лабаротарная работа по Ремонту. Лабораторная+работа.+№4+ВОССТАНОВЛЕНИЕ+ИЗНОШЕННЫХ+ДЕТАЛЕЙ+НАПЛАВ. Лабораторная работа 4 восстановление изношенных деталей наплавкой в среде углекислого газа. Цель работы
 Скачать 298.91 Kb.
|
|
Лабораторная работа №4 «ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ НАПЛАВКОЙ В СРЕДЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА». 1. Цель работы. 1. Изучить оборудование и технологию восстановления деталей наплавкой в среде углекислого газа. 2. Изучить технологические возможности и методику назначения режимов наплавки в зависимости от технологической характеристики изношенной детали, условий ее работы и величины износа. 3. Исследовать влияние некоторых режимов наплавки на отдельные физико-механические и технологические свойства восстанавливаемой детали. 2. Оснащение рабочего места. 1. Установка для дуговой наплавки УД-209. Баллон с углекислым газом с установленными на нем подогревателем и осушителем газа, а также редуктором- расходомером. 2. Материалы: восстанавливаемые детали диаметром от 60 мм, кассеты с наплавочной проволокой Нп-30ХГСА и СВ-08Г20. 3. Приспособления и инструменты: штангенциркуль 0-125, ключи рожковые, кусачки, плоскогубцы, напильник. 4. Защитные щитки со светофильтром № 3, резиновый коврик. 3.Общие сведения о технологии восстановления деталей наплавкой в среде углекислого газа. 3.3.1.Технологические возможности и сущность способа. Наплавка в среде углекислого газа в ремонтном производстве применяется для нанесения слоя металла при восстановлении деталей механизированной сваркой тонколистовых деталей и заварки трещин на чугунных корпусных деталях. Способ позволяет восстанавливать наружные цилиндрические поверхности стальных и чугунных деталей от10 до 400 мм и более, внутренние цилиндрические поверхности от 40 до 200 мм и более. Толщина слоя, полученного за один проход зависит от режима наплавки, размеров наплавляемой поверхности и может быть в пределах 0,5…4 мм. Возможно двух, трехкратное нанесение слоя. Толщина дефектного слоя (волнистость поверхности) составляет 0,9…1,5 мм. Твердость наплавленного слоя зависит от марки наплавляемого материала, термообработки и может быть в пределах от НВ180 до НRC56. Производительность способа по массе покрытия 2,3 кг/ч, по площади покрытия 15…20 см2/мин. Прочность сцепления наплавленного слоя с деталью высокая и практически равна пределу прочности на разрыв металла основы. Основным недостатком способа является значительное температурное влияние на деталь, которая приводит к деформации деталей большой длины (особенно малых диаметров), уменьшению размеров внутренних поверхностей полых деталей (типа стаканов) и исключает возможность наплавки полых тонкостенных деталей. Сущность способа (рис.1) заключается в том, что сварочная дуга и расплавленный металл защищается от вредного воздействия воздуха струей углекислого газа, подаваемого под избыточным давлением из сопла, расположенного концентрично электроду. Для предотвращения окисления металла в процессе наплавки атомарным кислородом, образующимся при его разложении, в материале электродной проволоке должны быть элементы-раскислители, активно соединяющиеся с кислородом (титан, кремний, марганец, углерод).  1 –электродная проволока; 2- наплавочная горелка; 3- поток углекислого газа; 4- наплавленный слой металла; 5- деталь; Н- вылет электрода; а – смещение электрода. Рисунок 3.1 - Схема наплавки в среде углекислого газа. Обычно используют кремне-марганцевые проволоки, например Св-08Г2С, Св-10Г2С, Нп-30ХГСА и другие. Наплавку в защитных газах, как правило, ведут короткой дугой, на постоянном токе обратной полярности с использованием источников питания с жесткой внешней характеристикой. 3.3.2. Режимы наплавки и их влияние на формирование покрытия. Режимы наплавки выбирают такими, чтобы обеспечить хорошее формирование наплавленного валика, максимальную производительность, минимальное проплавление основного металла и получение требуемой толщины слоя. Форма и размеры наплавляемых валиков имеют первостепенное значение для формирования покрытия в целом. Режим наплавки: напряжение дуги; ток; скорость перемещения (скорость наплавки); скорость подачи электродной проволоки; вылет электрода; шаг наплавки; смещение электрода зенита, расход газа. Чтобы управлять формированием валиков металла, необходимо знать влияние на этот процесс каждого из перечисленных факторов. Повышение плотности тока наплавки приводит к увеличению количества тепла, выделяемого дугой и, следовательно, к увеличению глубины проплавления основного металла и объема расплавленной ванны. Жидкий металл из-под электрода вытесняется более интенсивно в следствии увеличения плотности дуги. Изменение глубины проплавления основного металла возрастает линейно с увеличением сварочного тока. Плотность тока изменяют напряжением дуги и диаметром электродной проволоки. Напряжение дуги определяет форму наплавленного валика. Повышение напряжения увеличивает ширину и уменьшает высоту валика. Обычное напряжение дуги принимают в пределах от 16 до 30 вольт. Скорость перемещения дуги влияет на распределение металла по наплавляемой поверхности. При скорости наплавки в пределах от 10 до 20 м/ч в ванне образуется большое количество металла, часть которого попадает на еще не расплавленный участок поверхности детали. Поэтому проплавление детали получается не глубоким, а ширина валика большая (рис.2). Увеличение скорости до 25-40 м/ч приводит к значительному уменьшению ширины валика и увеличению глубины проплавления основного металла. При наплавке со скоростью 60 м/ч одновременно уменьшается глубина проплавления и ширина наплавленного валика. Максимальная скорость наплавки ограничивается стеканием металла из сварочной ванны. Скорость подачи электродной проволоки приводит к общему увеличению количества наплавленного металла. При этом глубина проплавления и ширина валика несколько увеличивается. Вылет электродной проволоки резко влияет на сопротивление цепи. Чем больше вылет, тем выше сопротивление и тем быстрее и значительнее нагревается конец электродной проволоки. В результате возрастает коэффициент наплавления проволоки, снижается величина тока наплавки, уменьшается глубина проплавления основного металла. Перегрев электродной проволоки на участке вылета приводит к ее изгибу и наплавке извилистых валиков. Вылет электродной проволоки зависит от ее диаметра и колеблется от 10 до 50 мм.  10 20 30 40 Скорость наплавки, м/ч Рисунок 3.2 - Влияние скорости наплавки на размеры и форму валика металла. Вылет электродной проволоки резко влияет на сопротивление цепи. Чем больше вылет, тем выше сопротивление и тем быстрее и значительнее нагревается конец электродной проволоки. В результате возрастает коэффициент наплавления проволоки, снижается величина тока наплавки, уменьшается глубина проплавления основного металла. Перегрев электродной проволоки на участке вылета приводит к ее изгибу и наплавке извилистых валиков. Вылет электродной проволоки зависит от ее диаметра и колеблется от 10 до 50 мм. Шаг наплавки влияет на ровность поверхности и долю основного металла в покрытии. Слишком большой шаг наплавки приводит к большим неровностям, а малый шаг к дефектам в виде непроваров. Для получения качественной поверхности шаг наплавки выбирают от 0,4 до 0,75 ширины наплавленного валика. Смещение электрода с зенита влияет на формирование металла покрытия. Форма сечения валика зависит от того, как уравновешиваются давления дуги и гидростатическое давление жидкой ванны. Если электрод смещен навстречу вращения детали, наплавленный участок поверхности наклонен в ту же сторону, куда перемещается дуга, то уровень жидкого металла в кратере повышается. Расплавленный металл как бы вытесняет дугу. Глубина проплавления уменьшается, ширина наплавленного валика увеличивается. Смещение электродов в сторону вращения приводит к понижению уровня жидкого металла в кратере. Глубина проплавления растет и формируется узкий валик. Возможно стекание металла с детали. Величина смещения зенита должна быть примерно равна длине сварочной ванны и составляет от 0,06 до 0,1 части от диаметра детали. Расход углекислого газа зависит от диаметра наплавляемой поверхности, величины сварочного тока и регулируется в пределах 6…8 л/мин. С увеличением скорости наплавки и вылета электрода также следует увеличивать расход углекислого газа. 3.3.3. Дефекты наплавки, причины их возникновения и меры предупреждения. В процессе наплавки как в наплавленном металле, так и в околошовной зоне могут возникать дефекты, которые снижают эксплуатационные свойства наплавленного металла и могут вызвать аварийный выход детали из строя. Дефекты различают по месту расположения (наружные и внутренние) и причинам возникновения. По причине их делят на две группы. К первой группе относят дефекты образующиеся в связи с особенностями металлургических и тепловых процессов наплавки: трещины, поры, шлаковые включения. Ко второй группе относят дефекты возникающие из-за нарушений режима наплавки, неисправности оборудования, низкой квалификации сварщиков. Наиболее распространенным дефектом при наплавке являются трещины, которые подразделяются на холодные и горячие, и поры. Образование горячих трещин в наплавленном металле зависит то величины темпа роста растягивающих напряжений, действующих в процессе его кристаллизации и возникающих в следствие несвободной усадки наплавленного металла. Мерой, снижающей склонность металла к образованию горячих трещин, может быть предварительный и сопутствующий подогревы изделия, уменьшающие величину и скорость нарастания растягивающих напряжений. Холодные трещины образуются в наплавленном металле при невысокой температуре (2000). Характерным для появления холодных трещин является их замедленное развитие в течении нескольких часов и даже суток. Затем при достижении определѐнной величины, трещины развиваются мгновенно, взрывоподобно, с характерным звуковым эффектом. Холодные трещины возникают как по границам зѐрен, так и по телу зерна. Образованию холодных трещин способствует повышенное содержание углерода, водорода и некоторых других элементов в наплавленном металле. Источником образования водорода служат ржавчина и влага, содержащиеся в защитном газе. Пути предупреждения образования холодных трещин: выбор наиболее рационального легирования наплавленного металла; предварительный и сопутствующий подогревы изделия при наплавки; последующий высокий отпуск и замедленное охлаждение. Поры в наплавленном металле представляют собой округлые пустоты, расположенные отдельными группами или цепочками внутри металла и на его поверхности. Это пузырьки водорода, азота, углекислого газа или пара, не успевшие выделиться до кристаллизации наплавленного металла, так как при кристаллизации происходит скачкообразное снижение растворимости водорода (в 1,7 раза), азота (4 раза) и другие. Для предупреждения возникновения пор в наплавленном металле, поверхность детали перед наплавкой очищают от ржавчины и других загрязнений; применяют обезвоженные защитные газы; применяют нагрев детали. 3.4 Последовательность операций технологического процесса наплавки. При решении технологических вопросов учитывают материал наплавляемого изделия, его массу, форму, условия работы, величину м характер износа поверхности, твердость и шероховатость поверхности. В общем случае технология наплавки деталей в углекислом газе включает: подготовку детали и проволоки к наплавке, непосредственно наплавку, термообработку детали и окончательную механическую обработку. Подготовка детали к наплавке включает в себя удаление загрязнений, и, в случаи большого одностороннего износа поверхности, предварительную механическую обработку – точение или шлифование. При подготовке проволоки еѐ перематывают на специальных стендах из бухт в кассеты, одновременно с этим удаляя с поверхности ржавчину и смазочный материал. Если требуется твердость более 30 HRC, то после наплавки обычно выполняют черновую механическую обработку, закалку наплавленной поверхности и чистовое шлифование. Высокую твердость наплавленного слоя можно получить без термообработки, используя порошковую проволоки. Если твердость слоя ниже 30 HRC, то после наплавки выполняют черновую и чистовую механическую обработку. 3.4. Последовательность выполнения работы. Ознакомиться с правилами техники безопасности при выполнении лабораторной работы. Изучить назначение, устройство и работу установки УД-209 по схемам, описаниям и рисункам, расположенным на рабочем месте и в разделе 1.4. По заданию преподавателя, учитывая условия работы детали, еѐ материал, твердость выбрать марку наплавочной проволоки (см. табл.3.1). Определить максимальный износ поверхности детали и рассчитать толщину наплавляемого слоя металла по формуле /3.1/ h =Umax+Δh, (3.1) где : Umax – максимальный односторонний износ детали, мм Δh – односторонний припуск на механическую обработку, мм Таблица 3.1. Номенклатура наплавочной проволоки для наплавки в среде углекислого газа.
*- твердость слоя без термообработки. Припуск на механическую обработку зависит от величины дефектного слоя, допуска на размер, шероховатости поверхности и режима наплавки. Для наплавки в среде углекислого газа припуск на механическую обработку можно принять в пределах 0,6….1,2 мм на сторону. По таблице 3.2, в зависимости от толщины наплавляемого слоя выбрать диаметр электродной проволоки Таблица 3.2. Диаметр электродной проволоки.
По таблице 3 с учетом диаметра детали и толщины слоя выбрать значения режимов наплавки. Наплавку деталей с износом до 1 мм ведут на максимально возможной скорости; с износом до 4 мм – на средней скорости; с износом более 4 мм – на средней скорости. При снижении скорости наплавки шаг наплавки следует увеличить. При больших износах наплавку можно выполнять 2-х и 3-х слойной. Рассчитать частоту вращения наплавляемой детали по формуле /3.2/. Nd =1000Vn/πD ; 3.2) где: Vn- скорость наплавки, м/ч; D – диаметр наплавляемой поверхности, мм Установить требуемую частоту вращения детали на установке, используя шкалу или секундомер.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||