Прогрессивные технологии восстановления и упрочнения деталей машин

а

210

211

а

Am, мг

212

Дm, мг

213

Плотность разрядного тока оказывает решающее влияние на производительность наплавки и незначительное — на сплошность. При увеличении 2 производительность возрастает, так как нагрев и расплавление порошка возрастает за счет преобразования электрической энергии в тепловую. Однако при достижении значения i>im (рис. 6.1) производительность процесса снижается,

так как повышается вероятность возникновения электрического разряда у поверхности полюсного наконечника из-за увеличения коэффициента передачи энергии. Значение im для исследуемых порошков различно: W ^ ^ 2,43 А/мм2; imFe~T = 2,35 А/мм2; гтс-зйо = 2,19 А/мм2; !трбМ5К5= 2,37 А/мм2. Увеличение в составе порошка тугоплавких составляющих — карбидов ванадия, молибдена, вольфрама, титана ведет к повышению im. Зависимость КсП=/(0 также носит

экстремальный характер. При достижении значения 1>/ксп силы взаимодействия токов, протекающих в порошке и цепочках-электродах, снижают их устойчивость и могут разрушить последние еще до расплавления зерен порошка. Значение гк™ для исследуемых порошков: г'ксп/ъ-и = 2,07 А/мм2; г'кспл-г/= 2,26 А/мм2; г'кспРбмж5 = 1,99 А/мм2.

Магнитная индукция в рабочем зазоре влияет не только на интенсивность образования цепочек-электродов, их устойчивость и электрическую проводимость, но и на распределение расплава порошка и эрозию наплавленного покрытия. Как видно из рис. 6.2, зависимости А/и =/(В) и КсП =ДВ) носят экстремальный характер для порошков Ьтре.у= 0,66 Т; Bmfvn = 0,71 Т; Втс-зоо= 0,94 Т; В„р6М5К5 = 0,96 Т; ВКсп/ге_(/ = 0,77 Т; BK c nFe-r;= 0,82 Т; Вкспс-зоо = 0,97 Т; ВКспРбМ5К5= 1,02 Т.

Соотношение 5/Д, физический смысл которого состоит в том, что оно определяет количество зерен порошка, образующих цепочку-электрод, при малых значениях оказывает незначительное влияние на Ат и КсП (рис. 6.3). Обусловлено это образованием большого количества цепочек-электродов за счет закаливания и удержания магнитным полем порошка в рабочем зазоре. При этом снижается количество тепловой энергии, передаваемой каждой це- почке-электроду, а следовательно, и перенос материала порошка на обрабатываемую поверхность. Сплошность покрытия невелика из-за повышенной

214

устойчивости коротких цепочек-электродов и эрозии покрытия. С увеличением соотношения 8/Д количество цепочек-электродов уменьшается, а их подвижность увеличивается, что повышает вероятность возникновения дугового разряда на новых участках наплавляемой поверхности. При значениях 6/Д>8/Дт и 8/Д>8/Дксп производительность и сплошность наплавки снижаются из-за чрезмерной длины цепочек-электродов (рис. 6.3). Для исследуемых дорошков значения 8/Дт и 8/AKcn следующие: 8/AmFe.y = 8,47; Ы&тре-п = 8,73; 8/Д/ис-Зоо = 8,78; б/Д»1рбМ5К5= 7,10; 8/ДКсп^с-с= 8,12; 8/ЛКсп/ге_г, = 7,88;

8/Дкспс-зоо = 7,97; 8/ДКспрбМ5К5 = 6,88. Как видно, значения 8/Д для порошков и параметров наплавки отличаются незначительно.

Расход порошка является одним из важнейших технологических факторов, оказывающих наибольшее влияние на производительность при наплавке порошков с высоким содержанием легирующих элементов (рис. 6.4). Объясняется это тем, что замыкание электрической цепи происходит не только за счет удержания зерен порошка магнитным полем, но и за счет заклинивания их в рабочем зазоре.

Зависимости Am =J{g) и Ксп =Jlg) носят экстремальный характер. Так

при увеличении расхода порошка до определенной величины в рабочей зоне образуется большое количество цепочек-электродов, что приводит к повышению производительности и сплошности наплавки. Однако по причинам, аналогичным влиянию магнитной индукции В и соотношения 8/Д, расход порошка имеет ограничение. Наиболее благоприятные значения расхода порошков, обеспечивающие наибольшую производительность и сплошность покры-

Из приведенных данных следует, что значения расхода порошков отличаются незначительно (рис. 6.4).

215

Длительность наплавки (рис. 6.5) в первую очередь определяет сплошность покрытия, так как при увеличении т возрастает вероятность возникновения электрического разряда на большей площади наплавляемой поверхности. С увеличением времени наплавки производительность и сплошность покрытия возрастают и, достигнув максимального значения, уменьшаются. Обусловлено это эрозией наплавляемого слоя в связи с концентрацией магнитных силовых линий у выступающих частей профиля покрытия, приводящие к уменьшению тепло-, электро- и магнитопроводности, что и способствует разрушению образовавшегося слоя покрытия.

Установлены следующие наиболее эффективные значения удельной длительности наплавки для порошков:

Метод электромагнитной наплавки с поверхностным пластическим деформированием. Влияние технологических факторов ЭМН с ППД на е, HRC,, Ra и Am определялось также по математическим моделям (6.9)—(6.12),

геометрическая интерпретация которых, как и для ЭМН, представлена в виде одномерных сечений в двумерной системе координат (рис. 6.6—6.8). Зависимости, показанные на рис. 6.6—6.8, также находятся в факторном пространстве, так как пределы экстраполяции были ограничены условием —2<Х,<+2.

Анализ результатов исследований (рис. 6.6—6.8) показывает, что зависимость параметров процесса от технологических факторов носит экстремальный характер, обусловленный совместным действием электрической, магнитной, тепловой и механической энергиями при формировании покрытий. Полученные математические модели (6.9)—(6.12) позволяют выявить степень влияния технологических факторов на параметры оптимизации. С учетом уровня значимости факторы можно расположить в ряды в порядке убывания влияния на оптимизируемые параметры (рис. 6.9).

216

217

Рис. 6.7. Зависимость шероховатости поверхности Ra , производительности Am', твердости поверхностного слоя HRC, относительной износостойкости Е

от разрядного тока I (а) и окружной скорости заготовки V (б).

218

Рис. 6.8. Зависимость шероховатости поверхности Ra , производительности Am',

твердости поверхностного слоя HRC, относительной износостойкости е от магнитной индукции в рабочем зазоре В.

8 :

HRC:

Ra :

Am :

Рис. 6.9. Последовательность и значимость влияния технологических факторов метода электромагнитной наплавки с поверхностным пластическим деформированием на параметры оптимизации.

219