2.3Проектирование технологического процесса восстановления изношенной детали автоматической наплавкой

Проектирование ТП начинается с выполнения этапов 1–7 подраздела 2.1. Результаты дефектации деталей должны быть представлены в виде карты технических требований на дефектацию по форме таблицы 2.1.

Проектирование технологической операции автоматической плавки начинается с выбора марки и диаметра электродной проволоки (таблица 2.11) [1, 2, 3].

При наплавке в среде углекислого газа материал электродной проволоки выбирается близким по химическому составу к материалу наплавляемой детали. Кроме того, они должны содержать марганец и кремний для раскисления. К таким материалам относится проволока Нп-30ХГСА.

Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от диаметра наплавляемой детали. Для деталей диаметром 40–75 мм диаметр проволоки составляет 1,6 мм; для деталей диаметром 76–100 мм – d_эл = 2 мм; для деталей диаметром свыше 100 мм – d_эл = 3 мм [4].

После выбора электродной проволоки определяют силу сварочного тока:

J = 0.785 D_а, (2.1)

где J – сила сварочного тока, А;

d_эл – диаметр электродной проволоки, мм;

D_а – допустимая плотность тока А/мм².

Величина D_а выбирается по рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Зависимость плотности тока и коэффициента наплавки от диаметра электродной проволоки

Таблица 2.11 - Наплавочные проволоки, применяемые при восстановлении деталей

Материал ремонтируемой детали	Марка проволоки	Диаметр проволоки	Рекомендуемый флюс и защитный газ	Твердость после наплавки HRCэ	Восстанав­ливаемая деталь
Низкоугле­ро­дистые стали	Св-08	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2	АН-348А; АН-60; АН-К-18	16; 18; 43	Оси, валы
(Ст20)	Нп-30	1.6; 2.0	АН-348А	16–22	Оси, валы
Низколегиро­ванные (16ГС, 15ГС, 14Г2АФ) и конструкци­онные легиро­ванные стали (15Х, 20Х, 30Х, 45Х, 18ХГТ, 25 ХГМ, 30ХГСА)	Нп-30ХГСА	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2	АН-348А	30–34	Шестерни
Углеродистые	Нп-30	1.6; 2.0	АН-348А	16–22	Оси, валы
стали	Нп-40	1.6; 2.0	АН-348А	17–23	Оси, валы
(30, 40, 45)	Нп-50	1.6; 2.0		18–24	Оси, ро­лики, валы
	Нп-65	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2	АН-348А	22–30	Оси, ро­лики, валы
	Нп-30ХГСА	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2	АН-348А	30–34	Шестерни
Чугуны	Св-08	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2	АН-348А; АН-60; АН-К-18	16; 18; 43	Коленчатые валы, картеры, распредвалы, диски крышки

Масса расплавленного металла г/ч или г/мин

G_р.м. = Jd_н или G_р.м. = Jd_н / 60, (2.2)

где d_н – коэффициент наплавки, г/Ач (рисунок 2.2).

Объем расплавленного металла в см³/мин:

Q_р.м. = G _р.м. / , (2.3)

где  – плотность расплавленного металла в г/см³, принимаемая равной плотности металла детали.

При установившемся процессе объем расплавленного металла в см³/мин:

Q_р.м. = 0.785 V_пр, (2.4)

где V_пр – скорость подачи электродной проволоки, м/мин.

.

Объем расплавленного металла Q_р.м переносится на наплавляемую поверхность.

Объем наплавляемого металла в минуту в см³:

Q_нм = t  S  V_н, (2.5)

где t – толщина наплавляемого слоя, мм;

S – шаг наплавки или подача на один оборот детали, мм/об;

V_н – скорость наплавки, м/мин.

Но так как Q_рм = Q_нм то 0.785 V_пр = t  S  V_н.

Однако необходимо учесть, что не весь расплавленный металл пе­реносится на наплавленную поверхность и объем наплавленного металла будет положен не равномерно. Поэтому последнее равенство примет вид:

0.785 К = , (2.6)

где К – коэффициент перехода металла на наплавленную поверхность, т.е. коэффициент, учитывающий выгорание или разбрызгивание металла (таблица 2.12);

а – коэффициент неполноты наплавленного слоя (таблица 2.13).

Таблица 2.13 - Значение коэффициентов К и а

Вид наплавки	Значение коэффициента
	К	а
1. Вибродуговая наплавка в жидкости	0.73–0.92	0.79–0.95
2. Наплавка под слоем флюса	0.90–0.986	0.99–0.985
3. Наплавка в среде СО2	0.82–0.90	0.88–0.96

Скорость наплавки в м/мин:

(2.7)

Частота вращения в об/мин:

, (2.8)

где D – диаметр наплавляемой детали.

Величина t определяется как сумма величин износа с учетом припусков на механическую обработку перед нанесением покрытия для придания детали правильной геометрической формы, и после нанесения покрытия для получения номинального значения размера. Припуск на шлифование составляет от 0,1 до 0.5 мм на сторону, для точения до 1.5 мм на сторону. Ориентировочно величина t = 0.8–3.5 мм.

Шаг наплавки S ориентировочно может быть принят исходя из диаметра электродной проволоки: S = (1.2–2.0) d_эл. Его значение изменяется в пределах от 2.5 до 3.5 мм/об.

Амплитуда вибраций электрода (для вибродуговой наплавки) А = (1.2–1.3) d_эл, мм.

Вылет электрода l = (5–8) d_эл, мм.

Смещение электрода с зенита для деталей диаметром 40–50 мм составляет 4–6 мм, а для диаметра 60–80 мм – 8–10 мм.

Зная режим наплавки, можно определить основное время:

– для тел вращения

, (2.9)

– для наплавки шлиц продольным способом

, (2.10)

где L – длина наплавки, мм;

n – частота вращения детали, об/мин;

S – подача, мм/об;

i – количество слоев наплавки;

Vн – скорость наплавки, м/мин.

Необходимо иметь в виду, что при продольной наплавке шлицев выключают вращение шпинделя станка и сохраняют подачу наплавочной головки вдоль наплавляемого изделия. В этом случае эта подача является скоростью наплавки.