2. Обработка материалов концентрированными

ИСТОЧНИКАМИ НАГРЕВА

На поверхность заготовки из различных материалов наплавляют валик покрытия плазменно-дуговым методом, при котором плазмотрон перемещается с постоянной скоростью вдоль обрабатываемой поверхности.

Ниже в табл. 2.1 приведены значения параметров напряжения, силы тока, скорости движения плазматрона и диаметров наплавляемого валика для стали Р18.

Таблица 2.1

Параметры	Значения параметров
U, В	180	175	170	165	160
I, А	120	150	180	210	240
V, м/ч	5	7,5	10	12,5	15
dп, мм	5	7	9

Обрабатываемый материал – сталь р18

Сталь Р18 – сталь инструментальная, быстрорежущая. Применяется для изготовления резцов, сверл, фрез, долбяков, развёрток, зенкеров, метчиков, протяжек для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000Мпа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании до 600˚С.

Теплофизические свойства обрабатываемого материала:

Температура плавления - 1310 ^оС;

Температура закалки - 1280 ^оС;

Температура отпуска - 560 ^оС

Температура критических точек:

Ас₁ = 820 ^оС;

Ас₃(Аc_m) = 860 ^оС;

Аr₃ = 770 ^оС;

Аr₁ = 725 ^оС;

Плотность - 8,8 г/см³;

Удельная теплоемкость - 0,1 кал/г∙град;

Коэффициент теплопроводности - 0,062 кал/см∙с∙град.

Необходимо:

1. Рассчитать и построить зависимости температурных полей предельного состояния при изменении технологических параметров наплавки.

2. Определить зависимости термического цикла в точках, удаленных на различное расстояние от оси наплавляемого валика, от параметров обработки.

3. Определить зависимости времени пребывания выше температуры закалки в точках, удаленных на различное расстояние от оси наплавляемого валика, от параметров обработки.

4. Определить зависимости изменения глубины зоны проплавления, закалки и отпуска материала заготовки в зависимости от параметров обработки.

2.1. Сущность наплавки покрытия плазменно-дуговым методом Понятие наплавки и ее виды

Наплавка - нанесение с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Основные схемы плазменной наплавки представлены на рис. 2.1.

В различных случаях при наплавке необходимо комплексно решать ряд сложных вопросов:

• выбор материала, обеспечивающего соответствующие условиям эксплуатации свойства;

• возможность наплавки этого материала непосредственно на основной металл детали или подбор материала для наплавки подслоя;

• выбор способа и режима наплавки, формы и методов изготовления наплавочных материалов;

• выбор термического режима для выполнения наплавки (сопутствующего подогрева для исключения получения хрупких подкаленных зон в металле детали или в хрупком наплавленном слое;

• интенсификации охлаждения наплавляемой детали, когда для металла нежелательно длительное пребывание при высоких температурах);

• установление необходимости последующей термической (общей или местной) обработки (для получения необходимых эксплуатационных характеристик или возможности промежуточной механической обработки).

При возможности получения желаемых результатов путем использования нескольких способов наплавки (если необходимо и последующей механической обработки) важны и технико-экономические показатели сопоставляемых способов [11].

Рисунок 2.1 - Схемы плазменной наплавки:

а) плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой; б) плазменной дугой с нейтральной присадочной проволокой; в) комбинированный (двойной) дугой одной проволокой; г) то же, с двумя проволоками; д) горячими проволоками; е) плавящимся электродом; ж) с внутренней подачей порошка в дугу; з) с внешней подачей порошка в дугу;

1 - защитное сопло; 2 - сопло плазмотрона; 3 - защитный газ; 4 - плазмообразующий газ; 5 - электрод; 6 - присадочная проволока; 7- изделие; 8 - источник питания косвенной дуги; 9 - источник питания дуги прямого действия; 10 - трансформатор; 11 - источник питания дуги плавящегося электрода; 12 - порошок; 13 - порошок твердого сплава.