Технология восстановления изношенной детали

В качестве примера рассмотрим технологию восстановления де­талей цилиндрической формы (валы, оси и т.п.) электродуговой на­плавкой под слоем флюса.

Сущность электродуговой наплавки заключается в том, что сварочная дуга горит между голым электродом и деталью под слоем толщиной 10-40 мм сухого гранулированного флюса с размерами зё­рен 0,5-3,5 мм.

В зону наплавки подают электродную сплошную или порош­ковую проволоку (ленту) и флюс (рис.1). К детали и электроду при­кладывают электрическое напряжение. При электродуговой на­плавке под слоем флюса при­меняют постоянный ток обрат­ной

Рис1. Схема наплавки тела вращения под флюсом: 1 - деталь, 2 - наплавленный слой, 3 - электрод, 4 - расплавленный шлак, 5 - ванночка жидкого металла, 6 - шлаковая корка, а - смещение электрода с зенита.

полярности. При наплавке цилиндрических поверхностей элек­трод смещают с зенита в сторону, противоположную вращению. Вели­чина смещения составляет примерно 10% от диаметра цилинд­риче­ской детали. Электрод должен составлять угол с нормалью к по­верхности 6-8%. Флюс в зону наплавки подают из бункера. Рас­ход флюса и, соответственно, толщину его слоя на поверхности де­тали регулируют открытием шибера. После зажигания дуги одно­временно плавится электродная проволока, поверхность детали и флюс. Сва­рочная дуга с каплями металла оказывается в объёме газа и паров, ограниченном жидким пузырём из расплавленного флюса. Этот пу­зырь обволакивает зону наплавки и изолирует её от кисло­рода и азота воздуха.

Жидкий металл в сварочной ванне постоянно движется и пере­мешивается. Металл сварочного шва, полученного под флюсом, со­стоит на 1/3 из расплавленного присадочного и на 2/3 из переплав­ленного основного металла.

Флюс при электродуговой наплавке является вспомогательным материалом, он вместе с выбором материала проволоки и режимов наплавки играет важную роль в обеспечении необходимых свойств получаемого покрытия. Флюсы применяют как в виде сухих зёрен, так и виде пасты из зёрен со связующим. Смешанную в определён­ных пропорциях порцию флюса устанавливают в электропечь и про­каливают 3,0-3,5 ч при температуре 550-600 ⁰С. После остывания флюс разбивают тщательно в порошок и просеивают через сито с 9 отверстиями на 1 см².

Наиболее широко приме­няют в ремонте высококремнистые мар­ганцовистые флюса марок АН-348А и ОСЦ-45, которые имеют в своём составе 38-44% оксида марганца, обеспечивают устойчивое го­рение дуги, хорошее формиро­вание сварочных валиков и небольшое количество пор в наплавлен­ном металле.

Электродная проволока при наплавке подбирается в зависимости от материала восстанавливаемой детали и предъявляемых требований из условий эксплуатации. Для наплавки деталей, изготовленных из углеродистых сталей 30, 40, 45, используют проволоку из углероди­стых сталей Нп-3, Нп-40, Нп-50, Нп-65 или низколегированной стали - Нп-30ХГСА. Наплавку деталей 30Х, 35Х, 40Х и других низколеги­рованных сталей производят проволокой Нп-30ХГСА или других ма­рок.

В ходе выполнения технологических расчётов электродуговой наплавки были получены следующие режимы.

Сила сварочного тока I_П, А, определяется по следующей фор­муле:

, (3.3)

где d_П = 1,6-2,0 - диаметр наплавочной проволоки, мм; j = 100-200 - плотность тока при автоматической наплавке под слоем флюса, А/мм².

Напряжение дуги зависит от силы сварочного тока. При наплавке под слоем флюса напряжение дуги U, В, равно:

, (3.4)

где I_П - сила сварочного тока, А (формула 3.3).

Масса наплавленного металла за 1 ч т_Ч, г/ч, равна:

, (3.5)

где = 14-16 - коэффициент наплавки, определяющий массу наплавленного металла при силе тока 1 А за 1 ч, г/Ач; I_П - сила сварочного тока, А (формула 3.3).

Масса подаваемой в зону наплавки проволоки за 1 ч т_ПР, г/ч, равна массе наплавленного за это время металла т_Ч, т.е.

, (3.6)

где - плотность металла проволоки, г/см; - скорость подачи проволоки для наплавки, см/мин (формула 3.7).

Скорость подачи электродной проволоки _ПР, см/мин, определя­ется по формуле:

, (3.7)

Площадь сечения наплавки F_H, см², равна:

, (3.8)

где _Н - скорость наплавки, см/ч (формула 3.9).

Таким образом, скорость наплавки _Н, см/ч, равна:

, (3.9)

где = 14-16 - коэффициент наплавки, определяющий массу наплавленного металла при силе тока 1 А за 1 ч, г/Ач; I_П - сила сварочного тока, А (формула 3.3); В ~ d_П - ширина валика, см; h = (0,3÷0,5) В - высота валика, см; k_l = 0,5-0,7 - коэффициент площади ва­лика; - плотность металла проволоки, г/см.

Частота вращения детали n, об/мин, при наплавке:

, (3.10)

где _Н - скорость наплавки, см/ч (формула 3.9); D - диаметр детали, мм.

Основное время наплавки , мин, определяется как:

, (3.11)

где l - длина наплавляемой шейки, мм; S_H = (0,5÷0,8) В - шаг наплавки, мм/об; n - частота вращения детали, об/мин (формула 3.10).

Шаг наплавки определяется шириной наплавленного валика В. Обычно его устанавливают с таким расчётом, чтобы перекрытие со­ставляло 30-50% ширины валика. Ширина валика приблизительно в 2-3 раза больше его высоты. Режимы наплавки уточняют после рас­чёта величины погонной энергии сварочной дуги W. Эта величина равна количеству тепла, введённому в единицу длины шва:

. (3.12)

где I_П - сила сварочного тока, А (формула 3.3); U - напряжение дуги, В (формула 3.4); = 0,8-0,9 - коэффициент использования тепла, для наплавки под слоем флюса; _ПР - скорость подачи электродной проволоки, см/мин (формула 3.7).

Для получения покрытий хорошего качества значение W должно быть в пределах 630-1590 кДж/м. Чем больше диаметр проволоки и габаритные размеры деталей, тем больше должна быть W.

Допустим, что для предложенного ТП восстановления изно­шенной детали перед наплавкой и после неё (табл.3.1) назначены следующие режимы резания:

для токарных работ о сновное время , мин, равно:

, (3.13)

где L_РЕЗ - длина резания, мм (определяется в ходе расчётов режимов резания); y - подвод, врезание и перебег инструмента, мм [3, 8]; L_ДОП - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенно­стями наладки и конфигурацией детали, мм [3, 8]; n - число оборотов детали в ми­нуту, об/мин. (формула 3.10); S₀ - подача на оборот, мм/об (согласно расчётам режимов резания).

Число оборотов детали n, об/мин, равно:

, (3.14)

где - скорость резания, м/мин (определяется в ходе расчётов режимов резания); D - диаметр детали, мм.

Таблица 3.1

Предложенный вариант ТП восстановления детали

Номер операции	Наименование операции	Основное время tО, мин.
	Круглошлифовальная
	Наплавочная
	Токарная
	Круглошлифовальная
ИТОГО:	= …

для круглого шлифования с корость шлифовального круга , м/с, определяется по фор­муле:

, (3.15)

где D_КР - диаметр круга, мм; n_КР - число оборотов круга по станку, об/мин.

Число оборотов детали n, об/мин, равно:

, (3.16)

где - скорость детали, м/мин (определяется в ходе расчётов режимов резания); D - диаметр детали, мм.

Основное время шлифования , мин, определяется по формуле:

, (3.17)

где а - общий припуск на сторону, мм (определяется в ходе расчётов режимов резания); а_ВЫХ - толщина слоя, снимаемого на этапе выхаживания [3, 8]; S_М - минутная поперечная подача, мм/мин (определяется в ходе расчётов режимов резания); t_ВЫХ - время вы­хаживания, мин [3, 8].

3.2. Расчёт капитальных затрат АРП (участка)

В том случае, если на спроектированном АРП (цехе, участке) осуществляется восстановление деталей не только электродуговой наплавкой, при определении капиталовложений З_КАП, руб., необхо­димо учитывать долю работ по восстановлению электродуговой на­плавки к общему объёму восстановительных работ, т.е.

. (3.18)

где С_СУМ.П - первоначальная стои­мость технологического оборудования, исполь­зуемого при восстановлении, руб. (табл.1.4); С_ЗД - балансовая стоимость производствен­ного корпуса (участка) (формула 1.5), руб.; k_УД = (0,1÷1,0) - доля работ по восстановлению деталей элек­тродуговой наплавкой в процентах от общего объёма восстановительных работ на предприятии (участке), %.

Дата добавления: 2015-05-29