Организация ремонта строительнодорожных машин
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
Сварочное оборудование. Для дуговой сварки и наплавки приме- няют источники переменного и постоянного тока. Источниками перемен- ного тока являются сварочные трансформаторы. Для ручной сварки, на- плавки и резки металлов используют трансформаторы типа: ТС–300, ТС–55, ТД–300, ТД–500, ОСТА–350, ТТС, ТТСД, ТШП, ТШС. Цифры в индексации обозначают номинальную силу сварочного тока. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между вторичной и первичной 110 обмотками или переключением числа витков вторичной обмотки. Источ- никами постоянного тока являются сварочные выпрямители моделей ВДГ–301, ВДГ–302, ВС и др. и сварочные преобразователи и агрегаты ти- па ПСО–300, ПС–500 и др., состоящие из электродвигателя переменного тока и генератора постоянного тока. По сравнению с выпрямителями сва- рочные преобразователи имеют низкий К.П.Д. и менее удобны в эксплуа- тации ввиду наличия вращающихся частей. Их применяют только для ручной и полуавтоматической сварки. Они эффективны при сварке в мон- тажных условиях и на открытом воздухе. Сварочные агрегаты состоят из двигателя внутреннего сгорания и сварочного генератора постоянного то- ка. Агрегаты монтируют на подвижных платформах и используют в мон- тажных и полевых условиях для ручной сварки. Режимы ручной дуговой сварки. Основным параметром ручной дуговой сварки является сварочный ток (А), который выбирают в зависи- мости от диаметра и типа металла электрода J св = R· d э , где J св – сварочный ток (А); R – опытный коэффициент, равный 40…60 для электродов со стерж- нем из низкоуглеродистой стали и 35…40 для электродов со стержнем из высоколегированной стали (А/мм); d э – диаметр стержня электрода (мм). Диаметр электродов выбирают исходя из толщины свариваемых деталей: толщина (мм) – 1…2 3…5 4…10 12…24 и более; d э (мм) – 2…3 3…4 4…5 5…6. При толщине деталей до 6 мм сваривают по зазору без разделки кро- мок заготовок. При больших толщинах металла выполняют одностороннюю или двухстороннюю разделку кромок под углом 60 градусов. Разделка необхо- дима для обеспечения полного провара по толщине. Металл толще 10 мм сваривают многослойным швом. Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях и при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Производительность процесса определяется сварочным током и ква- лификацией рабочего. Однако ток при ручной сварке ограничен, так как повышение тока сверх расчетного значения приводит к разогреву стержня электрода, отслаиванию покрытия, сильному разбрызгиванию и угару рас- плавленного металла, прожогу. 111 Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но об- ладает низкой производительностью. Деформации при сварке и наплавке возникают вследствие неравно- мерного нагрева и охлаждения различных участков детали, приводящих к короблению детали или даже образованию трещин. Избежать появления этих дефектов можно предварительным нагревом детали перед сваркой или наплавкой с последующим медленным охлаждением. Температура на- грева зависит от вида термообработки детали при изготовлении, но не должна превышать 700 о С: нагрев детали после сварки или наплавки до 600 о С (т.е. высоким отпуском) проковка шва и околошовной зоны. Про- верку производят легкими ударами молотка с круглой головкой в горячем состоянии при температуре шва и околошовной зоны не ниже 500 о С или в холодном при температуре 100…150 о С сваркой короткими участками, вразброс. При этом весь шов делят на участки длиной 40…50 мм и накла- дывают шов вразброс от краев к середине жестким креплением детали (де- талей). При этом деталь жестко закрепляется под сварку на приспособле- нии и освобождается после остывания предварительным обратным де- формированием (выгибом) детали. С помощью зажимного приспособле- ния свариваемой или наплавляемой детали задается деформация в сторо- ну, обратную ожидаемой определенным чередованием накладываемых швов (валиков). 5.5. Автоматическая дуговая сварка и наплавка Наплавка под слоем флюса является одним из основных методов восстановления изношенных деталей на предприятиях по ремонту СДМ. Процесс наплавки заключается в том, что сварочная дуга, образующаяся между концом электродной проволоки и наплавляемой деталью, горит под слоем гранулированного флюса. В процессе автоматической сварки под флюсом дуга горит между проволокой 3 и основным металлом 4 (рис. 5.2). Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла 5 со всех сторон плот- но закрыт слоем флюса 6 толщиной 30…50 мм. Часть флюса расплавляется, в результате чего вокруг дуги образует- ся газовая полость, а на поверхности расплавленного металла – ванна жидкого шлака 7. При электродуговой наплавке под слоем флюса элек- тродная проволока 3 подается в зону дуги специальным механизмом 2 че- рез мундштук 1, к которому подведен ток. Флюс подается в зону по трубке из бункера. Деталь 4 в процессе наплавки непрерывно перемещается отно- сительно дуги. Наплавленные валики 6, в зависимости от формы детали, могут быть расположены по прямой или винтовой линии. Толщина на- плавленного слоя за один проход от 1 мм и более. 112 Рис. 5.2. Схема автоматической дуговой сварки и наплавки под флюсом Нерасплавленный флюс собирается и поступает обратно в бункер через шланг, а шлаковая корка удаляется. Электрическая дуга питается преимущественно постоянным током обратной полярности. Процесс наплавки деталей под слоем флюса ведется на полуавтома- тах и автоматах. При полуавтоматической наплавке все процессы механи- зированы, кроме перемещения электрода. При автоматической наплавке все операции механизированы. Автоматическая наплавка под слоем флюса имеет следующие пре- имущества по сравнению с ручной: 1. Повышение производительности процесса сварки в 5…20 раз за счет использования больших сварочных токов (600…2000 А). 113 2. Повышение качества сварных соединений за счет введения леги- рующих элементов, одинаковой глубины проплавления основного метал- ла, постоянства содержания основного металла в наплавленном слое и вы- сокой устойчивости дуги. 3. Уменьшение себестоимости восстановления. 4. Улучшение условий труда, снижение расхода электроэнергии и наплавочных материалов. Под слоем флюса наплавляют цилиндрические, конические, плоские и сферические детали СДМ. Для уменьшения остаточных напряжений деталь подвергают терми- ческой обработке: пред наплавкой подогревают, после наплавки подвер- гают отпуску и медленному охлаждению. Наплавку лучше выполнять на постоянном токе от сварочного преобразователя. Переменный ток приме- няют при наплавке крупных деталей, когда сила тока превышает 600 А на- пряжение холостого хода – 70 В. Автоматическая сварка и наплавка под флюсом выполняются с по- мощью специального оборудования, включающего: сварочную головку, токарный или специальный станок, источник питания и аппаратный ящик. Сварочная головка (автомат) состоит из механизма подачи элек- тродной проволоки или ленты (обычно протягивающие ролики) с меха- низмом регулирования скорости подачи, механизмов и устройств для подъема, опускания и поворота головки и т.п. У некоторых установок для наплавки (У–653 и др.), кроме механиз- ма подачи электрода к детали, имеется еще механизм, осуществляющий поперечное колебание электрода, что дает возможность получать за один проход наплавленный слой увеличенной ширины. Это повышает произво- дительность и улучшает качество наплавки. Наибольшее распространение получили следующие автоматы (голов- ки): А–580М, АБС, АДС–1000–3, А–874Н, ОКС–1252М, А·384–МК и др. Сварочные (наплавочные) головки для наплавки тел вращения устанавлива- ют на токарные или специальные станки (установки У–651, У–653 и др.). Для сварки и наплавки плоских поверхностей сварочные головки ус- танавливают на самоходную тележку. Для полуавтоматической сварки применяют шланговые полуавтома- ты ПШ–5, ПШ–54, ЦДШМ–500. В качестве источников питания исполь- зуют сварочные преобразователи ПСО–500, ПСУ–500, сварочные транс- форматоры типа ТСД–500 и ТСД–1000, сварочные выпрямители ВСС–400, ВКСМ–500, ВКСМ–1000 и др. Для сварки и наплавки плоских поверхностей сварочные головки ус- танавливают на самоходную тележку. Для полуавтоматической сварки применяют шланговые полуавтома- ты ПШ–5, ПШ–54, ЦДМШ–500. В качестве источников питания исполь- 114 зуют сварочные преобразователи ПСО–500, ПСУ–500, сварочные транс- форматоры типа ТСД–500 и ТСД–1000, сварочные выпрямители ВСС–400, ВКСМ–500, ВКСМ–1000 и др. Для сварки и наплавки под флюсом применяются электроды: сва- рочные и наплавочные проволоки диаметром (выбираемым из соотноше- ния: d = в /2 +1 мм – при левом способе сварки; d = в /2 +2 мм – при пра- вом способе сварки, где в – толщина основного металла, мм) или в преде- лах до 6 мм для сварки и диаметром до 2 мм для наплавки; стальная лента толщиной 0,4…1,0 мм и шириной 10…40 мм; порошковые проволоки и ленты с наполнителем, составляющим обычно 10…15% от массы прово- локи (ленты). В качестве наполнителя вводят защитные шлако – и газооб- разующие, раскисляющие и легирующие материалы. Порошковые прово- локи или ленты могут быть как самозащитные, содержащие защитные компоненты в наполнении, так и требующие дополнительной защиты флюсами или газовой средой. Для автоматической наплавки применяют следующие марки элек- тродной проволоки: Св–0,8, Св–18ХГСА, Св–0,8ГАС, Св–10хг2С. Порош- ковая проволока: НП–50, НП–30ХГСА, ПП–3Х2В8, НП–30, НП–40. Но наибольшее распространение для наплавки получили самоза- щитные порошковые проволоки ПП–АН105, ПП–АН106, ПП–АН121, ПП–АН170; порошковые проволоки для наплавки под флюсом ПП–АН103, ПП–АН104, ПП–АН120, ПП–У25Х17Т–0, ПП–3Х2В8; по- рошковые ленты ПЛ–АН101, ПЛ–АН102, ПЛ–А171. Для механизированной наплавки чугуна выпускается порошковая проволока ППЧ–3. Ведутся работы по применению для механизированной наплавки металлокерамической ленты, которую изготавливают холодной прокаткой порошков с последующим спеканием в защитной среде, напри- мер ленты, ЛМ–70ХЗМН, ЛМ5ХВ4ВФС и др. Применение порошковых проволок или лент позволяет получать на- плавленный слой требуемого состава и качества и экономить электродные материалы. Флюсы, применяемые при сварке и наплавке, подразделяются по способу своего приготовления на два основных вида: плавленые и кера- мические. Плавленые флюсы получают сплавлением компонентов. В своем со- ставе они имеют в основном стабилизирующие, шлако – и газообразую- щие элементы, но не содержат легирующих элементов. Наибольшее рас- пространение для сварки и наплавки углеродистыми и низколегированны- ми проволоками или лентами (как сплошными, так и порошковыми) полу- чили флюсы марок АН–348А, ОСЦ–45 и АН–60. В состав этих флюсов входят окись кремния (SiO 2 ), окись алюминия (Al 2 O 3 ), окись марганца 115 (MnO), окись магния (MgO), окись железа (FeO), фтористый кальций (CaF 2 ) и другие компоненты. Керамические флюсы, кроме компонентов – плавленых флюсов, со- держат легирующие добавки (обычно в виде ферросплавов – феррохром, ферромарганец и др.) для получения наплавленного слоя с нужными свой- ствами. Наплавку ведут низкоуглеродистыми проволоками без термообра- ботки наплавленного слоя. Все компоненты керамического флюса измельчают, тщательно пе- ремешивают и замешивают на жидком стекле. Полученную пасту грану- лируют в зерна, которые затем просушивают и прокаливают. В настоящее время широко используются керамические флюсы АНК–18, АНК–19, в состав которых входят хром и марганец. При отсутст- вии нужных керамических флюсов можно изготовить собственными сила- ми заменяющие их флюсы–смеси, например, добавляя в наплавленный флюс АН–348А чугунную стружку, или серебристый графит (4…6%), или ферросплавы (например феррохром 2%). Наплавку под флюсом ведут постоянным током при обратной по- лярности. Сварку можно вести на переменном токе. Наплавка под флюсом проводится под напряжением 26…36 В, в зависимости от рода и сечения электродного материала; плотность тока значительно больше, чем при ручной сварке, – до 50…100 А/мм² сечения электрода и более. Скорость наплавки, т.е. скорость перемещения электрода относительно детали или наоборот, бывает обычно в пределах 12…80 м/ч, а скорость подачи прово- локи – 50…120 м/ч (до 300 м/ч). Толщина наплавляемого слоя регулирует- ся изменением диаметра и скорости подачи электрода или шага наплавки. Обычно шаг наплавки принимается равным (2…6) диаметров электрода за оборот детали. Каждый валик должен перекрывать предыдущий на 1/3…1/2 его ширины. Вылет электрода из мундштука устанавливают в пределах 10…25 мм. Кроме того, для получения шва хорошего качества электрод должен быть смещен от зенита в сторону, противоположную направлению вращения дета- ли на 5…20 мм (в зависимости от диаметра детали, силы тока и т.п.). Сварка и наплавка под слоем флюса как способ восстановления де- талей имеют ряд достоинств: высокую производительность и стабильность процесса; хорошее качество наплавленного слоя (однородность, плот- ность, равномерность); хорошее сплавление слоя с основным металлом; возможность получения слоев значительной толщины (до 8 мм и более); большие возможности получения наплавленного слоя с заданным химиче- ским составом и свойствами. Вместе с тем наплавка под слоем флюса имеет и ряд недостатков: быстрый и глубокий нагрев ведет к изменению физико–механических свойств и деформации деталей, особенно деталей малого сечения; необхо- 116 димость и трудность (особенно при наплавке) отделения шлаковой корки; трудность удержания флюса и ванны расплавленного металла на поверх- ности деталей малого диаметра (менее 60 мм); невозможность получения толщины слоя менее 2,0 мм. Поэтому наплавку под флюсом применяют главным образом для восстановления деталей больших габаритов и сече- ний, имеющих значительный износ (детали ходовой части тракторов, оси и валы большого диаметра и т.д.). В последнее время широкое распространение получила широко- слойная наплавка колеблющимся электродом. При этом электрод движет- ся вдоль образующей цилиндрической детали и наплавляется по всей дли- не шейки. Наплавка ведется как электродами с внутренней защитой, так и под флюсом. При сварке и наплавке в среде защитных газов в зону горения дуги под небольшим давлением подают газ, который вытесняет воздух из этой зоны и защищает расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха. Сварку и наплавку в среде защитных газов можно вести как плавя- щимся, так и неплавящимся электродом. В последнем случае дуга горит между деталью и электродом (обычно вольфрамовым), а присадочный ма- териал вводят в зону дуги отдельно. Неплавящиеся электроды широко применяют при сварке деталей из алюминия и его сплавов. В качестве защитных газов применяют аргон и гелий (для сварки всех металлов), азот (для сварки меди и ее сплавов), углекислый газ и во- дяной пар (для сварки стали и чугуна), а также смеси газов. Наплавка в среде углекислого газа – Установка имеет газовую аппа- ратуру, механизм подачи проволоки и источник питания электрическим током. Газовая аппаратура состоит из баллона с газом и установленных на нем электрического подогревателя газа, газового редуктора, осушителя, а также шлангов, подающих газ к держателю или наплавочной головке. Рабочее давление газа – 0,05…0,2 МПа, расход газа при наплавке – 10…16 л/мин. Наплавка в углекислом газе ведется на постоянном токе при обрат- ной полярности. Для питания установки постоянным током применяют источники тока с жесткой характеристикой: преобразователи ПСГ–500, ПСУ–500, селеновые выпрямители ВСС–300 и др. Рабочее напряжение при сварке тонколистовых конструкций и наплавке изношенных деталей небольшого диаметра находится в пределах 17…22 В при диаметре про- волоки 0,5…1,2 мм и в пределах 23…28 В при диаметре проволоки 1,2…2,0 мм. Плотность тока 150…200 А на 1 мм² сечения электрода. 117 С увеличением сечения детали применяют больший диаметр элек- тродной проволоки и больший вылет электрода из горелки (от 8 до 15 мм). Смещение электрода от зенита при наплавке цилиндрических деталей – 3…8 мм. Скорость наплавки обычно 25…50 м/ч, скорость подачи прово- локи в зависимости от ее диаметра 100…300 м/ч. Подача электрода вдоль детали при наплавке цилиндрических поверхностей равна 2,0…3,5 диа- метра проволоки за один оборот. В качестве электродного материала при сварке (наплавке) в углеки- слом газе применяют сплошные и порошковые проволоки. Под действием высокой температуры углекислый газ (СО 2 ) при сварке распадается на окись углерода (СО) и атомарный кислород, окисляющий наплавленный металл. Поэтому при наплавке (сварке) в углекислом газе используют про- волоки с повышенным содержанием марганца и кремния, являющихся раскислителями, например, проволоки Св–08ГС, Св–08Г2С, Св–12ГС, Св–18ХГС – при сварке, НП–30ХГСА, НП–40Г, НП–50Г – при наплавке. Применяют также порошковые проволоки ПП–АН3, ПП–АН4, ПП–3Х2В8Т, ПП–Х12ВФТ и др. Для наплавки в углекислом газе используют полуавтоматы А–547У, А–537, ПДГ–500, автоматы АДПГ–500, переоборудованные головки А–580, ОКС–1252, универсальные установки У–651, У–653 и др. Для холодной сварки чугуна в углекислом газе хорошие результаты дает проволока ПАНЧ–11. Эта проволока на никелевой основе, и ее можно применять без газовой защиты. Наплавка стальных и чугунных деталей в защитной среде водяного пара. Водяной пар получают в парообразователях различных конструкций. В парообразователе вода поступает из бачка в трубку прямоточного паро- образователя по 8…10 капель в мин. К трубкам парообразователя подво- дится напряжение (можно использовать сварочный трансформатор), вследствие чего трубки нагреваются, и здесь вода превращается в пар, ко- торый выходит в зону наплавки нагретым до температуры 140…200 ºС. Наплавка ведется при напряжении 20…22 В. Сварка и наплавка в среде защитных газов имеет ряд достоинств: высокая производительность, не уступающая сварке и наплавке под флю- сом; наплавку можно вести в любом пространственном положении; отсут- ствие шлаковой корки упрощает ведение процесса; детали мало нагрева- ются, поэтому можно производить сварку и наплавку тонкостенных дета- лей; можно получать наплавленные слои небольшой толщины. К недостаткам этого вида сварки и наплавки следует отнести огра- ниченную возможность получения твердых и износостойких наплавлен- ных слоев, разбрызгивание металла при сварке. |