2. Расчет режима ручной дуговой наплавки

Для восстановления деталей подвижного соста­ва в условиях локомотивных и вагонных депо, в а отдельных случаях и на ремонтных заводах широко применяется ручная дуговая наплавка, так как ремонт деталей носит мелкосерийный характер. При расчете режима наплавки необходимо знать основные параметры процесса и можно пользоваться схемой, приведенной на рис. 2.

Рисунок.2.1 - Основные параметры процесса ручной дуговой наплавки

Выбор состава наплавленного металла зависит от условий работы детали и вида износа восстанавливаемой поверхности. Большинство деталей подвижного состава работает в условиях трения металла о металл при нормальной температуре. Для их восстановления применяют наплавку низкоуглеродистой и низколегированной стальной проволокой. Главная цель наплавки – восстановление размеров и свойств детали до уровня первоначальных значений. Твердость наплавляемого слоя зависит от твердости детали, с которой взаимодействует в процессе работы восстанавливаемая деталь, кроме того, после наплавки деталь подвергают механической обработке, поэтому твердость наплавленного металла не должна превышать НВ149.

Выбираем тип электрода .

Тип электрода: Э55;

Марка электрода: УОНИИ-13/55;

Коэффициенты:

наплавки, г/А∙ч: α_н=8,5

расхода: _р=1,7.

Толщина наплавленного слоя выбирается с учетом износа и припуска на последующую механическую обработку

δ_Н = δ_ИЗ+ δ₀, (1)

где δ_ИЗ – износ, мм; δ₀ – припуск на последующую механическую обработку, мм.

δ_Н = 1,3 + 2 = 3.310^-3 м.

Ручная наплавка производится широким валиком с амплитудой поперечного перемещения от двух до четырех диаметров электрода :

b = (2 - 4)d_эл, (2)

b = 2∙4 = 810^-3 м.

Диаметр электрода: d_эл= 4 мм;

Такой прием увеличивает ширину валика, способствует замедлению охлаждения сварочной ванны, что уменьшает возможность появления непроваров, шлаковых включений и пор. Валики накладываются после удаления шлака так, чтобы каждый последующий перекрывал предыдущий на 1/2 - 1/3 его ширины (рис.1.1). Поверхность наплавки получается ровной, припуск на механическую обработку составляет 2-3 мм. При значительном износе детали наплавка производится в несколько слоев.

Рис. 1.1 - Схема наложения валиков

Значение тока наплавки выбирают на основании рекомендаций, помещенных в паспортах электродов и справочных таблицах, или рассчитывают по эмпирической формуле:

, (3)

где j - плотность тока А/мм²

А

Ориентировочно значение тока при ручной дуговой наплавке определяют по формуле:

; (4)

А;

Особенностью ручной дуговой наплавки является ведение процесса возможно более короткой дугой, длина, м, которой определяется по формуле:

; (5)

м.

Значение напряжения дуги определяют по справочным данным или рекомендациям сертификатов, которыми сопровождаются все марки электродов. Для большинства марок электродов, используемых при наплавке углеродистых и легированных конструкционных сталей, рекомендуется выбирать напряжение дуги в пределах 20-32В. Точное значение применяемого напряжения дуги в зависимости от тока расcчитывают по формуле, В:

;

(6)

В.

Скорость наплавки, м/ч:

,

(7)

где α_н – коэффициент наплавки, г/А∙ч;

F_н – площадь наплавленного слоя одного прохода, мм²;

ρ – плотность металла шва, 7,8 г/см³.

Площадь поперечного сечения наплавленного валика, мм²:

F_н = δ_н ^. а ^. в (8)

где а – коэффициент, учитывающий отклонение площади наплавленного валика от площади прямоугольника, а = 0,6 – 0,7.

мм².

м ∕ч.

При выборе тока следует учитывать экономические и эксплуатационные преимущества переменного тока перед постоянным. Однако в некоторых случаях использование переменного тока при наплавке электродами УОНИ – 13, ОЗН не допускается. Так, характер наплавочных работ обусловливает необходимость получения слоя наплавленного металла за счет возможно большего количества электродного металла при минимальной глубине проплавления основного металла, поэтому для наплавочных работ следует предпочесть постоянный ток и вести наплавку на обратной полярности, обеспечивающей более высокую производительность процесса и меньшую глубину проплавления поверхности детали.

3. Расчет режима автоматической наплавки под плавленым флюсом

Автоматическая наплавка под флюсом по сравнению с ручной дуговой имеет ряд преимуществ:

• улучшение качества наплавленного слоя;

• увеличение производительности труда;

• уменьшение расхода наплавочных материалов и более экономное расходование легирующих элементов;

Форма и размеры наплавленных валиков зависят от большого количества факторов. Основные параметры режима наплавки под флюсом определяют в соответствии со схемой, приведенной на рис. 3.

Марка электродной проволоки

Марка флюса

Толщина наплавленного слоя

Диаметр электрода

Ток наплавки

Напряжение дуги

Скорость подачи электрода

Шаг наплавки

Скорость наплавки

Вылет электродной проволоки

Смещение электрода

Толщина флюса

Род тока и его полярность

Рисунок.3.1 - Основные параметры автоматической наплавки под флюсом

Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационные свойства является марка электродной проволоки. Для механизированной наплавки под флюсом можно использовать проволоки сварочные (ГОСТ 2246 – 70) и наплавочные (ГОСТ 10543 – 82). Выбираем твердость поверхностей наплавленных под флюсом:

Марка проволоки: Нп-40

Твердость наплавленного слоя, HB: 197

Состав флюса и его грануляция оказывает существенное влияние не только на устойчивость горения сварочной дуги, но и на форму и размеры наплавленного слоя. Флюсы сварочные плавленые выпускаются в соответствии с ГОСТ 9087-81.

Для механизированной наплавки углеродистых и низколегированных сталей углеродистыми и низколегированными сварочными и наплавочными проволоками применяются флюсы АН-348А; АН-348-АМ; АН-348-В; АН-348-ВМ; ОСЦ-45; ОСЦ-45М; ФЦ-9; АН-60.

Воспользуемся флюсом АН-348-А, так как он обеспечивает удовлетворительную стабильность горения дуги при любом роде тока и хорошее формирование валиков наплавленного металла, обладает пониженной склонностью к образованию пор и дает удовлетворительно отделяемую шлаковую корку.