Вагина Домашнее задание 2 мспр. Домашняя работа 2 Расчет режимов наплавочных процессов пр4 Расчет параметров рдн задание
 Скачать 76.91 Kb.
|
|
Выполнила студентка группы МД-17-11 Вагина Лина Вариант 1 Домашняя работа № 2 «Расчет режимов наплавочных процессов» ПР4 Расчет параметров РДН Задание. Определить режим наплавки и рассчитать параметры наплавленного валика, выполненного ручной дуговой наплавкой электродом (dэ) 4,0 мм при скорости наплавки () 6 мм/c на постоянном токе обратной полярности (  на пластине толщиной (H) 3,5 мм, шириной (B) 11 мм.Определим режимы наплавки По известному диаметру электрода и допустимой плотности тока рассчитаем силу тока на электроде диаметром 4 мм. Примем плотность тока на электроде равной 10 А/мм2:  По известной силе тока и диаметру определим напряжение:  Рассчитаем глубину проплавления Рассмотрим процесс ручной дуговой наплавки в виде схемы точечного источника теплоты, движущегося по поверхности полубесконечного тела со следующими теплофизическими характеристиками (низколегированная сталь):  Мощность источника нагрева, действующего на поверхности изделия, определяется как:  Определим распределение температур по перечному сечению поверхностного слоя детали с координатами  при температуре окружающей среды    При z = 0,10 см – температура нагрева составила  ;При z = 0,15 см – температура нагрева составила  ;При z = 0,20 см – температура нагрева составила  ;При z = 0,22 см – температура нагрева составила  ;Найдем максимум температур, которой достигается в точке с координатами  после прохождения источника теплоты.При x = - 0,01 см – температура нагрева составила  ;При x = - 0,05 см – температура нагрева составила  ;При x = - 0,1 см – температура нагрева составила  ;При x = - 0,2 см – температура нагрева составила  ;Примем за величину глубины проплавления (h) координату z равно 0,22 см. Для учета теплоты, отраженной от границ детали, введем фиктивные источники нагрева, перемещающиеся симметрично истинному относительно ее нижней и боковых поверхностей (рис. 1).  Рис. 1 Схема учета отраженной теплоты от нижней и боковой поверхности детали Рассчитаем отражение теплоты от нижней плоскости детали. Координаты точки, принятой за глубину проплавления, относительно центра подвижной системы координат, совмещенной с фиктивным источником теплоты, действующим в точке О’ следующие:    Радиус-вектор от центра О’ фиктивного источника до точки А равен   Подставив указанные координаты в выражение для расчета изменения температуры внутри детали и учитывая, что фиктивный источник нагрева идентичен истинному получим, что температура в точке А в результате действия отраженной от нижней поверхности теплоты увеличиться на  Аналогичным образом рассчитаем повышение температуры при отражении теплоты от боковых плоскостей детали:     Прирост температуры в результате учета отраженной теплоты от одной боковой поверхности составит  .Таким образом, суммарная температура в точке с координатами (  составит: Полученная температура близка к температуре плавления стали, значит, параметры подобраны правильно. Рассчитать процесс плавления электрода Определим количество теплоты, выделяемое у торца электрода:  Примем температуру капли расплавленного металла  , а допустимую температуру подогрева электрода проходящим током  .Находим скорость плавления электрода:  где  – площадь поперечного сечения электрода диаметром 4 мм;  – плотность металла; – теплосодержание капли электродного металла от нагрева дугой,  – удельная теплоемкость металла  ; – теплосодержание капли электродного металла от нагрева вылета электрода, проходящим по нету током, – удельная теплоемкость металла .Определим температуру нагрева электрода проходящим током и пересчитаем скорость плавления электрода, исходя из реальной температуры подогрева электрода:  где   – длина электрода в см.  –теплосодержание капли электродного металла от нагрева вылета электрода, проходящим по нему.С учетом найденной скорости плавления электрода рассчитаем производительность его плавления:  Фактическая производительность плавления электрода с учетом затрат на плавление покрытия:   – коэффициент, характеризующий соотношение веса покрытия к весу стержня; – количество теплоты, необходимое для плавления покрытия.С учетом потерь на угар и разбрызгивание, которые примем равным 10 % найдем производительность наплавки:  где  – коэффициент потерь электродного металла на угар и разбрызгивание.Используя найденную величину производительности наплавки, можно определить высоту валика S и долю участия основного металла в наплавленном и химический состав наплавленного слоя. Но для начала рассчитаем ширину наплавленного валика. Примем коэффициент формы шва  . Тогда ширина наплавленного валика равна: Рассчитаем высоту наплавленного слоя:  Доля основного металла в наплавленном слое при выполнении одного прохода составит:  ПР5 Расчет режимов плазменно-дуговой наплавки Задание Определить режим плазменно-дуговой наплавки прямой дугой, обеспечивающие получение слоя с высотой (S) 1,2 мм на детали шириной 40 мм. Выбираю способ восстановления детали широкослойной наплавкой. Выберем амплитуду колебаний плазмотрона равной ширине детали А=22 мм. Диапазон скоростей  широкослойной наплавки изменяется в пределах от 0,1 до 0,5 см/с. Примем  . Тогда производительность наплавки по площади равна: (для широкослойной наплавки  )Поскольку используется наплавка прямой дугой, то в качестве присадочного материала выберем порошок, который подается в плазменную дугу. Для широкослойной наплавки порошком на железной основе коэффициенты распределения тепловой мощности плазменной струи между порошком и изделием равны (  . требуемая производительность подачи присадочного материала  – плотность металла; – коэффициент потерь электродного металла на угар и разбрызгивание.Для определения температуры нагрева частиц порошка в плазменной дуге проведем назначение режимов наплавки. Для диаметра вольфрамового электрода  :-Диаметр сопла -  -Сила тока основной дуги –  -Диаметр сопла –  В качестве плазмообразующего газа выбираем аргон, следовательно, напряжение на основной дуге  .Температуру нагрева порошка:  Для наплавки температура нагрева частиц порошка должна превышать температуру плавления (  , чтобы порошок попадал в наплавочную ванную в расплавленном состоянии. Нагрев выше  приводит к активному выгоранию легирующих элементов, в связи с чем не желателен. Таким образом, температура нагрева достаточна для образования качественного наплавочного слоя. Глубина проплавления основного металла. Частоту колебаний плазматрона  .Скорость поперечного движения плазмотрона  равна: Результирующая скорость движения источника составит:  Распределение температуры от постоянного действующего источника в полубесконечном теле для случая плазменно-дуговой наплавки описывается схемой быстродвижущегося источника. Мощность источника теплоты для плавления основного металла составляет:   – сила тока вспомогательной дуги, А; – напряжение вспомогательной дуги, В.Распределение температур в поверхностном слое   - малый радиус вектор.Значение x берем равным 0,01 см, чтобы избежать деления на ноль. Найдем значение z с начальными координатами (x = 0,01 см и y =0 см). При z=0,01 см – температура нагрева составила  ;При z=0,10 см – температура нагрева составила  ;При z=0,15 см – температура нагрева составила  ;При z=0,19 см – температура нагрева составила  ;Найдем максимум температур, которой достигается в точке с координатами  после прохождения источника теплоты.При x = 0,01 см – температура нагрева составила ;При x = 0,10 см – температура нагрева составила  ;При x = 0,29 см – температура нагрева составила  ;При x = 0,20 см – температура нагрева составила  ;Таким образом, глубина проплавления равна 0,19 см. Доля основного металла в наплавленном слое при выполнении одного прохода составит:  ПР6 Расчет режимов лазерной наплавки Задание Рассчитать режимы лазерной наплавки для получения слоя высотой S = 1,2 мм. Максимально допустимое значение плотности мощности лазера для железа -  .Минимальное значение плотности мощности  для случая лазерной наплавки железного порошка -  .Примем следующие характеристики лазерного луча:    Рассчитаем величину плотности мощности лазерного луча:  Глубина проплавления:  Глубину проплавления и общую глубину проплавления необходимо рассчитать исходя из толщины слоя шликера и предельно допустимого долевого участия основного металла:  Тогда:  По найденной глубине проплавления определим длительность импульса лазерного излучения:  Распределение температур от лазерного луча Распределение температур в поверхностном слое будет происходить по схеме точечного быстродвижущегося источника теплоты: - малый радиус вектор.vн = 14 см/с. Найдем максимум температур, которой достигается в точке с координатами  и  после прохождения источника теплоты.При x = 0,1 см – температура нагрева составила  ;При x = 0,5 см – температура нагрева составила  ;При x = 1,0 см – температура нагрева составила  ;При x = 1,1 см – температура нагрева составила  .Таким образом, полученные результаты соответствуют требуемым значениям, значит, параметры выбраны верно. |