Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ремонт автомобилей. Практикум
.pdf
валика в зависимости от скорости наплавки VН:
Выполняется анализ графических зависимостей и объяснение полученных
результатов.
Установление зависимости ширины и высоты наплавленного валика от
величины смещения электрода
В этой серии опытов кинематические и электрические параметры режима
наплавки (вылет и диаметр электрода, скорость подачи электродной проволоки,
скорость наплавки, сила тока, напряжение) остаются неизменными и соответствуют
расчетным (выбранным) значениям, представленным в таблице 15.
При выборе скорости наплавки следует отдать предпочтение значениям,
обеспечивающим достаточную глубину прогара, широкий и высокий валик, т.е.
VН=20-40 м/ч.
Величина смещения электрода а принимается равной 0, равной (0,05-0,07)D и
более (0,05-0,07)D.
После соответствующей настройки наплавочной установки проводится
наплавка валиков на поверхности заготовки.
Результаты опытов заносятся в таблицу 15.
По результатам этой серии опытов строятся графики изменения ширины b и
высоты h валика в зависимости от величины смещения электрода а.
Выполняется анализ зависимостей и объяснение полученных результатов.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные элементы установки для электродуговой
наплавки.
2. Какие операции содержит технологический процесс наплавки?
3. Перечислите достоинства автоматической наплавки под слоем флюса.
4. Какую роль в получении наплавленного слоя играет флюс?
5. Перечислите виды флюса для автоматической наплавки под слоем
флюса.
6. Перечислите виды проволоки для автоматической наплавки под слоем
71
флюса.
7. Как определяется толщина наплавляемого металла?
8. Как выбираются режимы наплавки?
9. Какие способы наплавки применяются при восстановлении коленчатых
валов?
10. Какова роль флюса при наплавке?
11. Какими параметрами характеризуется режим наплавки?
12. Как влияют параметры режима наплавки на стабильность горения дуги?
13. Как влияют параметры режима наплавки на формирование
наплавленного металла?
14. Как влияют параметры режима наплавки на глубину проплавления
основного металла?
15. Каким образом выбирается величина тока процесса наплавки?
16. Какие источники питания сварочной дуги применяются при
автоматической наплавке?
17. Перечислите факторы, обеспечивающие заданную скорость наплавки.
18. От чего зависит скорость подачи электродной проволоки?
19. Как определяется оптимальный состав легирующего флюса и режим
наплавки?
20. Как определяется оптимальный режим наплавки?
72
8 Лабораторная работа №7. Определение режимов вибродуговой
наплавки при восстановлении деталей
Цель лабораторной работы: Изучение технологического процесса
восстановления деталей вибродуговой наплавкой.
Задачи лабораторной работы:
приобрести практические навыки выполнения операции вибродуговой
наплавки;
изучить методику выбора режимов наплавки и их влияние на качество
наплавленного слоя;
определить область применения вибродуговой наплавки при
восстановлении изношенных деталей.
Применяемое оборудование, приспособления, инструмент и материалы
1. Установка для вибродуговой наплавки с наплавочной головкой ГМВК-1.
2. Выпрямитель тока типа ВС-200.
3. Индуктивная катушка.
4. Пульт управления с контрольно-измерительными приборами.
5. Твердомер типа ТП-3.
6. Штангенциркуль.
7. Проволока наплавочная (Св-08; Св-10 и др.).
8. Жидкость охлаждающая (3-х процентный раствор кальцинированной
соды, 15-ти процентный раствор технического глицерина).
9. Деталь изношенная, подлежащая восстановлению (заготовка).
10. Набор слесарных инструментов.
Особенности процесса вибродуговой наплавки
Вибродуговая наплавка представляет собой разновидность автоматической
электрической дуговой наплавки металлическим электродом. Деталь при этом
вращается в центрах токарного станка, а проволока, используемая для наплавки,
73
подается специальной автоматической головкой. Подача проволоки происходит при
ее непрерывной вибрации. В результате этого процесс наплавки сопровождается
чередующимися моментами горения дуги и короткого замыкания. Благодаря
вибрации электрода наплавляемый металл переносится на деталь мелкими
порциями. Это облегчает формирование тонких наплавленных слоев [14].
Основным отличием вибродуговой наплавки от автоматической наплавки под
слоем флюса и других методов наплавки является выполнение процесса виб-
рирующим электродом. Такой режим работы электрода имеет ряд преимуществ в
сравнении с ручной наплавкой. Разрыв дуги обеспечивает мелкокапельный перенос
металла с электрода на деталь, минимальную сварочную ванну, т.е. создаются
предпосылки для предотвращения значительного нагрева наплавляемой детали и
изменения физико-механических свойств металла подложки.
На рисунке 13 показана принципиальная схема вибродуговой наплавки.
Электродная проволока из кассеты 1 подается в вибрирующий мундштук 3
роликовым механизмом 6 [11].
1 – кассета; 2 – вибратор; 3 – мундштук; 4 – наплавляемая деталь; 5 – катушка;
6 – роликовый механизм подачи проволоки.
Рисунок 13 - Схема вибродуговой наплавки деталей
Колебания мундштука обеспечивает механический вибратор 2. Частота
колебаний электродной проволоки на головке ГМВК-1 не регулируется и составляет
74
около 100 кол./с.
Амплитуда колебаний электрода регулируется в пределах от 0 до 4 мм.
В электрическую цепь последовательно включается индуктивная катушка 5.
Вращение детали и перемещение вдоль ее оси наплавочной головки позволяет
наплавить слой металла на цилиндрическую поверхность детали 4.
В период короткого замыкания наблюдается быстрое нарастание тока, падение
напряжения до нуля. Большие токи короткого замыкания вызывают нагрев,
расплавление металла подложки и электрода в зоне контакта (рисунок 14). В этот
период наплавляется около 10 % металла.
По мере отхода конца электрода от детали перемычка расплавленного металла
между ними перегревается, происходит взрывообразный разрыв. Электрическая
цепь на мгновение разрывается.
В момент разрыва цепи индуктивная катушка обеспечивает повышение
разности потенциалов между электродом и деталью, что вместе с высокой степенью
ионизации окружающего воздуха создает благоприятные условия для зажигания
дуги.
Рисунок 14 - График изменения силы тока I и напряжения U за время цикла
В период горения дуги оплавляется металл на поверхностях детали и
75
электрода. Мелкие капли металла электрода переходят в сварочную ванну. В период
Параметр
Значения
Толщина наплавленного слоя, мм
1
1-2
2-3
Диаметр проволоки, мм
1,0-1,6
2,0-2,5
2,5-3,0
дугового разряда наплавляется около 90 % металла. При дальнейшем увеличении
длины дуги возрастает сопротивление в цепи, сила тока уменьшается, и дуга гаснет,
наступает период холостого хода.
Для вибродуговой наплавки применяется:
углеродистая сварочная проволока марок: Св-08 А; Св-10А и Св-10Г2
диаметрами от 1 до 3 мм;
легированная сварочная проволока марок: Св-10ХМ, Св-ЗОХГСА и др.
Сварочная проволока, содержащая до 0,40 % углерода обеспечивает твердость
наплавленного слоя до HRC 45 [15].
Повышение содержания углерода в электродной проволоке вызывает
увеличение твердости слоя до HRC 55 и появление сетки трещин.
Диаметр электродной проволоки выбирается в зависимости от толщины
наплавляемого слоя по таблице 16.
Таблица 16 Диаметр проволоки при вибродуговой наплавке
Режим вибродуговой наплавки характеризуется следующими параметрами:
скоростью наплавки, м/ч;
скоростью подачи электродной проволоки;
родом, величиной и полярностью тока;
шагом наплавки, мм/об.,
величиной амплитуды колебаний электрода, мм;
величиной индуктивности.
Скорость наплавки рассчитывается по формуле:
где d - диаметр электродной проволоки, мм;
76
η — коэффициент перехода электродного материала в наплавленный слой,
принимается равной η=0,8...0,9;
h — заданная толщина наплавляемого слоя, мм;
S - шаг наплавки, мм/об.;
vП – скорость подачи электродной проволоки.
При обработке технологического процесса наплавки часто возникает
необходимость в коррекции расчетной vН, которая осуществляется опытным путем.
Скорость подачи электродной проволоки рассчитывается по формуле
где I - ток наплавки, А;
Н - коэффициент наплавки, принимается Н=8... 10 г/(А ч);
γ - плотность металла наплавочной проволоки, г/см3.
С увеличением скорости подачи возрастает продолжительность короткого
замыкания, проволока разогревается на большой длине, возрастает сопротивление в
цепи, на поверхности наплавленного металла наблюдаются куски нерасплавленной
проволоки. При недостаточной скорости подачи появляются пропуски в наплавленном слое. Кроме этого, скорость подачи электродной проволоки оказывает существенное влияние на толщину наплавленного слоя.
Для вибродуговой наплавки в основном применяется постоянный ток
обратной полярности напряжением в пределах от 12 до 16 В. Величина тока в цепи
при U=const устанавливается автоматически и зависит от диаметра и скорости
подачи электродной проволоки. При выборе величины тока следует исходить из
плотности тока от 60 до 75 мА/м2.
Режимы вибродуговой наплавки деталей из стали 45 приведены в таблице 17
[15].
77
Толщина
наплавляемого
слоя, мм
Диаметр
проволоки, мм
Ток, А
Скорость
наплавки, м/ч
Скорость подачи
проволоки, м/ч
Расход
охлаждающей
жидкости, л/мин
Шаг наплавки,
мм/об.
Амплитуда
колебаний, мм
0,3
1,6
120-150
132
36
0,2
1,0
1,5
0,7
1,6
120-150
72
24
0,4
1,3
1,8
1,1
2,0
150-210
60
48
0,5
1,6
2,0
1,5
2,0
150-210
36
60
0,6
1,8
2,0
2,5
2,5
150-210
18
66
0,7
2,0
2,0
Таблица 17 - Примерные режимы вибродуговой наплавки
Шаг наплавки выбирается в зависимости от диаметра электродной проволоки
и напряжения.
Амплитуду колебаний электрода рекомендуется принимать по выражению
Величина амплитуды, рассчитанная по этой зависимости, рекомендуется при
напряжении источника тока до 15 В. С повышением напряжения амплитуду следует
увеличить, но надо учитывать, что разбрызгивание металла при этом возрастает.
Величина индуктивности оказывает существенное влияние на процесс
наплавки и стабильность зажигания дуги. В период короткого замыкания
индуктивное сопротивление ограничивает силу тока, тем самым уменьшает
разбрызгивание жидкого металла, изменяет характер и продолжительность дугового
разряда.
При недостаточной индуктивности резко возрастает ток короткого замыкания,
увеличивается разбрызгивание металла жидкой ванны, уменьшается ЭДС
самоиндукции, ухудшаются условия для зажигания дуги. Процесс наплавки
протекает неустойчиво.
При избыточной индуктивности ЭДС самоиндукции резко возрастает, период
78
дугового разряда увеличиваются во времени, исключается период холостого хода,
увеличивается нагрев металла и угар легирующих элементов наплавочной
проволоки.
Оптимальная величина индуктивности определяется экспериментально в
период отработки технологического процесса наплавки. Индуктивное
сопротивление регулируется изменением числа витков индуктивной катушки.
Подготовка установки к работе и наплавка деталей
Качество наплавки во многом зависит от того, как подготовлена и настроена
наплавочная установка. Подготовка установки к работе предусматривает
выполнение ряда операций в определенной последовательности. Направляемая
заготовка (изношенная деталь) устанавливается и закрепляется в патроне станка,
при этом должен быть обеспечен надежный контакт в электрической цепи и
исключено биение заготовки. Радиальное биение заготовки вызывает изменение
межэлектродного зазора и делает процесс наплавки неустойчивым.
Частота вращения заготовки, соответствующая расчетной или выбранной
скорости наплавки, устанавливается настройкой коробки скоростей станка.
Скорость подачи электродной проволоки устанавливается с помощью
сменных ведущих роликов подающего механизма наплавочной головки.
Положение электродной проволоки с мундштуком относительно
наплавляемой поверхности определяется вылетом h, в пределах от 8 до 10 мм, и
углом наклона в пределах от 30° до 45° (рисунок 15).
Проверяется и, при необходимости, регулируется амплитуда колебаний
электродной проволоки. Регулировка осуществляется с помощью эксцентрикового
механизма наплавочной головки.
Регулируется расход охлаждающей жидкости с помощью вентиля, согласно
данным таблицы 17. При применении источника тока напряжением от 15 до 18 В
расход жидкости следует увеличить до 1,5 л/мин.
79
Рисунок 15 – Схема размещения электродной проволоки относительно детали
Индуктивная катушка включается в электрическую цепь последовательно.
Индуктивность регулируется изменением числа витков катушки, включенных в
электрическую цепь.
При включении установки в работу рекомендуется соблюдать следующую
последовательность действий: включается электродвигатель станка, насос подачи
охлаждающей жидкости, источник тока и наплавочная головка. Зона горения дуги
ограждается щитком, защищающим оператора от ультрафиолетового излучения
дуги. Наблюдение за процессом наплавки разрешается только при использовании
защитных масок или щитков, оборудованных светофильтрами Э-2.
При неизменных параметрах режима наплавляются валики длиной в пределах
от 60 до 80 мм. Заканчивается процесс наплавки выключением механизмов подачи и
вибрации электродной проволоки, насоса, источника тока и электродвигателя
станка.
Исследование влияния индуктивности на качество наплавленного слоя
Работа выполняются при неизменных скоростях наплавки, подачи проволоки,
вылете и угле наклона электрода, амплитуде колебаний, но при различном
количестве витков катушки (от 0 до 10).
При подготовке опыта необходимо:
определить толщину слоя наплавленного металла, подобрать диаметр и
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]