ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ ВИБРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ Голубина С.А.

Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана


Номер: 11-4
Год: 2016
Страницы: 14-16
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

автоматическая вибродуговая наплавка, полуавтоматическая вибродуговая наплавка, режимы процесса наплавки , automatic dip-transfer surfacing, semiautomatic dip-transfer surfacing, modes of surfacing

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В данной работе показаны основные отличия механизированного и полуавтоматического процесса вибродуговой наплавки, описан подход к определению режимов ведения полуавтоматического процесса.

Текст научной статьи

Наплавка деталей вибрирующим электродом с применением охлаждающей жидкости была впервые предложена в 50-х годах ХХ века Г.П. Клековкиным и И.Е. Ульманом и в последующие годы совершенствовалась рядом ученых [1,2]. Основным преимуществом этого процесса наплавки является незначительный нагрев деталей (около 100 °С), малая зона термического влияния и возможность получения наплавленного металла с требуемой твердостью и износостойкостью без дополнительной термической обработки. Однако, в настоящее время применение этого способа для восстановления деталей незначительно из-за снижения усталостной прочности, которая возникает за счет повышенной дефектности наплавленного металла. Повышение усталостной прочности может быть достигнуто при реализации ряда мероприятий, таких как: заменой воды на другие охлаждающие вещества, обработка восстанавливаемой поверхности поверхностно-пластическим деформированием. Дефектность наплавленного слоя может быть снижена за счет подбора химического состава присадочной проволоки, более устойчивого к образованию холодных трещин, а также обеспечение мелкокапельного переноса присадочного материала, который приводит уменьшению объема сварочной ванны и, как следствие, снижению уровня сварочных напряжений и предотвращению образования трещин. В настоящее время наиболее известно использование автоматического вибродугового процесса для восстановления деталей [2, 3]. Однако, для ряда поверхностей ряд автоматическая вибродуговая наплавка затруднена. Это детали типа вал с конструктивными элементами сложной геометрии, тонкостенные детали сложной формы, нецилиндрические детали, крупногабаритные детали, в том числе и корпусные. Для этой номенклатуры деталей целесообразно ведение полуавтоматического процесса вибродуговой наплавки, на использование которого затруднено вследствие отсутствия необходимого оборудования. Ручное манипулирование существующими конструкциями вибродуговых головок практически исключено из-за их большой массы и габаритов. Проведенные исследования с использованием разработанного экспериментального устройства (пат. РФ №2301728) выявили следующие основные отличия ведения процесса вибродуговой наплавки в полуавтоматическом режиме от процесса механизированной вибродуговой наплавки [4]. Во-первых, при полуавтоматической наплавке сварщик опирает торец проволоки и, соответственно, сварочную горелку на наплавляемую поверхность, а при механизированной наплавке сварочная горелка закрепляется на суппорте установки, а торец присадочной проволоки размещается на заранее установленном расстоянии от наплавляемой поверхности. Во-вторых, наличие определенного варьирования скорости наплавки из-за ручного перемещения сварочной горелки. В настоящее время подходы к выбору параметров и режимов полуавтоматической вибродуговой наплавки в отличие от автоматической малоизвестны. Рассмотрим подход к их. выбору Для реализации полуавтоматической вибродуговой наплавки необходимо определять режимы ведения процесса и выбирать присадочные материалы [2, 3]. Марка присадочной проволоки выбирается в зависимости от требуемых свойств наплавленного слоя: твёрдости, износостойкости и условий работы детали. Например, при восстановлении стальных деталей с твердостью HRC 50.. .55 следует применять проволоку Нп-65 и Нп-80. Если требуется получить твердость наплавленного металла HRC 35.. .40, то наплавку следует производить проволокой Нп-ЗОХГСА, а при твердости НВ 180.. .240 можно применять проволоку св. 08. Для деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, можно применять те же марки электродной проволоки, но наплавку следует производить в среде углекислого газа или атмосфере воздуха. Однако при этом твердость наплавленного металла будет не выше НВ 160...450. Диаметр проволоки выбираем в зависимости от толщины наплавляемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве. Режим вибродуговой наплавки определяется электрическими и механическими параметрами, правильное назначение которых определяет качество полученных металлопокрытий [5]. К электрическим параметрам режима относятся полярность тока, напряжение и сила сварочного тока, индуктивность сварочной цепи. Сила сварочного тока зависит от диаметра электродной проволоки и скорости ее подачи. При диаметре проволоки 1,6…2 мм и изменении скорости подачи проволоки в пределах 1,0…3,5 м/мин сила тока изменяется от 100 до 200 А. Сила тока наплавки (IН, А) определяется приближенно по формуле: (1) Наплавка ведется на постоянном токе обратной полярности. Напряжение дуги определяется в зависимости от силы тока наплавки и составляет от 14 до 20 В. Оптимальным напряжением источника тока является 18...20 В. К механическим параметрам режима вибродуговой наплавки относятся: скорость наплавки, скорость подачи проволоки, шаг наплавки, амплитуда вибрации электрода, вылет электрода. Скорость подачи проволоки должна быть как можно больше для повышения производительности процесса. Однако, чем больше скорость подачи проволоки, тем больше нагревается деталь и при наплавке тонкостенных деталей и деталей небольшого диаметра её необходимо ограничивать также условиями нагрева детали. Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, может определяться по параметрам сварочной цепи (2), а также с учетом коэффициента расплавления проволоки (3). (2) где IН - сила тока наплавки, А; U - напряжение дуги, В; dпр -диаметр присадочной проволоки, мм. (3) где aр - коэффициент расплавления проволоки, г/А· ч; IН - сила тока наплавки, А; - диаметр присадочной проволоки, мм; r - плотность наплавленного металла, г/см3). Значение aр рассчитывается по формуле (4) Величина шага наплавки влияет на сплавление сварочных валиков между собой и основным металлом. Подача или шаг наплавки S определяется ориентировочно S = (1,2…2,0)×dпр. С увеличением шага наплавки улучшается сплавление валиков с основным металлом, увеличивается твердость наплавленного слоя, но и возрастают впадины между валиками. С уменьшением шага наплавки ухудшается сплавление наплавленного слоя с основным, снижается твердость слоя, увеличивается нагрев детали, возрастают потери на разбрызгивание металла. Амплитуда вибрации проволоки А = (1,2…1,8)×dпр. Вылет электрода L = (5…8)×dпр, мм. Скорость наплавки: (5) где Кп - коэффициент перехода присадочного металла в наплавленный, Кп = 0,8…0,9; а - коэффициент, учитывающий отклонение площади наплавленного валика от площади прямоугольника, а = 0,7. При выборе скорости наплавки следует иметь ввиду, что между скоростью подачи электродной проволоки и скоростью наплавки должно быть выдержано соотношение Vэл/ Vн, для вибродуговой наплавки равное 1,3-3,3 (наилучшие показатели при Vэл/Vн = 2). При меньшем соотношении скорости подачи и скорости наплавки покрытие получается неудовлетворительного качества, а при большем - не происходит проплавления основного материала. Толщина наплавленного слоя металла при указанных параметрах режима может быть получена пределах 0,8... 3,5 мм. Таким образом, предложенная методика выбора параметров вибродуговой наплавки может применяться для осуществления процесса полуавтоматическом режиме для широкой номенклатуры деталей.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.