Час виконання роботи. Самостійна підготовка – 2 година;

Самостійна підготовка – 2 година;

Робота в лабораторії – 4 акад. години.

5 Література

Основна

5.1.1 Ремонт машин та обладнання / Підручник. О.І. Сідашенко, О.А. Науменко, Т.С. Скобло, О.В. Тіхонов та ін.; За ред. проф. О.І. Сідашенка, О.А. Науменка. – 2-е вид. перероб. доп. – Х.: “Міськдрук”, 2014. - 742 с.

5.1.2 Ремонт машин. Под ред. Н.Ф. Тельнова, -М.: Агропромиздат, 1992. – 560 с.

5.1.3 Канарчук В.Е., Чигринец А.Д. Техническое обслуживание, ремонт и хранение автотранспортних средств. В З кн. – К.: Вища шк., 1992.- Кн 3. Ремонт автотранспорних средств. – 495 с.

Додаткова

5.2.1 Бабусенко С.М. Ремонт тракторов и автомобилей. -М.: Агропромиздат, 1987. - 351 с.

5.2.2 Ачкасов К.А. Прогрессивные способы ремонта сельскохозяйственной техники. -М.: Колос, 1984.

5.2.3 Таратута А.И., Сверчков А.А. Прогрессивные методы ремонта машин. -Минск, урожай, 1979. – 352 с.

5.2.4 Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. Справ. -М.: Машиностроение,1989. - 480 с.

5.2.5 Свецинский В.Г. и др.. Сварочные материалы для механизированых способов дуговой сварки. - М.: Машиностроение, 1983. – 102 с.

5.2.6 Авдеев М.В., Воловик Е.А., Ульман И.Е. Технология ремонта машин и оборудования. -М.: Агропромиздат, 1986. – 247 с.

6 Оснащення робочого місця

Наплавлювальна установка УД – 209. Випрямляч зварювальний ВДУ – 506У3 ИЕВГ 435 312.016 ПС. Балон 1,6 МПа ДСТУ 3245-95 з вуглекислим газом ГОСТ 8050-95. Газовий редуктор У-30 ГОСТ 21805-94. Підігрівач (власного виготовлення). Осушник (власного виготовлення). Щиток зварювальника РН – С-702 ГОСТ 12.4.035-78. Кліщі кузнечні ГОСТ 11393-75. Рукавиці робочі ГОСТ 12.4.010-75 ССБТ. Костюм зварювальника (Халат) ГОСТ 12.4.105-81 ССБТ. Кантувач балона (цеховий). Штангенциркуль ШЦ – 1 –125 0,1 ГОСТ 8.113-85. Деталі або зразки для наплавлення. Дріт електричний 1,8 Нп –30ХГСА ГОСТ 10543-98, ДСТУ 3691-97; 1,2 Св –0,8, Св 0,8А, Св –10ГА ГОСТ 2246-70.

7 Загальні положення та вказівки до виконання роботи

7.1 Загальні положення. Досить значна частина деталей, що мають знос від декількох десятих міліметра і більше, може бути відновлена майже єдиним способом – наплавкою. При цьому наплавлений шар і основний метал являють собою суцільний матеріал, але можуть бути з різними фізико – механічними властивостями, які залежать від складу наплавлюваного металу, перемішування його з основним, кількості наплавлених шарів та ін.

Властивості поверхневого шару наплавленої деталі можуть бути значно покращенні в порівнянні з основним металом деталі за рахунок використання електроду, що вміщує значну кількість елементів, які підвищують зносостійкість та інші властивості.

Наплавлення в середовищі вуглекислого газу – один з найбільш поширених способів відновлення деталей, використовується також для зварювальних робіт при ремонті кабін, кузовів і інших тонкостінних деталей, має тенденцію до більш розширеного використання. Вдосконаленням технології та обладнання займаються провідні організації в області зварювання Інститут електрозварювання ім. Е.О. Патона, КЗЕЗО АО (Каховський завод електрозварювального обладнання) та ін.

7.2 Основні фізико-хімічні процеси, що відбуваються при наплавленні. У процесі, наплавлення розплавлений метал, взаємодіючи з навколишнім середовищем (газами, шлаками та ін.), зазнає тих чи інших змін, пов'язаних з випаром деяких його складових при високих температурах, утворенням різних хімічних сполук, нерозчинних у металі. Ці зміни характерні як для основного металу, що перебуває у зварювальній ванні, так і для додаткового металу. Як відомо, останній при різних способах відновлення (наприклад, дугове наплавлення електродом, що плавиться, електрошлакове наплавлення) нагрівається до більш високих температур, чим температура у ванні, і має більшу контактуючу із середовищем питому поверхню (відношення поверхні до обсягу). Тому всі процеси взаємодії з навколишнім середовищем, що відбуваються через поверхню, й інтенсифіковані більш високою температурою, призводять до більшої зміни складу додаткового металу, ніж розплавленого основного. Цей змінений у процесі зварювання додатковий метал називається наплавленим металом.

При наплавленні (зварюванні) рідкий метал, взаємодіючи з розплавленими шлаками, водяними парами і навколишнім повітрям, окисляється, і насичується азотом, воднем та іншими елементами. Кисень, створює окисли (закис заліза FeO, окис заліза Fe₂O₃ й ін.), з'єднується з марганцем, кремнієм, вуглецем й іншими елементами, що сприяє їхньому вигорянню. Азот повітря з рідким залізом утворює нітриди (Fe₂N, Fe₄N). Наявність окислювання металу в умовах зварювання-наплавлення знижує механічні властивості металопокриттів і вимагає розкислення.

Підвищена кількість кисню й азоту в наплавленому металі надає йому підвищену твердість і крихкість, що сприяє утворенню тріщин. Пластичність і в'язкість такого металу досить низькі. При надмірному насиченні рідкого металу азотом у шві утворюються пори.

Водень у зварювальній дузі під дією високих температур з молекулярного стану переходить в атомарний й легко розчиняється в рідкому металі.

Для більшості металів при газовому або дуговому зварюванні звичайних металів на залізній й іншій основах спостерігається збільшення в рідкому металі концентрації водню Н₂.

Розчинений водень у міру зниження температури прагне виділитися з розчину й вийти назовні. Він концентрується в охолодженому основному металі в окремих порожнинах усередині нього, а в металопокритті водень дифундує убік поверхні наплавленого металу і пришовних зон, накопичуючись у різних нещільностях (вакансіях, дислокаціях, макропорожнечах), приводячи тим самим до підвищення крихкості, виникненню додаткових внутрішніх напружень і пор і появі мікротріщин у відновлюваному виробі. Тому на практиці досить важливим є максимальне видалення з металу наплавлення водню, кисню й азоту.

Зменшити наводнення металу в процесі його наплавлення можна шляхом застосування попереднього нагрівання деталі, а також наступною нормалізацією, а зміст кисню й азоту - за рахунок надійного захисту зварювальної ванни й зони горіння дуги застосуванням відповідного складу зварювальних матеріалів, газового середовища (захисних газів, вакууму), шлаків і шлакових розплавів (флюси), активно взаємодіючих з навколишнім матеріальним середовищем.

Хімічний склад наплавленого металу багато в чому залежить від способу й режимів наплавлень і визначається в основному змістом легуючих елементів в електродному матеріалі і флюсі. Середні частини обсягу металу кожного окремого валика однопрохідного шва по хімічному складу виходять досить рівномірними навіть у тих випадках, коли розплавлені основний і наплавлений метали мають досить різні склади. Однак поблизу границі сплавки, де утворюється граничний шар у двофазному твердому-рідкому стані, не відбувається повне перемішування розплавленого основного металу й наплавленого. У зв'язку із цим у деякій зоні (звичайно в межах близько 5% глибини й напівширини ванни) внаслідок недостатнього перемішування склад металу виявляється відмінним від металу в середніх частинах ванни, а по легованості - проміжним між центральними обсягами ванни й основним металом. Чим більше розходження складів основного металу і металу шва, тим більше нерівномірним буде в цій перехідній зоні і склад металу шва поблизу границі плавлення

Механічні властивості всього наплавленого (звареного) з'єднання в цілому - міцність, деформаційна здатність, енергоємність, місце й характер руйнування - перебувають у безпосередньому зв'язку з характером і ступенем механічної неоднорідності металу різних зон і ділянок такого з'єднання. Як відомо, при наплавленні (зварюванні) у результаті дії джерела тепла утворюється ванна розплавленого металу, яка після затвердіння (кристалізації) утворює металевий зв'язок з нерозплавленими зонами відновлюваних деталей. При цьому метал наплавлення має або литу структуру (при одношаровому наплавленні-зварюванні), або структуру литого металу, зазнавшого в окремих зонах додаткової термічної обробки при наступних нагріваннях (при багатошаровому наплавленні). Така структура приводить до зниження комплексу механічних властивостей.

Якщо на ділянках виробу, що відновлювався наплавленням, температура перевищувала критичну, - метал цієї зони має неоднорідну структуру, а отже, і різні з основним металом властивості. Тому в деяких випадках загальна роботоздатність деталі визначається властивостями певної ділянки зони термічного впливу, що повинно враховуватися на практиці.

За зоною термічного впливу розташовується не змінений за структурою основний метал деталі, властивості якого при відновленні (у випадку, якщо деталь при виготовленні не піддавалася хіміко-термічній й іншій поверхневій обробці) варто приймати за еталон. Одержання властивостей металу наплавлення, аналогічних еталону, гарантує надійність відновлюваним виробам. У ряді випадків вибір хімічного складу шва може привести до значного підвищення властивостей у порівнянні з основним металом, що забезпечує відновленим деталям більшу роботоздатність.

Одним з найбільш ефективних засобів поліпшення механічних характеристик металопокриттів є оптимальний підбір хімічного складу металу шва, що забезпечує, як показує практика, відносне вирівнювання його властивостей із властивостями основного металу, шляхом використання (при конкретному способі відновлення) правильно підібраних зварювальних матеріалів (присадочного або електродного дроту електродів, що плавляться та ін.), а так само за рахунок введення у зварювальну ванну легуючих добавок (через флюс, електродні покриття й ін.) і наступної обробки, що активно впливають на міцність виробів. Крім того, для забезпечення спрямованого формування властивостей металопокриттів, необхідний вибір раціонального способу та режимів відновлення. При цьому варто враховувати, що важливу роль серед наплавочних матеріалів мають сплави заліза, нікелю і кобальту зі значними кількостями хрому. Останній збільшує жароміцність, корозійну стійкість, твердість й ін.

Вплив легуючих елементів на властивості металопокриттів. Якщо наплавлений метал містить достатню кількість вуглецю (>0,4%), то зміною швидкості його охолодження можна одержати різні гартівні структури (троостит, мартенсит) і, отже, різну твердість.

Твердість наплавленого металу залежить від його структури. Присутність у структурі різного роду карбідів, нітридів й інших хімічних сполук сприяє значному збільшенню твердості й зносостійкості наплавленого металу.

Всі режими наплавлення, що впливають на утворення гартівних структур, впливають і на одержання більш твердих покриттів. Так, наприклад, зі зниженням робочої напруги дуги зменшується вигоряння вуглецю і інших легуючих елементів з електродного дроту і більша їхня кількість попадає в наплавлений метал. Твердість наплавленого шару в цьому випадку завжди збільшується. Крім вуглецю, присутність у наплавленому шарі хрому, марганцю, вольфраму, титану, як правило, сприяє підвищенню його твердості. Підвищений зміст у шві марганцю й кремнію сприяє одержанню високих механічних властивостей наплавленого шару: кремній зменшує кипіння зварювальної ванни і метал виходить більш щільним, марганець зменшує схильність металу до гарячих тріщин, у результаті підвищуються механічні властивості металу шва. Структура наплавленого металу залежить від його хімічного складу й швидкості охолодження. Зносостійкість наплавленого металу в основному визначається його структурою й твердістю. Тому всі умови наплавлень, що сприяють одержанню металу з підвищеною твердістю, у більшості випадків забезпечують одержання найбільш зносостійких покриттів. Всі види наплавлення приводять до виникнення в наплавленому металі залишкових напруг. Стискаючі напруги підвищують границю витривалості, а розтягуючі - знижують.

Походження внутрішніх напружень та їхній вплив на відновлювану деталь обумовлені цілим рядом причин. Основними причинами виникнення внутрішніх напружень у виробі при наплавленні є зміна температурного та об'ємного стану і відсутність вільного переміщення ділянок, що нагрівають. Ефективним засобом для створення в металопокриттях напруг стискування є пластична деформація поверхневих шарів, здійснювана або вхолодну, або із застосуванням єлектроконтактного нагрівання, чи нагрівання струмами високої частоти, відомого під назвою електромеханічної, або поверхневої термомеханічної обробки.

Процес наплавлення в середовищі вуглекислого газу. Цей процес відзначається високою технологічністю і продуктивністю. Може використовуватись для наплавлення поверхонь різної конфігурації, навіть потолочних. В зв’яку з підвищеною активністю розплавленого металу він потребує захисту від взаємодії з повітрям, захисну роль в процесі наплавлення можуть виконувати інертні гази (аргон, гелій), але їх використання значно впливає на собівартість відновлення. Найбільше розповсюдження отримав вуглекислий газ (СО₂).

Вуглекислий газ промислового використання знаходиться у стиснутому стані у балонах під тиском до 1,6 мПа. При цьому він може мати конденсат повітря (вода). Тому при використанні газ потребує підігріву та осущення з метою запобігання закупорювання вихідних отворів льодом.

Схема наплавлення показана на рис. 1.

Рисунок 1 – Схема наплавлення у середовищі вуглекислого газу: 1 – мундштук; 2 – ізоляційна шайба; 3 – корпус пальника; 4 – штуцер підведення газу; 5 – електродний дріт.

Основними недоліками наплавлення в середовищі вуглекислого газу є можливість появи тріщин, а також вигорання легуючих елементів. Цьому сприяє те, що при високих температурах вуглекислий газ розкладається на оксид вуглецю (СО) і атомарний кисень (О), який взаємодіє з розплавленим металом і окислює його. Запобігти цьому явищу можливо при використанні електродного дроту з підвищеним складом марганцю, кремнію, хрому, титану та інших розкислювачів. До недоліків процесу слід віднести також значне розбризкування металу (до 10...12%).

Наплавлення під шаром флюсу полягає в тому, що між електродним дротом і деталлю, з’єднаними із полюсами джерела струму, виникає електрична дуга і в зону її горіння (рис. 2) постійно надходить гранульований флюс. Під дією високої температури дуги (6000 7500°С) розплавляється електродний матеріал, поверхня деталі і частково флюс, який створює на поверхні розплавленого металу оболонку, яка захищає зону наплавлення від зовнішнього середовища, запобігає розбризкуванню металу, утворенню пор, вигорянню вуглецю та легуючих елементів. Після охолодження частина розплавленого флюсу твердіє, утворюючи шлакову кірку.

Рисунок 2 – Схема наплавлення під шаром флюсу:

1 – деталь; 2 – наплавлений шар: 3 – електрод; 4 – розплавлений флюс; 5 – ванна розплавленого металу; 6 – шлакова кірка; А – зміщення електроду із зеніту; Н – виліт електроду.

Наплавлення під шаром флюсу має ряд позитивних сторін: широкі можливості одержання потрібних механічних властивостей наплавленого шару, економна витрата електроенергії та електродного дроту, поліпшені умови праці зварювальника, внаслідок того, що дуга закрита шаром флюсу.

Суттєвими недоліками способу є значне нагрівання деталі (шлакова кірка не дозволяє теплу виділятись у повітря) і поява термічних деформацій, можливість пропалювання деталі, якщо вона пустотіла, проблеми з видаленням шлакової кірки, а також наплавлення деталей, діаметр яких становить менше 50мм (флюс утримується в недостатній кількості).

Вібродугове наплавлення. Особливістю способу є вібрація електроду вздовж осі з амплітудою 1,5-5мм і частотою 50-100 коливань на секунду. Спосіб розроблений для наплавлення зношених поверхонь з високою твердістю: посадочних поверхонь під підшипники, шківів, шестерень тощо. Вібродугове наплавлення (Рис.3) можна виконувати із застосуванням охолоджувальної рідини, в середовищі вуглекислого газу, водяного пару і у відкритому просторі.

Застосування середньо- і високовуглецевих дротів, а також дротів з легуючими елементами у поєднанні з подачею охолоджувальної рідини, дозволяє отримати твердість поверхневого шару до 50 HRC.

Рисунок 3 – Принципова схема вібродугового наплавлення

1 – електродвигун; 2 – насос; 3 – наплавлювана деталь; 4 – вібруючий електрод; 5 – механізм подачі дроту; 6 – касета; 7 – вібратор; 8 – індуктивний опір; 9 – бак для рідини.

Для охолодження застосовують 5% -ний розчин кальцинованої соди у кип’яченій воді.

Для забезпечення вібрації електроду використовуються електромагнітні або механічні вібратори.

Оскільки вібродугове наплавлення є процесом, у якому з однаковою частотою повторюються періоди короткого замикання, горіння дуги і холостого ходу, то для стабілізації процесу наплавлення в електричний ланцюг послідовно вмикається додаткова індуктивність.

Параметри режимів при вібродуговому наплавленні аналогічні параметрам процесу наплавлення у середовищі СО₂. Крім того, вібродугове наплавлення характеризує також частота і амплітуда коливань електродного дроту, додаткова індуктивність і режим подачі охолоджувальної рідини.

Газоелектричне наплавлення. Спосіб полягає в тому, що розплавлений електричною дугою метал захищається від взаємодії з повітрям полум’ям палаючого природного газу (пропан-бутан).

Принципіальна схема процесу наплавлення газоелектричним способом аналогічна схемі наплавлення деталей у середовищі захисних газів.

Конструктивною особливістю установки є мундштук і газовий пальник з порожнинами для охолоджувальної рідини (вода). Деталь, яка наплавляється, також може, при необхідності, охолоджуватись.

Застосування газового захисту при наплавлюванні дозволяє наплавляти стальні, а також чавунні деталі і уникнути тріщин на поверхні деталі.

Для наплавлення використовується електродний дріт діаметром 1,2-2,5мм. При наплавленні стальних деталей можна застосовувати пружинний дріт 2 класу, чавунних – Св-0,8. Режими наплавлення, в залежності від діаметрів деталі і дроту, такі: І=110-140А; U=18-27B; Vн=25-40м/год; витрата газу (пропан-бутан) - 60 70л/год; кисню – 240-370л/год; зміщення електроду – 8 – 20мм; виліт електроду – 15-30мм; відстань від пальника до деталі – 45-50мм.

7.3 Характеристика електродних матеріалів. Для наплавлення деталей використовується електродний дріт двох типів: зварювальний - Св та наплавлю вальний - Нп;

Зварювальний дріт промисловість випускає більше ста марок по ГОСТ 2246-70. Вони розподіляються:

а) низько вуглецевий – основні марки Св – 08; Св – 08А; Св – 15; Св – 08Г; Св – 15Г, Св – 15Г2.

б) легований - Св – 08ГС; Св – 08Г2С; Св – 10ГН; Св – 18ХГС.

в) високолегований - Св – 12Х13; Св – 08Х14ГНТ, Св – 13Х25Т.

Зварювальний дріт використовується для наплавлення мало вуглецевих та деяких низьколегованих сталей.

Для наплавлення легованих та високолегованих сталей використовується дріт з легованих та високолегованих сталей типу Нп по ДСТУ 3691-97 та ГОСТ 10543-98 наприклад - Нп – 18ХГСА, Нп 30ХГСА, Нп – 65Г, Нп - 80, Нп – 2Х13.

Характеристика матеріалів, що використовуються при наплавленні під шаром флюсу. Для наплавлення під шаром флюсу використовується електродний дріт різних діаметрів (в основному 1,0 3мм) та складу. Марку дроту вибирають в залежності від вимог до наплавленої поверхні. Наприклад, для наплавлення деталі з маловуглецевої сталі рекомендується застосовувати низьковуглецеві дроти Св – 08А, Св – 08ГА та ін.. Для одержання зносостійких покриттів використовують дроти з вуглецевих і легованих сталей: Нп – 30ХГСА, Нп – 40 та ін.

Позначення дроту: Св – зварювальний (сварочный), Нп – наплавлювальний (наплавочный).

На кожний вид дроту існує стандарт, згідно якому до дроту пред’являються відповідні вимоги. Наприклад Нп – 30ХГСА. Цифра 30 означає, що метал містить до 0,30% вуглецю; букви – Х (хром), Г(марганець), С (кремній) їх до 1%. Буква А в кінці позначення (марки) електродного дроту означає, що цей дріт виготовляється з підвищеними вимогами до чистоти, тобто зменшена кількість фосфору та сірки.

Для потреб виробництва у зварюванні та наплавленні промисловість випускає декілька десятків марок дроту, як зварювального, так і наплавлювального.

Флюси, що використовуються для наплавлення (зварювання) підрозділяються на плавлені АН та керамічні АНК.

Плавлені флюси – досить складні силікати, за властивостями близькі до скла. Температура їх плавлення до 1200⁰С. По розмірах зерен (0,1 5мм) вони розподіляються на декілька груп. Найбільш розповсюджені флюси марок
АН-348А, ОСЦ-45 та АН-15.

Керамічні флюси по складу та способу виготовлення близькі до якісних (товстих) покрить електродів ручного зварювання, поряд з захисними властивостями, мають також легуючі та модифікуючі елементи. На відміну від плавлених флюсів, керамічні дозволяють в широкому діапазоні легувати наплавлений шар і при використанні навіть дешевого низьковуглецевого дроту одержати якісні зносостійкі покриття. До керамічних флюсів відносяться АНК-3, АНК-35, АНК-18 та ін.

Інколи використовуються флюси-суміші в різному процентному відношенні, в залежності від вимог до наплавленої поверхні.

Використання порошкового дроту при наплавленні (зварюванні) низько – та середньовуглецевих сталей дозволяє одержати високу якість поверхневого шару без додаткового захисту дуги. До такого дроту відносяться ПП-АН1, ПП-1ДСК та ін.

Існуючий самозахисний дріт марок ПП-3Х13-0, ПП-3Х4ВЗФ-0 і ін. дозволяє одержати поверхні з підвищеною зносостійкістю і міцністю до HRC 56 без подальшої термічної обробки.

Процес наплавлення деталей у середовищі вуглекислого газу. Цей процес може здійснюватись на установках різного типу. Досить широке розповсюдження отримала установка УД – 209. На рис. 4 показана принципова схема установки.

Рисунок 4 – Принципова схема установки для електродугового наплавлення у середовищі вуглекислого газу:

1 – станина; 2 – піноль; 3 – каретка; 4 – механізм подачі електродного дроту; 5 – патрон; 6 – пульт керування установки; 7 – коробка передач; 8 – рукоятка реверсу; 9 – балон із вуглекислим газом; 10 – підігрівник; 11 – осушник; 12 – редуктор.

Технічна характеристика установки надана в додатках А,Б.

Конструктивні властивості установки дозволяють наплавляти циліндричні а також плоскі поверхні. Для цього мундштук має коливальний пристрій.

Повздовжня подача каретки, а також швидкість подачі електродного дроту встановлюється за допомогою змінних шестерень механізму коробки передач та механізму подачі електродного дроту.

Установка має прискорене переміщення каретки вздовж станини, підйом та опускання каретки і електродного дроту.

Установка комплектується джерелом постійного струму ВДУ – 506У, що дозволяє наплавлювати деталі при жорсткій і падаючій зовнішній характеристиці. При використанні для напівавтоматичного наплавлення, як правило, встановлюється жорстка зовнішня характеристика.

ВДУ – 506У також використовують для ручного зварювання.

Для встановлення необхідних параметрів процесу наплавлення установка та джерело струму мають пульти керування рис. 5 і рис. 6 відповідно.

ВДУ –506У працює від трьохфазного змінного струму.

Рисунок 5 – Пульт керування наплавлювальною установкою УД-209:

1 – вольтметр контролю дуги; 2 – вольтметр для показів частоти обертання; 3 – амперметр; 4 – сигнальна лампа “Готовність до зварювання”; 5 – резистор встановлення частоти обертання шпинделя; 6 – кнопка переміщення наплавлю вальної головки “Вверх”; 7 – резистор регулювання зварювальної напруги; 8 – кнопка “Електрод вверх”; 9 – кнопка “Пуск зварювання”; 10 – перемикач напрямку руху коробки (а- наплавка по спіралі; б- наплавка лінійна; в- прискорений рух каретки); 11 – кнопка переміщення наплавлювальної головки “Вниз”; 12 – кнопка “Каретка увімкнена”; 13 – кнопка “Електрод вниз”; 14 – кнопка “Стоп зварювання”; 15 – перемикач “Підігрів газу”; 16 – кнопка “Газ”; 17 – перемикач “Каретка вправо - вліво”; 18 – сигнальна лампа “Напруга подана”; 19 – кнопка “Стоп аварійно”.

Рисунок 6 – Пульт керування зварювального випрямляча ВДУ-506У:

1 – амперметр; 2 – вольтметр; 3 – перемикач зовнішніх характеристик;

4 – перемикач місцевого і дистанційного керування; 5 – резистор - регулятор струму (напруги); 6 – тумблер вмикання зварювального ланцюга; 7 – тумблер попереднього встановлення напруги на жорстких характеристиках; 8 – рознімання для увімкнення підігрівника газу; 9 – штепсельне рознімання; 10 – сигнальна лампа контролю напруги; 11 – кнопка “Пуск”; 12 – кнопка “Стоп”; 13 – вмикач трансформатора живлення ланцюга керування.

7.4 Методика виконання розрахунку параметрів процесу. Деталь чи зразок перед наплавленням необхідно знежирити та очистити від іржі, при наявності одностороннього зносу – проточити.

За допомогою формул визначити основні та допоміжні параметри процесу наплавлення:

- товщину шару, який необхідно наплавити, h_н, мм

де Z - припуск на механічну обробку, мм (Z= 0.7-1.0)

Д_н – номінальний діаметр поверхні деталі, мм

Д_д – дійсний діаметр поверхні деталі, мм.

- силу струму, І_н

Сила струму може бути визначена також по даним таблиці 2.

Таблиця 2 – Сила струму в залежності від діаметрів деталі та дроту.

- напругу U, В

- коефіцієнт наплавлення

г/А год.

де d_e – діаметр електроду, мм (визначається за таблицею 3)

- швидкість подачі електродного дроту

де - питома маса електродного дроту, г/см³ (для дроту суцільного перерізу = 7,8г/см³);

- коефіцієнт врахування втрат металу на випалювання та розбризкування (для наплавлення в середовищі СО₂ =0,88-0,92).

- виліт електродного дроту Н = (6-10)d_e, мм;

- зміщення електроду з зеніту а = (0,05-0,1)Д_н

- швидкість наплавлення

де S_н – крок наплавлення, мм (2,0-2,5)d_e

- частоту обертання деталі

- норму часу на виконання наплавлювальних робіт (Т_н)

де Т_о – основний час, визначається по формулі

Т_доп – допоміжний час ;

Т_дод – додатковий час, хв.

де к – коефіцієнт, що враховує долю додаткового часу від основного та допоміжного (К=10).

Т_п.з – підготовчо - заключний час (Т_п.з =16-20хв)

m – кількість деталей, що будуть наплавлятись.

Скласти план операції, за зразком наведено (див. таблицю 3).

Таблиця 3 – План операцій

Розраховані режими процесу наплавлення необхідно порівняти з данними (додаток В) де приведені рекомендації практичних розрахунків і випробувань, та скоригувати при пробному наплавленні.

Слід відмітити, що оптимальні режими наплавлення визначаються при проведенні наплавлювальних робіт на зразках, що імітують конкретні деталі, а потім можуть використовуватись для реальних деталей.

7.5 Обробка отриманих результатів. Контроль якості наплавлення необхідно виконати в першу чергу візуально. На наплавленій поверхні не повинно бути розривів в наплавлених валиках та між ними, раковин. Суцільність наплавленого шару визначається традиційними методами виявлення невидимих дефектів і частково при подальшій механічній обробці.

Механічна обробка поверхні повинна виконуватись після повного охолодження деталі. Не слід охолоджувати деталь водою чи іншою рідиною, якщо це не передбачено технологічним процесом.

В залежності від технічних вимог на відновлену поверхню необхідно контролювати твердість наплавленої поверхні.

Крім цього відновлену деталь необхідно контролювати на втомлюючу міцність. Такі випробування проводяться у випадку, коли в процесі експлуатації деталь працює в умовах знакозмінних навантажень. Необхідність таких випробувань пов’язана з тим, що наплавлений шар і основний метал відрізняються, майже завжди, фізико – механічними властивостями. У перехідній зоні виникають напруги, які можуть розвиватись і призводити до руйнування деталі.

7.6 Сучасні тенденції розвитку. Наплавлення (зварювання) в середовищі вуглекислого газу останні роки стало одним із розповсюджених способів відновлення (ремонту) деталей машин. Наприклад у сучасному зварювальному виробництві (машинобудування, суднобудівництво та ін.) доля напівавтоматичного зварювання дротом суцільного перерізу та порошковими, включаючи і самозахисні в середовищі СО₂ досягає 75…85%.

Необхідно відзначити, що йдеться мова не про більш широке використання відомого процесу, а про значне впровадження нових технологій з використанням існуючого на підприємствах старого і нового обладнання. Основним завданням впровадження нових технологій є підвищення продуктивності і якості зварювально – наплавлювальних робіт.

До числа нових технологій, слід віднести наступні: спосіб зварювання (наплавлення) самозахисним дротом; наплавлення порошковим дротом в захисних газах; зварювання (наплавлення) з регульованими змушеними короткими замиканнями (ЗКЗ).

В зв’язку з розвитком способу зварювання ЗКЗ (ВКЗ росийская абревіатура) змушеними короткими замиканнями набуло поширеного використання дроту діаметром 1,2…1,6мм.

При цьому продуктивність зростає в 1,2 ¸ 2 рази, зменшується кількість розбризкуваного металу.

Такі позитивні результати досягаються за рахунок зменшення періоду короткого замикання електричної дуги з 10…20мс (при використанні традиційних джерел струму ВДУ – 506У, ВС – 300) до 5…7 мс (джерело струму ВД – 506ДК – 4, ВД – 306ДК) і навіть до 2…5 мс (джерело струму Invertec STT II). При цьому частота коротких замикань змінюється з 30...50Гц (ВДУ – 506У, ВС - 300) до 70...80Гц (ВД – 306ДК) і 120...150Гц (ВД – 506ДК).

Типові форми кривих зварювального струму та напруги при традиційному зварюванні (наплавленні) у вуглекислому газі і при зварюванні ЗКЗ, а також схеми утворення та переносу крапель розплавленого електродного матеріалу показані на рис.7.

Рисунок 7 – Типові форми кривих зварювального струму (суцільна крива) та напруги (штрихова).

Як видно з рисунку, періоди росту сили струму і падіння напруги у джерелах струму типу ВДУ – 506 і ВД – 506ДК-4 майже однакові, а період завершення короткого замикання у ВД – 506ДК – 4 майже відсутній. За рахунок значного зменшення періоду завершення короткого замикання 2 сила струму дуги зменшується до 40...50А в порівнянні з джерелом струму ВДУ – 506 – 150...250А, при цьому майже відсутнє розбризкування металу, а також більш стабільний процес горіння дуги, підвищується якість наплавлення.

У додатках наведені технічні данні сучасних джерел струму, що використовуються для наплавлювально – зварювальних робіт.

До обладнання, що використовується в сучасному виробництві, крім установки УД-209 відносяться: АД-231; А1406, технічні характеристики яких надані в додатках. Наплавлення (зварювання) в СО₂ має значні переваги перед іншими способами: можливість виконання робіт при різній конфігурації поверхонь, формування властивостей наплавленої поверхні, досить низька собівартість.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: