ), протекая сквозь слой электрического разряда ионизируется и превращается в плазму. Рабочая температура струи достигает 7000 – 15000 0С.

Схема комбинированной плазменной наплавки проволокой с газопорошковой защитной средой показана на рисунке 1.15.

Рисунок 1.15. Схема плазменной наплавки: 1 - деталь; 2 - бункер; 3 - плазменная головка; 4 - источник питания; 5 – сварочная проволока

Характеристики

Список файлов ВКР