14552 (585498), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

За найближчий розв’язок оберненої задачі [62] приймаються величини, що забезпечують найменше значення функціонала. Підставивши ці величини у відповідні формули (2.12) отримаємо розподіл залишкових напружень у зварному коловому з’єднанні із аустенітним швом для конкретного випадку.

Із застосуванням розробленого математичного апарату проводилось дослідження напруженого стану відремонтованих дисків сошника зернових сівалок [57].

Відновлення зовнішнього діаметра дисків передбачає приварювання до базової деталі чотирьох секторів, виготовлених із неремонтнопридатних дисків, коловим швом із подальшим виконанням прямолінійних для з’єднання секторів між собою (рис.2.10).

Рис.2.10 Розподіл залишкового напруженого стану у відремонтованому диску

Таким чином, технологічні умови відновлення диска є такими, що залишкові напруження, обумовлені зварюванням будуть циклічно симетричними з періодом . Тому для їх відшукування потрібно було би розв’язувати неосесиметричну задачу. Далі з урахуванням того, що інформацію про величину ми отримуємо експериментальним шляхом, для точного визначення компонент тензора напружень та будуємо розв’язок осесиметричної задачі і використовуємо експериментальні дані в перерізах, де напруження є максимальними (рис.2.10). Таким чином, в перерізах зварного з’єднання, обчислені на основі розв’язку залишкові напруження дещо перевищують дійсні напруження, що при розрахунку довговічності диска підвищує його коефіцієнт запасу його міцності.

Отже, розроблений математичний апарат та доступні експериментальні дані дають змогу враховувати реальний стан експлуатації деталі (зміну поля напружень внаслідок техногенного чи природного впливу) та отримати величину напружень у будь-якій точці зварного з’єднання коловим швом тонколистової дискової деталі, що виготовлена із високовуглецевої чи легованої сталі і обмежена радіусом.

Висновки до другого розділу

Визначено рівень допустимих напружень та мікроструктуру робочої ділянки, які забезпечують необхідну стійкість відремонтованого диска до абразивного зношення.

Розроблено математичну модель, яка адаптує експериментально-розрахунковий метод визначення залишкових напружень для колового з'єднання при зварюванні дискової деталі із сталі 65Г із урахуванням краєвих умов та структурних перетворень в зоні термодеформаційного впливу.

Вперше запропоновано функцію , що описує поле пластичних деформацій при зварюванні обмеженої радіусом пластини з отвором із сталі 65Г коловим швом із структурою аустеніту.

Із врахуванням особливостей неруйнівного експериментального методу визначення характеристик напруженого стану і засобу вимірювання запропоновано функціонал, мінімізація якого дає змогу визначити параметри поля пластичних деформацій і розрахувати залишкові напруження у довільній точці колового зварного з'єднання відремонтованого диска сошника зернової сівалки.

Розділ 3. Програма і Методика проведення досліджень

3.1 Моделювання властивостей дискової робочої ділянки

Для забезпечення необхідного рівня напружень стиску у робочій ділянці та мікроструктури шва, яка схильна до деформаційного зміцнення, із застосуванням методу математичного планування дворівневого двофакторного експерименту 52,117,139, здійснено моделювання характеристик робочої ділянки з оптимальним хімічним складом шва, його геометричними розмірами і фізико-механічними властивостями. На основі аналізу впливу різних чинників на міцність з'єднання було вибрано два фактори: хімічний склад зварного шва, зокрема вміст марганцю та вуглецю та їхнє співвідношення, а також погонна енергія зварювання. За параметр оптимізації вибрано деформаційне зміцнення поверхні металу шва. Основний рівень та інтервали варіювання факторів вибирались на основі інформації про вплив легувальних елементів та погонної енергії на властивості з'єднання при зварюванні сталі 65Г без попереднього підігріву та кінцевої термічної обробки 42,134. Для одержання залежності впливу факторів на величину зміцнення поверхні шва використовувалась лінійна модель першого порядку.

Важливим чинником отримання бездефектної аустенітної структури при зварюванні сталі 65Г порошковим дротом, який утворює високомарганцовистий шов є швидкість охолодження, яка в основному визначається термічним циклом зварювання 109. У праці, шляхом аналізу термокінетичної діаграми високомарганцевистої сталі (0,85. .0,97%С,

10. .13%Mn) та термічного циклу зварювання 48,137, виконано теоретичний аналіз впливу швидкості охолодження деталі при зварюванні на механічні властивості з'єднання диска.

Істотний вплив на властивості з'єднання мають хімічний склад, мікроструктура та фізико-механічні характеристики і геометричні параметри шва, які в певній мірі залежать від конструктивних особливостей позиціювання деталей перед зварюванням. В зв'язку з цим під час моделювання геометричних параметрів з'єднання диска (висота підсилення та ширина шва), враховувалась можливість одержання так званого контактного зміцнення 64,136.

Таким чином, під час моделювання геометричних параметрів зварного з'єднання у випадку ремонту дисків, (див. розділ 4), враховується значення відносної товщини прошарку .

3.2 Технологія відновлення зовнішнього діаметра диска

Для ремонту дисків сошника зернової сівалки шляхом відновлення їх робочої поверхні за зовнішнім діаметром, деталі - сектори ремонтного кільця і базова деталь (диск, до якого приварюються сектори) (рис.3.1) - відбирались із гранично спрацьованих дисків за такими критеріями 7,39: відсутність зазублин та тріщин в диску; зминання леза допускається не більше як в п'яти місцях, глибиною та довжиною не більше 1,5. .2мм.; кільцеве зношення диска у місцях контакту з прокладкою допускається глибиною до 0,2. .0,4мм.; зовнішній діаметр спрацьованого диска D≥323. .324мм.

Технологічний процес ремонту дисків 51,134 передбачає з'єднання зварюванням базової деталі 1 та секторів 2 (рис.3.1). Останні при складанні і зварюванні утворюють кільце, що компенсує зношену за зовнішнім діаметром частину диска.

Спрацьований диск обточують до технологічного діаметра 320 мм і вибирають за базову деталь (рис.3.1а).

З іншого гранично зношеного диска виготовляються сектори різальної крайки (рис.3.1б), з одного спрацьованого диска можна виготовити 6. .7 таких секторів. Сектори 2 шириною 15 мм (рис.3.1б), виготовляються із застосуванням штампу марки М4 із твердосплавного матеріалу 120,122, який дає змогу вирізати сектори із зношених дисків з HV385. .400.

Для позиціювання секторів 2 відносно базової деталі 1, а також їх з'єднання в роботі використано технологічний зварювальний комплекс (рис.3.2). До його складу входять серійна автоматична зварювальна головка типу А-1208С та джерело живлення ВДУ-304 109. Для позиціювання та фіксації деталей 5 і 6 використовується маніпулятор 40 (рис.3.2).

Рис.3.1 Базова деталь (а) та сектори (б), виготовлені із неремонтнопридатних дисків та їх позиціювання для приварювання (в), 1 - базова деталь, 2 - сектори,

Електродвигун АОЛ-12-4 потужністю 0,24кВт із вбудованим редуктором забезпечують регулювання частоти обертання в діапазоні 0,05. .1,5 хв^-1. Габаритні розміри маніпулятора 890×730×750мм.

Згідно технологічного процесу ремонту дисків 51,134, виготовлені із зношених дисків базова деталь 6 та сектори 5 встановлюються на робочий стіл 2 (рис.3.2) маніпулятора. Після позиціювання деталей 5 і 6 проводиться їх фіксація притискачами 8. Фіксація базової деталі 6 здійснюється через диск 10.

Після цього виконується орієнтація зварювальної головки 7 відносно початку колового шва та здійснюється зварювання. Одночасно із збудженням дуги вмикається двигун-редуктор 11, який приводить в обертання робочий стіл 2 із зафіксованими на ньому деталями 5 і 6. Таким чином утворюється коловий шов К (рис.3.3) за один прохід з перекриттям 20. .25 мм та повним проплавленням металу.

а)

б)

Рис.3.2 Технологічний зварювальний комплекс для позиціювання, фіксації та з'єднання базової деталі та секторів: а - зовнішній вигляд, б – схема: 1- колона, 2- робочий стіл, 3- мідна підкладка, 4- вивідна технологічна вставка, 5- сектори відновлювального кільця, 6- центральний диск, 7- зварювальна головка, 8- притискачі, 9 - основа, 10 - диск, 11 - двигун-редуктор

Технологічний процес передбачає почергове виконання стикових прямолінійних швів П (рис.3.3), що з'єднують між собою сектори ремонтного кільця. З метою отримання мінімальної деформації диска в роботі пропонується послідовність їх виконання від №1 до №5 (рис.3.3).

При стиковому зварюванні є висока ймовірність утворення дефектів в кінцевій частині шва 91,117. Це можуть бути пори, тріщини, підрізи, кратери 109. Для уникнення таких дефектів, використовуються технологічні планки 4 (рис.3.3), які дають змогу “вивести” місце утворення кратера за межі диска (рис.3.3). Ці планки виготовляються із зношених дисків і після зварювання та охолодження їх усувають.

Рис.3.3 Послідовність виконання колового та прямолінійних зварних швів, П - прямолінійний, К - коловий шов; №1. .5 - послідовність виконання зварювання

Відомо, що вид та полярність струму можуть істотно впливати на технологічну міцність зварного з'єднання та стабільність горіння дуги 48,109, таким чином зварювання проводилось на постійному струмі оберненої полярності. Це дало змогу зменшити розбризкування та “опуклість” зварного шва 117, а також глибину проплавлення та кількість введеної теплоти в зварювальну ванну 27.

З метою запобігання пропалювання та витікання розплавленого металу, а також якісного формування зворотної сторони шва (корінь шва) зварювання виконувалось на флюсовій „подушці” 117.

Контроль якості дисків здійснювався зовнішнім оглядом, після чого вони заточувались на токарному верстаті до відповідних геометричних розмірів, передбачених в технічних вимогах 7,18,30.

Запропонована методика відновлення зовнішнього діаметра, передбачає одержання колового та прямолінійних з'єднань з використанням електродугового зварювання без попереднього підігріву та післязварювального відпуску та утворенням шва із структурою високомарганцевистого аустеніту.

3.3 Дослідження експлуатаційних властивостей відремонтованого диска

Визначення хімічного складу. Для визначення кількісного вмісту основних легуючих елементів C і Mn в металі зварного шва використано промислову установку - спектрометр “Spektrolab”.

Металографічні дослідження структури ділянок зварного з'єднання здійснювались на відшліфованих до R_z0,05 та протравлених шліфах з використанням мікроскопа МІМ-8 при збільшенні у 150. .500 разів 134.

Відомо, що сталь 65Г при електродуговому зварюванні дротом, що утворює високомарганцовистий метал шва, схильна до утворення технологічних тріщин, як гарячих (ГТ) в зварному шві так і холодних (ХТ) в зоні термічного впливу 109,118,131. Їх наявність визначалась зовнішнім виглядом та з використанням мікроскопа МІМ-8 на мікрошліфах 47. Зразки для досліджень вирізались із відремонтованих дисків.

Характеристики

Список файлов ВКР