Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ремонт автомобилей. Практикум
.pdf
установить зависимость ширины и высоты наплавленного валика от
скорости наплавки;
установить зависимость ширины и высоты наплавленного валика от
величины смещения электрода
Применяемое оборудование, приспособления, инструмент и материалы
1. Универсальная наплавочная головка.
2. Сварочный выпрямитель типа ВСС-300.
3. Токарный станок модернизированный (с понижающим редуктором).
4. Пульт управления с контрольно-измерительными приборами.
5. Прибор для измерения твердости типа ТШ или ТК.
6. Штангенциркуль.
7. Наплавочная проволока (Св-08, Нп-30 или др.) диаметрами от 1,2 до 3,0
мм.
8. Флюс плавленый АН-348А, керамический АНК-18 или др.
9. Набор слесарных инструментов.
Указания по технике безопасности
При работе на установке для наплавки детали под флюсом должны
соблюдаться следующие требования техники безопасности:
работа на установке разрешается только с механиком или лаборантом
после ознакомления с настоящими правилами и записью в специальном
журнале по технике безопасности;
персонал, обслуживающий установку, должен быть ознакомлен с
общими требованиями техники безопасности по электросварочным
работам;
электродвигатель токарного станка, распределительный шкаф,
выпрямитель должны быть надежно заземлены;
не производить ремонт и наладку головки при включенной
электрической цепи;
61
рабочее место должно содержаться в чистоте;
не разрешается работать без резинового коврика или деревянной
подножной решетки;
запрещается касаться ручек управления и выключателей мокрыми
руками;
при наплавке необходимо пользоваться защитными очками;
при появлении напряжения на поверхностях оборудования, не
являющихся токопроводящими, необходимо немедленно прекратить
работу, выключить источник питания;
работать на установке разрешается только при исправной вентиляции.
Краткие теоретические сведения
Автоматическая сварка (наплавка) под слоем флюса была разработана в
Институте электросварки им. Е.О. Патона. В настоящее время этот способ является
одним из самых распространенных при восстановлении деталей на ремонтных
предприятиях. Принципиальная схема автоматической электродуговой наплавки
деталей под слоем флюса представлена на рисунке 10 [12].
62
1 – наплавочный аппарат; 2 – кассета с проволокой; 3 – бункер с флюсом; 4 –
электродная проволока; 5 – наплавляемая деталь; стрелками указаны направления
движения электродной проволоки и наплавляемой детали.
Рисунок 10 - Принципиальная схема автоматической электродуговой наплавки
деталей под слоем флюса
На рисунке 11 представлена схема наплавки цилиндрической детали 1 под
слоем флюса. В зону горения дуги 7 с помощью направляющего мундштука 5
подаются наплавочная проволока-электрод и флюс из бункера 4. Слой флюса
толщиной от 40 до 60 мм с помощью жидкой оболочки 8 закрывает дугу 7. Под
оболочкой жидкого флюса 8 образуется газовая камера 9 с избыточным давлением.
Жидкая и газовая оболочки надежно защищают жидкий металл от вредного влияния
кислорода и азота воздуха.
Избыточное давление газовой оболочки 9 обеспечивает спокойное состояние
ванны жидкого металла, что дает возможность увеличить сварочный ток в пределах
от 6 до 8 раз в сравнении с открытой дугой, т.е. довести его плотность до значений в
пределах от 150 до 200 А/мм2 [12].
Шлаковая корка 2, образующаяся в результате кристаллизации жидкого
флюса 8, уменьшает излучение тепла в окружающий воздух, обеспечивает
благоприятные условия для кристаллизации наплавленного металла 3 и
структурных превращений в нем (дегазации жидкого расплава, формирования
равновесной структуры, снижения уровня внутренних напряжений).
63
1 – деталь; 2 – шлаковая корка; 3 – наплавленный слой металла; 4 – бункер; 5 –
мундштук; 6 – флюс; 7 – дуга; 8 – жидкая оболочка; 9 – газовая камера
Рисунок 11 - Схема наплавки цилиндрической детали под слоем флюса
Автоматическая наплавка под флюсом характеризуется малыми потерями
металла на угар (не более 2%), высоким коэффициентом наплавки (от 14 до 16
г/А ч), т.е. выше, чем при сварке открытой дугой от 1,5 до 2,0 раза.
Качество и механические свойства наплавленного металла в большой степени
зависят от химического состава проволоки. Для автоматической наплавки под слоем
флюса применяются:
сварочная проволока (из углеродистой стали марок Св-08, Св-08А, Св-
ЮГА и др., легированной стали марок Св-08Г2С, Св-12Г2Х, Св-18Х1СА
и др., высоколегированной стали марок Св-02Х19Н9, Св-10Х20Н15 и
др.);
наплавочная проволока (из углеродистой стали марок Нп-30, Нп-40 и
др., легированной стали марок Нп-ЮГЗ, Нп-30Х5 и др.,
высоколегированной стали марок Нп-2Х14, НП-45Х4ВЗФ и др.);
порошковая проволока марок Пп-ЗХ2В8, Пп-ПЗА и др.
64
Флюсы, используемые для автоматической наплавки, в зависимости от
способа приготовления делятся на плавленые (ОСЦ-45, АН-348А, АН-348МК) и
керамические (АНК-18, АНК-19, АНЛ-1, АНЛ-2).
Наиболее распространенный из плавленых флюсов АН-348А обеспечивает
стабильное горение дуги при любом роде тока, хорошее формирование
наплавленного валика, пониженную пористость металла. Характерной
особенностью химического состава этого флюса является повышенное содержание
марганца и кремния, т.е. в металлургическом отношении флюс АН-348А является
нейтральным [12].
В состав керамических флюсов, кроме минеральных и шлакообразующих
компонентов, вводятся порошкообразные металлы, ферросплавы, карбиды и другие
вещества, что обеспечивает легирование, модифицирование, раскисление
наплавленного металла.
При выборе режимов наплавки в качестве исходных данных принимаются:
твердость наплавленной детали;
величина износа;
форма и размеры восстанавливаемой поверхности.
Режим наплавки характеризуется следующими параметрами:
маркой флюса и проволоки;
величиной сварочного тока, А;
диаметром проволоки, мм;
скоростью наплавки, м/ч;
скоростью подачи проволоки, м/ч;
шагом наплавки, мм/об.;
величиной вылета и смещения электрода, мм.
Заданная ремонтным чертежом твердость обеспечивается, прежде всего,
химическим составом флюса и проволоки. В таблице 13 приведены некоторые
данные [13], характеризующие влияние марки проволоки и флюса на твердость
65
наплавленного металла.
Материал
детали
Марка электродной
проволоки
Марка
флюса
Твердость наплавленного слоя
Сталь 40
Св-08
АН-348А
170-220 НВ
Сталь 40
Нп-65
АН-348А
280-300 НВ
Сталь 40
Нп-ЗОХГСЛ
АН-348Л
280-300 НВ
Сталь 40
Св-08
АНК-18
40-42 HRC
Сталь Г13Л
Пп-ПЗ
Без флюса
200-220 НВ
400-500 (после наклепа)
Таблица 13 - Влияние марки проволоки и флюса на твердость наплавленного слоя
Величина тока выбирается в зависимости от диаметра наплавляемой детали
(рисунок 12). Заштрихованная зона на рисунке соответствует величине тока, при
которой достигается устойчивое горение дуги и наилучшее формирование валика.
Рисунок 12 - Зависимость силы тока от диаметра наплавляемой детали
С увеличением тока глубина провара и высота валика возрастают, а ширина
шва изменяется незначительно. При наплавке на переменном токе каждое
повышение его на 100А увеличивает глубину провара примерно на 1 мм. При
66
наплавке на постоянном токе обратной полярности наблюдается заметное
Параметр
Значения
Величина тока, А
100-140
140-180
150-200
200-270
270-300
Диаметр проволоки, мм
1,2
1,6
1,8
2,0
2,5
уменьшение провара, по сравнению с наплавкой на прямой полярности или
переменном токе.
Увеличение провара ведет к возрастанию доли металла подложки в
наплавленном слое, а следовательно, и к уменьшению концентрации легирующих
элементов в нем. Поэтому величина тока должна быть минимальной, но
обеспечивающей устойчивое горение дуги. По выбранному току подбирается
необходимый диаметр электродной проволоки (таблица 14).
Таблица 14 – Зависимости величины тока от диаметра проволоки
Проволока большего диаметра позволяет уменьшить глубину провара за счет
уменьшения плотности тока, понижает устойчивость горения дуги.
Напряжение для автоматической наплавки под флюсом с учетом стабильности
горения дуги принимается в пределах от 25 до 30 В. Увеличение напряжения дуги
приводит к некоторому уменьшению глубины провара и резкому увеличению
ширины шва. При наплавке постоянным током обратной полярности сохраняется
такая же зависимость между шириной шва и величиной напряжения дуги, как и при
сварке переменным током - чем выше напряжение дуги, тем шире шов. Однако при
сварке на прямой полярности увеличение напряжения дуги практически не влияет
на ширину шва.
Скорость наплавки определяется по формуле
где
I - величина тока, А;
- коэффициент наплавки, г/(А ч), (н=7-16 г/(А ч));
н
67
δ - толщина слоя наплавки, мм;
S - величина продольной подачи наплавочной головки, мм/об. (шаг на-
плавки);
γ - плотность материала проволоки, г/см3.
При скорости наплавки меньше 20 м/ч на единицу длины наплавляется
относительно много металла. Высокий уровень жидкого металла в ванне дуги,
вследствие низкой теплопроводности, препятствует проплавлению на большую
глубину. При относительно небольшом проплавлении формируется широкий валик.
При скорости меньше 1 м/ч основной металл не проплавляется. Повышение
скорости наплавки в диапазоне от 20 до 50 м/ч не дает увеличения глубины провара,
но уменьшение количества расплавленного металла на единицу длины вызывает
уменьшение ширины валика. При скорости 70 м/ч и более уменьшаются глубина
провара и ширина валика, наблюдается несплавление.
Скорость подачи электродной проволоки определяется по формуле
где d — диаметр проволоки, мм.
Величина смещения электрода а (рисунок 11) влияет на глубину проплавления
и формирование валика и определяется из зависимости
где D - диаметр детали, мм.
При смещении электрода уменьшается количество вытесняемого давлением
дуги, металла в наплавленный слой, повышается уровень жидкого металла в ванне,
уменьшаются провар, ширина и высота валика.
Вылет электрода, т.е. длина участка электрода, находящегося под током,
68
влияет на форму шва и глубину провара только при сварке тонкой проволокой.
Увеличение вылета уменьшает проплавление основного металла. Ориентировочно
величина вылета может быть принята по выражению
Угол наклона электрода (рисунок 11) может составлять от 0° до 8°.
Подготовка установки к работе и наплавка детали
1. На наплавочную головку устанавливается кассета с проволокой, которая
протягивается через ролики и мундштук 5 (рисунок 11).
2. Рассчитанная скорость подачи электродной проволоки устанавливается
с помощью сменных зубчатых колес подающего механизма. Корректором
устанавливается заданный угол мундштука (в диапазоне от 6° до 8°), наплавочная
головка подводится к поверхности детали. Бункер 4 заполняется просушенным и
просеянным флюсом. Ссыпной патрубок закрепляется над электродом.
3. Устанавливаются заданная величина тока, скорость наплавки и частота
вращения детали, открывается шиберная заслонка и подается флюс.
4. Кнопкой «Пуск» запускается сварочный выпрямитель.
5. В процессе наплавки молотком удаляется шлаковая корка. Ведется
наблюдение за показаниями приборов на пульте управления и поступлением флюса
в зону горения дуги.
6. При неизменных электрических и кинематических параметрах режима
наплавляются валики длиной в пределах от 60 до 80 мм.
7. Прекращается процесс наплавки выключением механизма подачи
проволоки, закрытием шиберной заслонки и отключением источника тока
(выпрямителя).
8. Аналогично исследуется влияние величины смещения электрода с
зенита на формирование валика.
Исследование влияния режима наплавки на ширину и высоту валика
69
Цель исследования - установление зависимости ширины и высоты
Марка флюса
Вылет электрода,
мм
Смещение
электрода, мм
Диаметр
электрода, мм
Марка
электродной
проволоки
Скорость подачи
проволоки, м/мин
Скорость
наплавки, м/ч
Диаметр
заготовки, мм
Сила тока, А
Ширина валика b,
мм
Высота валика h,
мм
Примечание
наплавленного валика от скорости наплавки и величины смещения электрода. По
ширине и высоте валика можно судить о глубине проплавления металла, т.е. о
качестве наплавки.
Установление зависимости ширины и высоты валика от скорости
наплавки
Для установления указанной зависимости скорость наплавки VН принимается
равной 10, 20, 40, 80 м/ч. При подготовке опыта необходимо:
определить марку флюса электродной проволоки;
измерить диаметры проволоки и заготовки;
определить по рисунку 12 величину тока;
рассчитать скорость подачи электродной проволоки, величину
смещения и вылет электрода;
рассчитать частоту вращения заготовки для заданных значений скорости
наплавки;
исходные данные записать в форме таблицы 15;
настроить источник тока, станок и наплавочную головку в соответствии
с выбранными и рассчитанными параметрами режима наплавки,
провести наплавку валиков длиной в пределах от 50 до 80 мм;
результаты опытов занести в таблицу 15.
Таблица 15 - Размеры наплавленного валика в зависимости от скорости наплавки
По данным таблицы 15 строятся графики изменения ширины b и высоты h
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]