Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ремонт автомобилей. Практикум
.pdf
марку электродной проволоки;
Толщина
наплавляемого слоя,
мм
Диаметр
проволоки, мм
Скорость
наплавки, м/ч
Скорость подачи
проволоки, м/ч
Расход
охлаждающей
жидкости, л/мин
Амплитуда
колебаний, мм
Ток, А
Твердость, НВ
Качество
наплавки
…
рассчитать скорость подачи проволоки;
рассчитать скорость наплавки и частоту вращения заготовки;
определить расход охлаждающей жидкости;
рассчитать амплитуду колебаний электрода;
настроить станок, наплавочную головку в соответствии с выбранными и
рассчитанными параметрами режима наплавки;
провести наплавку валиков.
Исходные данные записать в таблицу 18.
Таблица 18 – Режимы и качество вибродуговой наплавки
В процессе наплавки регистрируются сварочный ток и напряжение,
производится наблюдение за работой установки.
Оценка качества наплавки производится визуальным осмотром валика, по
наличию трещин и изменению твердости наплавленного металла. Качество
наплавленного слоя определяется осмотром его с помощью лупы после обработки
абразивным кругом. Трещины и раковины недопустимы, так как они значительно
снижают усталостную прочность восстанавливаемой детали.
Твердость наплавленного металла замеряется на приборе ТП-3 в нескольких
точках (от 4 до 6) по длине валика. В таблицу 18 заносятся средние значения
твердости металла валика, наплавленного при данном значении индуктивности.
По данным таблицы 18 строится график изменения твердости в зависимости
от количества витков индуктивной катушки, включенных в электрическую цепь,
дается анализ графической зависимости и объяснение полученных результатов.
81
Контрольные вопросы
1. Чем отличатся процесс вибродуговой наплавки от остальных способов
наплавки?
2. Перечислите основные элементы установки для вибродуговой наплавки.
3. Каковы величины параметров колебаний мундштука установки для
вибродуговой наплавки?
4. Перечислите основные фазы процесса вибродуговой наплавки.
5. Перечислите основные типы проволоки, используемых в процессе
вибродуговой наплавки.
6. Перечислите параметры режима вибродуговой наплавки.
7. Перечислите факторы, от которых зависит скорость вибродуговой
наплавки.
8. Перечислите факторы, определяющие скорость подачи проволоки в
процессе вибродуговой наплавки.
9. Каковы величины тока и напряжения процесса вибродуговой наплавки?
10. Каким образом определяется шаг наплавки?
11. Каким образом определяется амплитуда колебаний электрода?
12. Каково влияние на процесс наплавки величины индуктивности?
13. Каким образом на установке для наплавки задают частоту вращения
заготовки и скорость подачи электродной проволоки?
14. Перечислите параметры, определяющие положение электродной
проволоки относительно наплавляемой детали.
15. Каким образом оценивают качество наплавленного слоя?
16. Каким образом определяется твердость наплавленного слоя?
17. Каким образом определяют расход охлаждающей жидкости?
82
9 Лабораторная работа №8. Определение параметров режима
электродуговой металлизации
Цель лабораторной работы: изучить физическую сущность и
технологический процесс восстановления деталей металлизацией.
Задачи лабораторной работы:
получить практические навыки выполнения операций технологического
процесса металлизации;
исследовать влияние технологических факторов на производительность
процесса металлизации;
изучить технологический процесс, подобрать режимы восстановления
деталей электродуговой металлизацией;
установить влияние силы тока, расстояния между металлизатором и
поверхностью детали на производительность процесса.
Применяемое оборудование, приспособления, инструмент и материалы
1. Установка лабораторная с электродуговым металлизатором ЭМ-3.
2. Компрессор.
3. Реостат балластный РБ – 300.
4. Выпрямитель тока ВСС-300.
5. Весы настольные.
6. Секундомер.
7. Проволока наплавочная.
8. Образцы цилиндрические.
Физическая сущность и особенности процесса металлизации
Сущность процесса металлизации заключается в том, что на заранее
подготовленную поверхность наносится слой мельчайших частиц (диаметром от
0,010 до 0,015 мм) расплавленного металла. Распыление и перенос металла
83
происходит струей сжатого воздуха со скоростью в пределах от 150 до 200 м/с,
вследствие чего наносимая металлическая пыль, ударяясь о поверхность
восстанавливаемой детали, закрепляется на ней путем заклинивания в неровностях и
порах подготовленной поверхности. Процесс распыления металла сопровождается
значительными изменениями его физических свойств, структуры и химического
состава.
Напыляемые частицы металла не свариваются с основным металлом и друг с
другом, а сцепляются чисто механически, поэтому на прочность сцепления
оказывает существенное влияние качество подготовки поверхности. Распыляемые
частицы металла при ударе о поверхность нагреваются и быстро остывают,
вследствие охлаждения струей сжатого воздуха, и закаливаются. В результате
указанных явлений образуется пористая и хрупкая структура металла покрытия с
незначительной пластичностью и малым сопротивлением ударным нагрузкам.
Однако нанесенный слой хорошо пропитывается смазкой и в условиях граничного
трения при небольших давлениях характеризуется высокой износостойкостью. В
процессе металлизации деталь обычно нагревается до температуры в пределах от
180°C до 200°C, что обеспечивает сохранение структуры и физико-механических
свойств, заложенных при ее изготовлении.
Этим способом можно восстанавливать изношенные поверхности валов, осей,
корпусных деталей, его также можно использовать для устранения дефектов в
литых деталях из чугуна, стали, цветных сплавов или для создания
антикоррозионных покрытий [16].
В зависимости от вида тепловой энергии, используемой в металлизационных
аппаратах для плавления металла, различают четыре способа металлизации:
электродуговой, высокочастотный, плазменный и газовый.
Электродуговая металлизация осуществляется с помощью специальных
аппаратов, в которых плавление металла происходит электрической дугой, горящей
между двумя электродными проволоками, а распыление - струей сжатого воздуха
(рисунок 16) [11].
84
1 – напыляемая деталь; 2 – электрическая дуга; 3 – мундштук; 4 – трубка
подачи сжатого воздуха; 5 – проволока; 6 – ролики подающего механизма.
Рисунок 16 - Схема электродугового металлизатора
Внутри корпуса электрометаллизационного аппарата расположены ролики
подающего механизма 6, приводимые во вращение турбинкой. Проволока 5 с
катушек через приемные трубки подводится к роликам. Пройдя между роликами,
проволока через мундштуки, к которым подается напряжение от источника тока,
попадает в распылительную камеру. При замыкании проволок зажигается
электрическая дуга 2. По трубке 4 подводится сжатый воздух, который распыляет
расплавленный металл и направляет его на подготовленную поверхность детали.
Электродуговая металлизация отличается высокой производительностью
процесса, экономичностью, простотой и высокой надежностью оборудования.
Недостатками способа являются повышенная угарность углерода и легирующих
элементов, окисление металла и, как следствие, сравнительно невысокая прочность
покрытия.
Технологический процесс восстановления деталей электродуговой
металлизацией
Технологический процесс восстановления способом металлизации
складывается из трех групп операций:
подготовки деталей к металлизации;
нанесения покрытия (металлизации);
85
обработки деталей после металлизации.
Способ подготовки поверхности
Прочность сцепления в
процентах к пескоструйной
обдувке
Усталостная прочность в
процентах к шлифованию
Шлифование
--
100
Пескоструйная обработка
100
100-110
Дробеструйная обработка
300
130
Нарезание рваной резьбы
520
60-75
Накатка
220-290
115-120
Вибродуговая наплавка
500
50
Подготовка деталей к металлизации обеспечивает необходимую прочность
сцепления покрытия с металлом подложки. Она включает в себя очистку
восстанавливаемой поверхности от загрязнений, обезжиривание, механическую
обработку, создание оптимальной шероховатости на ней и защиту поверхностей, не
подлежащих металлизации.
При расчете припуска на механическую обработку необходимо предусмотреть
остаточную толщину слоя покрытия в пределах от 0,5 до 0,8 мм.
Формирование шероховатости на поверхности восстанавливаемой детали
может быть осуществлено способами, указанными в таблице 19.
Таблица 19 - Характеристика способов подготовки поверхности перед
металлизацией
Из таблицы 19 видно, что способ формирования шероховатости оказывает
существенное влияние на прочность сцепления напыленного слоя с подложкой и
усталостную прочность детали. Поэтому при выборе способа подготовки
поверхности необходимо учитывать условия работы восстанавливаемой детали.
Нанесение металлизационных покрытий производится на специальной
установке.
В качестве напыляемых материалов при электродуговой металлизации
стальных и чугунных деталей используют стальную проволоку с содержанием
углерода от 0,3% до 0,8%. Мало - и среднеуглеродистую проволоку рекомендуется
86
использовать при восстановлении посадочных поверхностей корпусных деталей.
Параметры
Значения
Расстояние напыления, мм
75-100
Скорость металлизации, м/мин
15-20
Подача, мм/об.
1,5-20
Диаметр проволоки, мм
1.5-2,5
Сила тока, А
120-180
Напряжение, В
25-30
Скорость подачи проволоки, м/мин
6-8
Давление сжатого воздуха, Па
(5,5-6,0)∙105
Проволоку с повышенным содержанием углерода следует применять для
деталей, работающих в условиях трения.
Параметры режима электродуговой металлизации приведены в таблице 20.
Таблица 20 - Режим электродуговой металлизации
Обработка деталей после металлизации производится на токарных станках.
При высокой твердости покрытия используется шлифование или анодномеханическая обработка.
Шлифование для деталей, работающих в условиях скольжения, применять не
следует, так как при этом забиваются поры покрытия, уменьшается
маслопоглощение, что вызывает повышенный износ.
Исследование влияния величины тока и расстояния от металлизатора до
детали на производительность процесса металлизации
Для установления зависимости производительности процесса металлизации от
силы тока необходимо:
1. Подготовить три образца (нанести шероховатость и обезжирить).
2. Взвешиванием определить массу образцов перед металлизацией.
Результаты занести в протокол наблюдений;
3. Подготовить установку к эксперименту:
87
4. Включить установку и провести металлизацию образца в течение 10 мин;
5. Определить расчетом производительность металлизационной установки по
формуле
установить частоту вращения шпинделя, соответствующую скорости 15
м/мин;
установить силу тока равной 100 А;
установить расстояние от сопла металлизатора до поверхности образца
равной 100 мм.
где Q
- масса образца после металлизации, г;
ПОС
QДО - масса образца до металлизации, г;
t - время металлизации, мин.
6. Определить потери металла при металлизации:
где QПР - масса расплавленной проволоки, г.
кг/м
где dПР - диаметр проволоки, см (dПР= 0,2 см);
VПР - скорость подачи проволоки, см/мин (VПР=200 см/мин);
t — время металлизации, мин;
γ - плотность материала проволоки, кг/м3 (для стальной проволоки γ=7,8
3
).
88
Результаты опыта и расчетов занести в таблицу 21.
Сила тока, А
Напряжение, В
Расстояние от сопла до
детали, мм
Масса образца до
металлизации, кг
Масса образца после
металлизации, кг
Масса расплавленной
проволоки, кг
Время металлизации, мин
Производительность
процесса, кг/ч
Потери металла, %
…
Таблица 21 – Результаты измерений и расчетов
7. Выполнить операции по п.п. от 2 до 6 при силе тока 150 и 250 А.
Для установления зависимости производительности процесса металлизации от
расстояния между металлизатором и напыляемой поверхностью рекомендуется:
подготовку поверхностей образцов и взвешивание их выполнить по
методике, использованной в предыдущей серии опытов;
установить балластным реостатом силу тока, обеспечившую
максимальную производительность в предыдущем эксперименте;
установить расстояние между соплом металлизатора и поверхностью
детали равной 75 мм, другие параметры режима металлизации
сохранить неизменными;
включить установку и провести металлизацию образца в течение 10
мин;
рассчитать производительность процесса и потери металла по
приведенным выше формулам;
результаты опыта занести в протокол.
В такой же последовательности провести опыт при расстоянии 150 мм.
Построить графики зависимостей П=f(I) и K=f(I).
89
Контрольные вопросы
1. В чем сущность процесса электродуговой металлизации?
2. Каковы особенности покрытия, полученного в процессе электродуговой
металлизации?
3. Перечислите области применения процесса электродуговой
металлизации.
4. Перечислите способы металлизации в зависимости от вида тепловой
энергии.
5. Перечислите основные элементы электродугового металлизатора.
6. Каковы достоинства и недостатки процесса электродуговой
металлизации.
7. Перечислите основные операции процесса электродуговой
металлизации.
8. Перечислите операции подготовки деталей к электродуговой
металлизации.
9. Каковы цель и способы нанесения шероховатости на поверхности перед
металлизацией?
10. Перечислите основные параметры режима электродуговой
металлизации.
11. Каковы величины параметров установки для металлизации при
подготовке к эксперименту?
12. Каким образом определяют производительность металлизационной
установки?
13. Каким образом определяют потери металла при металлизации?
14. Каковы факторы, определяющие расход проволоки процесса
металлизации?
15. Перечислите операции для установления зависимости
производительности процесса металлизации от расстояния между металлизатором и
напыляемой поверхностью.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]