Восстановление деталей

На каждом успешном машиностроительном предприятии постоянно должен проводится комплекс мер по внедрений прогрессивных технологий по восстановлению деталей при ремонте, позволяющих экономить материальные ресурсы. В связи с ростом интенсивности эксплуатации современной техники, увеличением скоростей и грузоподъемности проблема повышения срока службы быстроизнашивающихся деталей машин становится все более актуальной. Поэтому разработка принципиально новых, легко реализуемых технологических процессов восстановления деталей и совершенствование существующих является первоочередной задачей.

восстановление деталей

Рис 1. Схема установки для восстановления деталей электродуговой наплавки в ультразвуковом поле.

1 — наплавляемая деталь; 2 — микрованна расплава; 3 — шлак;

4 — наплавленный металл; 5 — электродная проволока; 6 — механизм подачи электродной и волноводной проволок; 7 — бункер с флюсом; 8 — волноводная проволока; 9 — волновод; 10 — магнитострикционный преобразователь; 11 — ультразвуковой генератор.

В машинах используют детали, основа которых состоит из недорогих конструкционных сталей, а поверхности, подверженные интенсивному износу, упрочнены износостойкими сплавами и композитами. Разработаны и применяют различные методы наплавки; осталивание, химико-термическую обработку, электроискровое наращивание, напыление металлических и полимерных материалов. Наиболее распространен относительно нетрудоемкий и дешевый процесс электродуговой наплавки, позволяющий не только придать деталям первичную форму, но и увеличить срок их службы. Однако этот метод восстановления деталей имеет ряд существенных недостатков: в наплавляемом металле образуются поры, трещины, неметаллические включения, происходит объемная ликвидация компонентов, что ухудшает износные характеристики металла.

Наряду с автоматизацией и механизацией процесса наплавки, применением специальных электродных и флюсовых материалов, оптимизацией технологических режимов значительные резервы в повышении качеств наплавочных работ открываются благодаря использованию энергии ультразвуковых колебаний.

Восстановление деталей с помощью ультразвуковой наплавки основано на введении в наплавляемый металл в процессе его формирования вблизи температуры затвердения интенсивных ультразвуковых колебаний. При этом расплав существенно изменяет структуру, физико-механические и технологические свойства наплавляемого слоя: улучшается однородность, резко уменьшается пористость, увеличиваются прочность, плотность, предел текучести, ударная вязкость и пластичность, значительно уменьшается количество неметаллических и газовых включений.

Структурные, физико-механические и технологические изменения в наплавленном слое приводят к повышению механических характеристик в зависимости от режимов ультразвуковой обработки. При оптимальных параметрах ультразвуковой обработки предел прочности на разрыв возрастает на 15-20%, ударная вязкость — 25-28%, износостойкость в 2,8-3 раза. При этом твердость возрастает незначительно, что не вызывает затруднений в последующей механической обработке наплавленных деталей.

восстановление деталей

 

Рис. 2. Износ металла, полученного электродуговой наплавкой проволокой Св-08ГА по типовой технологии (сила тока 410 А, 45 В). Давление на образец 5МПа.

1 — наплавка в ультразвуковом поле; 2 — наплавка без ультразвука.

восстановление деталей

Рис.3. Износ металла, полученного электродуговой наплавкой проволокой Св-08ГА в ультразвуковом поле (амплитуда колебаний волноводной проволоки 10 мкм, скорость подачи волноводной проволоки 11,5х10-3 м/с, сила тока 410 А, напряжение 45 В).

Давление на образен 8 МПа

— наплавка в УЗ поле;

— наплавка без ультразвука.

восстановление деталей

Рис. 4. Износ металла, полученного электродуговой наплавкой в ультразвуковом поле по абразивной бумаге с давлением 0,2 МПа

1,2,3 — величина амплитуды колебаний волноводной проволоки соответственно 13;10; 0 мкм.

В основе механизма влияния ультразвукового поля на свойства металла — ускорение функциональных явлений в расплавах, приводящее к интенсивному зернообразованию и равномерному распределению их в обрабатываемом объеме расплава: диспергирование частиц различной природы, интенсифицирующее процесс зернообразования, и дегазация, способствующие повышению качества наплавок.

Установка для восстановления деталей электродуговой наплавкой в ультразвуковом поле приведена на рис.1. Работает она следующим образом.

В зону наплавки непрерывно подается электродная проволока. За счет тепла дуги, горящей между проволокой и деталью, проволока плавится под защитой шлака, формируя слой наплавленного металла.

Вблизи зоны затвердевания в наплавляемый металл непрерывно подается волноводная проволока, в которой с помощью магнитострикционного преобразователя возбуждаются ультразвуковые колебания. Волноводная проволока по мере погружения в расплав оплавляется, но определенная часть ее поверхности остается твердой. Через нее и осуществляется ввод ультразвуковых колебаний в расплав металла. Материал волноводной проволоки выбирается таким же, как и наплавочной проволоки.

Износостойкость наплавленного слоя в восстановленных деталях зависит в основном от следующих технологических параметров: акустической мощности генератора, вылета (длины) волноводной проволоки; скорости подачи ее, расстояния между наплавочной и волноводной проволоками в зоне наплавки, мощности дуги. Наибольшее влияние на износостойкость оказывают акустическая мощность ультразвуковых колебаний и расстояние между проволоками. Скорость подачи волноводной проволоки и мощность дуги менее влияют на износостойкость.

Режимы наплавки определяются из условий получения качественной наплавки и в процессе работы ее не меняют.

Технологические параметры определяются экспериментальным путем. Диаметр волноводной проволоки зависит от рабочей частоты генератора. Чем меньше рабочая частота, тем больше должен быть диаметр волноводной проволоки. При малых диаметрах в проволоке формируются обертоны и энергия колебаний на основной частоте резко уменьшается. С другой стороны, с увеличением диаметра проволоки возрастают трудности обращения о ней, так как увеличивается диаметр барабана, возрастает мощность привода подающего устройства.

Исходя из этого, выбирается минимально возможный диаметр волноводной проволоки. Установлено, что для частоты 20 кГц диаметр волноводной проволоки должен быть 1,6 — 3 мм, 40 кГп — 1,2 — 1,4 мм, 50 кГц — 0,8 — 1 мм.

Выпускаемые серийно наплавочные станки для восстановления деталей обычно работают на наплавочных проволоках диаметром 1,2 — 2,2 мм, мощность дуги 10 — 25 кВт. В этих условиях оптимальные параметры лежат в пределах: мощность ультразвукового генератора, подаваемая на магнитостриктор 60-300 Вт; скорость подачи волноводной проволоки 0,7-10 мм; расстояние между концами волноводной и электродной проволок 5-7 мм. Меньшие значения относятся к меньшим диаметрам наплавочной проволоки, большие — к большим.

Мощность дуги в начале эксперимента следует оставлять такой же, как при наплавке. Регулировать можно только в сторону возрастания для увеличения выделяемого в дуге тепла и расширения ванны расплавленного металла. Регулируют мощность дуги реостатом.

Детали в ультразвуковом поле наплавляют либо на специализированных станках, либо на серийных наплавочных установках, дополнительно оборудованных ультразвуковым генератором. На рисунках 3, 4 показаны зависимость износостойкости наплавленного слоя от амплитуды ультразвуковых колебаний, скорости подачи волноводной проволоки, расстояния между наплавочной и волноводной проволоками и мощности дуги.

Экономическая эффективность от внедрения данного метода рассчитывается на каждый килограмм наплавленного металла. Технологический процесс и оборудование для наплавки и восстановления деталей машин в ультразвуковом поле защищены шестью авторскими свидетельствами. Установка для электродуговой наплавки деталей в ультразвуковом поле демонстрировалась в Софии (НРБ) на научно-технической выставке  в Хельсинки (Финляндия) и получила высокую оценку специалистов различных стран.

Источник информации: «Механизация строительства», 1986. # 6.

Виталий Сыроед

Автор: Виталий Сыроед

------ Наша официальная группа Вконтакте https://vk.com/club150627016 Обо мне 32 года,женат, есть ребенок.Эксперт по лечению артрозов, артритов и аллергий без таблеток и дорогих добавок. Хобби — изготовление различных полезных приспособлений и предметов, чтение, занятия физ. упражнениями, бег. +380960030982

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *