Расчет параметров режима вибродуговой наплавки

В соответствии с номером индивидуального задания (табл.3) провести расчет согласно примера.

Пример. Необходимо восстановить, вибродуговой наплавкой изношенную по радиусу цилиндрическую наружную поверхность детали с размером наплавляемой части D x L = 40x30 мм; величина износа - h_и = 0,25 мм. Назначение наплавки - восстановление размеров с повышением твердости рабочей поверхности.

1. Изобразить схему наплавки (рис. 1).

2. Высота наплавленного слоя h_н (см. рис.2)

h_н = h_и + h_м

где h_и = 0,25 мм - износ по радиусу (из задания),

h_м = 1,0-1,5 мм - припуск на механическую обработку.

Принимаем h_м = 1,5 мм, h_н = 0,25 - 1,5 = 1,75 мм.

3. Минимальный D₁ и максимальный D₂ диаметры восстанавливаемой детали:

D₁ = D - 2h_и = 40 – 2 • 0,25 = 39,5 мм

D₂ = D + 2h_м = 40 + 2 • 1,5 = 43,0 мм

4. Высота одиночного валика q:

g = h_H / K_BY

где K_BY = 1,3-1.5-коэффициент высоты, отражающийувеличение высоты валика из-за перекрытия валиков. Принимаем К_BY = 1,4

g= 1,75 / 1,4 = 1,25 мм

5. Диаметр электродной проволоки d_э, и напряжение на дуге U_д по таблице 1

Таблица 1

hн , мм	< 1,0	1,0-2,0	> 2,0
dэ , мм	1,0 - 1,5	1,5-2,5	2,5-3,0
Uд , В	12-15	15-22

Для h_н = 1,75мм : d_э = 2,0мм ; U_д = 20В

6. Марка наплавочной проволоки по таблице 2.

Таблица 2

Области изменения сварочной проволоки

Назначение наплавки	Рекомендуемые марки проволоки
Повышение твердости поверхности без последующей термической обработки	Св-08; Св-08Г2; Св-08ГА
Повышение коррозионной стойкости рабочей поверхности	Св-07Х19Н10Б Св-06Х19Н9Т
Повышение износостойкости поверхности	Св-30ХГСА Св-18ХМА

Для повышения твердости поверхности выбираем проволоку марки Св-0,8ГА.

7. Силу сварочного тока

I_св = j • F_э

где j = 50 – 75 А / мм² - плотность тока;принимаем j = 60 А/мм².

F_э = π • d_э² / 4 = 3.14•1.5² / 4 = 1,76 мм² - площадь поперечного сечения.

I_св = 60 • 1,76 = 105 А

8.Коэффициент наплавки а_н и коэффициент расплавления а_р.

a_h= а_р (1-φ); где а_р = 3.0 + 0,08 • I_св / d_э = 3 + 0.08 • 105/1.5 = 8.6г/(А • ч)

φ = 0.1 -0.15 - коэффициент потерь на угар и разбрызгивание.

Принимаем φ= 0.1; а_н =8.6(1-0.1) = 7.7г/(А • ч).

9. Ширина е наплавляемого одиночного валика в мм:

е = (1.2-1.5) d_э,

при U_д =(12-15)В и е = (1.5-2.0) при U_д = (15-22)В.

Для U_д = 20В принимаем е = 2,0 мм.

10. Площадь F_н валика наплавленного металла

F_н =0,75 • e • g = 0,75 • 2.0 • l.,25 = 2,44 мм²

11.Общая площадь F наплавки

F = L• h_н = 30 • 1,75 = 52,5 мм²

12.Количество «a» валиков (оборотов) наплавленного металла с учетомперекрытия П = 0,5

a = L / e • П = 30 / 2.0 • 0.5 = 30 валиков

13.Скорость V_п подачи проволоки:

V_п = 4a_р• I_св/ π • d_э² • р

где р = 7,8 г/см^³плотность стали.

V_п = 4 •8.6• 105/ 3.14 • 2.0² • 7.8 = 36.87 м/ч

14.Линейная скорость наплавки V_н из соотношения F_н / F_э = V_п / V_н, откуда

V_н = F_э - V_п / V_н

где , F_э = π • d_э² / 4 = 3.14 • 2.0² / 4 = 3,14 мм²- площадь поперечного сечения электродной проволоки.

V_н = 3.14 • 36.87² / 2.44 = 47.44 м/ч

15.Частота вращения n наплавленной детали

n = 1000 • V_н / π • 60 • D = 1000 • 47,44 / 3.14 • 60 • 40 = 6,29 об/мин

16.Шаг S наплавки для П =0,5

S = П • l = 0.5 • 2.0=1.0 мм

17-Основное время t наплавки

t = 2 • L / l • n = 2 •30 / 2,0 • 6,29 = 4,76 мин.

18.Масса σ_н наплавленного металла

σ_н =F • π • D • p = 52.5 • 3.14 • 40 • 7.8 • 10^-3 =51,4 г.

19. Производительность наплавки

σ=а_н • I_св =7.74 • 105 = 812.7 г/ч.

20. Расход электроэнергии W, необходимой для наплавки

W = I_св • U_g • t •10^-3 = 105 • 20 • 0.07 • 10^-3 = 0,147 кВт ч.

Примечание. Здесь и далее коэффициенты перевода размерности в одну систему сокращены.

Таблица 3 Индивидуальные задания

№ задания	Размеры изношенной части, мм	Величина износа, мм	Назначение наплавки
1	20x18	0,10	Восстановление размеров
2	25x10	0,15
3	30x15	0,20
4	35x15	0,25
5	40x20	0,30
6	45x20	0,35
7	50x25	0,40
8	55x25	0,45
9	60x30	0,50	Восстановление размеров с повышением коррозионной стойкости
10	65x30	0,55
11	70x35	0,60
12	75x35	0,65
13	80x40	0,70
14	85x40	0,75
15	90x35	0,80
16	95x35	0,85
17	100x30	0,90	Восстановление размеров деталей, подверженных коррозии и кавитации
18	110x30	0,95
19	50x40	0,90
20	55x30	0,45
21	60x40	0,80
22	65x45	0,60
23	70x50	0,70
24	75x30	0,50
25	80x40	0,80