Таблица ЛР 3.1. Режимы сварки углеродистых сталей в диоксиде углерода

Про­цесс свар­ки (нап­лавки) на­чина­ет­ся с по­дачи га­за, пос­ле че­го с не­большой за­дер­жкой вклю­ча­ют­ся по­дача элек­тро­да и сва­роч­ный ток. Лег­ким ка­сани­ем элек­трод­ной про­воло­ки по­вер­хнос­ти де­тали воз­бужда­ет­ся элек­три­чес­кая ду­га и на­чина­ет­ся про­цесс свар­ки-нап­лавки.

При свар­ке в ниж­нем по­ложе­нии элек­тро­ду со­об­ща­ют пос­ту­пательное дви­жение вдоль оси шва, воз­врат­но-пос­ту­пательное, по спи­рали или змейкой. Элек­трод пе­реме­ща­ют сле­ва нап­ра­во «уг­лом на­зад» или спра­ва на­лево «уг­лом впе­ред».

Вер­ти­кальные швы при тол­щи­не ме­тал­ла до 4 мм сва­рива­ют свер­ху вниз без ко­леба­ний элек­тро­да. При тол­щи­не ме­тал­ла бо­лее 4 мм свар­ку про­водят сни­зу вверх с по­переч­ны­ми ко­леба­ни­ями элек­тро­да.

За­кан­чи­вая свар­ку, кра­тер не­об­хо­димо за­пол­нить ме­тал­лом, от­клю­чить по­дачу элек­трод­но­го ма­тери­ала и вык­лю­чить сва­роч­ный ток, не от­во­дя го­рел­ку и не прек­ра­щая по­дачу га­за до ос­ты­вания ме­тал­ла.

Ре­жимы свар­ки и нап­лавки вли­яют на ин­тенсив­ность ме­тал­лурги­чес­ких про­цес­сов и сос­тав ме­тал­ла шва. Ток в сва­роч­ной це­пи оп­ре­деля­ет­ся нап­ря­жени­ем на ду­ге, ско­ростью по­дачи и се­чени­ем элек­тро­да. С по­выше­ни­ем нап­ря­жения и уменьше­ни­ем си­лы то­ка по­тери ди­ок­си­да уг­ле­рода, мар­ганца и крем­ния рас­тут. Уве­личе­ние си­лы то­ка зна­чительно вли­яет на глу­бину проп­лавле­ния. Рас­ход га­за вли­яет на ко­эф­фи­ци­ент рас­плав­ле­ния, хи­мичес­кий сос­тав шва и на­личие пор.

При по­выше­нии ско­рос­ти свар­ки (нап­лавки) уменьша­ют­ся по­тери ме­тал­ла на угар, уменьша­ет­ся глу­бина проп­лавле­ния и нес­колько улуч­ша­ют­ся проч­нос­тные свойства нап­лавлен­но­го ме­тал­ла. Ре­комен­ду­емые ре­жимы нап­лавки при­веде­ны в табл. ЛР 3.1.

Шаг нап­лавки вы­бира­ют с уче­том ши­рины и пе­рек­ры­тия ва­ликов для дос­ти­жения ми­нимальной вол­нистос­ти нап­лавлен­но­го ме­тал­ла.

Элек­трод с зе­нита сме­ща­ют в сто­рону, про­тиво­полож­ную нап­равле­нию вра­щения де­тали, что не­об­хо­димо для дос­ти­жения оп­ти­мальных ус­ло­вий фор­ми­рова­ния шва.

Порядок проведения сварки (наплавки)

1. Ус­та­нав­ли­ва­ют де­таль в пат­рон вра­щате­ля, за­креп­ля­ют и под­жи­ма­ют ко­нусом зад­ней баб­ки.

2. Ус­та­нав­ли­ва­ют по­ложе­ние сва­роч­ной го­рел­ки от­но­сительно нап­лавля­емой де­тали, сме­щение и не­об­хо­димый вы­лет элек­тро­да.

3. Вклю­ча­ют пи­тание бло­ка уп­равле­ния вра­щате­ля, с по­мощью тум­бле­ров на пульте уп­равле­ния ус­та­нав­ли­ва­ют не­об­хо­димые нап­равле­ния вра­щения де­тали и пе­реме­щения суп­порта, ре­гули­ру­ют с по­мощью по­тен­ци­омет­ров час­то­ту его вра­щения и ско­рость пе­реме­щения.

4. Ус­та­нав­ли­ва­ют ре­жим ав­то­мати­чес­ко­го уп­равле­ния на сва­роч­ном по­лу­ав­то­мате и дли­тельность за­дер­жки на пред­ва­рительную и зак­лю­чительную про­дув­ки га­зом.

5. Ус­та­нав­ли­ва­ют не­об­хо­димую ско­рость по­дачи про­воло­ки.

6. Вклю­ча­ют по­дачу элек­три­чес­ко­го нап­ря­жения на сва­роч­ный вып­ря­митель, по­да­ют нап­ря­жение на по­дог­ре­ватель га­за.

7. Вклю­ча­ют сва­роч­ный вып­ря­митель и ре­гули­ру­ют пред­ва­рительно нап­ря­жение на его вы­ходе.

8. От­кры­ва­ют вен­тиль на га­зовом бал­ло­не, с по­мощью ре­дук­то­ра ре­гули­ру­ют дав­ле­ние на вы­ходе га­зово­го ре­дук­то­ра.

9. На­жима­ют кноп­ку «Пуск» на пульте уп­равле­ния и про­водят нап­лавку де­тали.

10. За­вер­ша­ют нап­лавку, на­жав на кноп­ку «Стоп».

11. От­клю­ча­ют сва­роч­ный вып­ря­митель и блок уп­равле­ния вра­щате­лем.

12. Зак­ры­ва­ют вен­тиль на га­зовом бал­ло­не.

13. Ох­лажда­ют де­таль.

14. Из­вле­ка­ют де­таль из вра­щате­ля и оце­нива­ют ка­чес­тво нап­лавки.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изу­чите пра­вила тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те.

2. Оз­на­комьтесь с ме­тоди­чес­ки­ми ука­зани­ями.

3. От­ветьте на кон­трольные воп­ро­сы.

4. Под­го­товьте де­таль для про­веде­ния нап­лавки.

5. Вы­бери­те и ус­та­нови­те ре­жим свар­ки (нап­лавки).

6. Нап­лавьте выб­ранную (вы­дан­ную пре­пода­вате­лем) де­таль.

7. Оце­ните свойства нап­лавлен­но­го слоя.

8. Офор­ми­те от­чет о про­делан­ной ра­боте на блан­ке ин­ди­виду­ально­го за­дания, вы­дан­но­го пре­пода­вате­лем.

Отчет о работе

От­чет о ра­боте дол­жен со­дер­жать сле­ду­ющее:

1) наз­ва­ние и цель ла­бора­тор­ной ра­боты;

2) крат­кие све­дения о ма­тери­але вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали, ее раз­ме­рах и твер­дости до и пос­ле свар­ки (нап­лавки);

3) ре­жимы свар­ки (нап­лавки) для вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали и раз­ра­бот­ку опе­раци­он­ной кар­ты ее вос­ста­нов­ле­ния.

Контрольные вопросы

1. В чем сущ­ность свар­ки и нап­лавки в сре­де за­щит­ных га­зов?

2. Пе­речис­ли­те дос­то­инс­тва и не­дос­татки свар­ки (нап­лавки) в сре­де за­щит­ных га­зов.

3. Как за­щища­ют рас­плав­ленный ме­талл от воз­действия кис­ло­рода, во­доро­да и азо­та?

4. По­чему при свар­ке (нап­лавке) в сре­де за­щит­ных га­зов не­об­хо­димо при­менять элек­трод­ные ма­тери­алы с по­вышен­ным со­дер­жа­ни­ем крем­ния и мар­ганца?

5. Для че­го не­об­хо­димы по­дог­ре­ватель и осу­шитель при свар­ке (нап­лавке) в сре­де за­щит­ных га­зов?

6. Как ра­бота­ют по­дог­ре­ватель и осу­шитель для свар­ки (нап­лавки) в сре­де за­щит­ных га­зов?

7. Ка­кие ма­тери­алы ис­пользу­ют для свар­ки и нап­лавки де­талей в сре­де за­щит­ных га­зов?

8. Ка­кие ре­жимы не­об­хо­димо ре­гули­ровать при свар­ке и нап­лавке де­талей?

9. Как вли­яет из­ме­нение ре­жимов на свойства нап­лавля­емо­го слоя в сре­де за­щит­ных га­зов?

10. В ка­кой пос­ле­дова­тельнос­ти нап­лавля­ют де­тали в сре­де за­щит­ных га­зов?

Лабораторная работа № 4

Восстановление деталей машин электроконтактной приваркой (наплавкой)

Це­ли ра­боты:

1) изу­чить прин­ци­пы элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки) и тех­но­логию фор­ми­рова­ния пок­ры­тий при элек­тро­кон­так­тной при­вар­ке про­воло­ки, лен­ты и по­рош­ко­вых ма­тери­алов;

2) оз­на­комиться с при­меня­емым обо­рудо­вани­ем и ма­тери­ала­ми для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки);

3) при­об­рести прак­ти­чес­кие на­выки элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки) ме­тал­ли­чес­кой лен­ты.

Обо­рудо­вание и ма­тери­алы:

1) ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки);

2) прис­по­соб­ле­ние для рез­ки лен­ты;

3) об­разцы лен­ты для при­вар­ки (нап­лавки);

4) об­разцы де­талей для при­вар­ки (нап­лавки);

5) за­точ­ный ста­нок;

6) твер­до­мер;

7) штан­генцир­куль;

8) учеб­ные пла­каты по изу­ча­емой те­ме.

За­дания:

1) оз­на­комиться с со­дер­жа­ни­ем ме­тоди­чес­ких ре­комен­да­ций и пра­вила­ми тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те для вос­ста­нов­ле­ния де­талей элек­тро­кон­так­тной при­вар­кой (нап­лавкой);

2) изу­чить обо­рудо­вание и ма­тери­алы, при­меня­емые при элек­тро­кон­так­тной при­вар­ке (нап­лавке) про­воло­ки, лен­ты и по­рош­ко­вых ма­те­ри­алов;

3) про­вес­ти при­вар­ку лент раз­лично­го сос­та­ва на де­таль;

4) раз­ра­ботать опе­раци­он­ную тех­но­логи­чес­кую кар­ту вос­ста­нов­ле­ния за­дан­ной де­тали;

5) сос­та­вить от­чет о про­делан­ной ра­боте.

Общие сведения

Для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки) ха­рак­терны:

§ вы­сокая про­из­во­дительность (до 100 cм²/мин);

§ от­но­сительно низ­кая энер­го­ем­кость про­цес­са;

§ ми­нимальные по­тери при­садоч­но­го ма­тери­ала (до 5%) в ре­зульта­те от­сутс­твия раз­брыз­ги­вания и вы­гора­ния ле­гиру­ющих эле­мен­тов;

§ ми­нимальный при­пуск на пос­ле­ду­ющую ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку за счет воз­можнос­ти ре­гули­рова­ния тол­щи­ны на­варен­но­го слоя, рав­ной 0,3…0,5 мм.

При вы­сокой ско­рос­ти про­тека­ющих при элек­тро­кон­так­тной при­вар­ке (нап­лавке) про­цес­сов не тре­бу­ют­ся за­щит­ные га­зы и флю­сы, что в со­чета­нии с от­сутс­тви­ем мощ­но­го све­тово­го из­лу­чения и га­зовы­деле­ний улуч­ша­ет са­нитар­но-ги­ги­ени­чес­кие ус­ло­вия тру­да.

Элек­тро­кон­так­тную при­вар­ку (нап­лавку) ус­пешно при­меня­ют для вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния ше­ек ва­лов, от­вер­стий в кор­пусных де­талях, плос­ких и слож­ной фор­мы ре­жущих ор­га­нов сельско­хозяйствен­ных ма­шин и т.д.

К не­дос­таткам спо­соба вос­ста­нов­ле­ния де­талей элек­тро­кон­так­тной при­вар­кой (нап­лавкой) от­но­сят­ся:

§ низ­кая стойкость ро­лико­вых элек­тро­дов и свя­зан­ная с этим нес­та­бильность про­цес­са;

§ от­но­сительно вы­сокая тру­до­ем­кость под­го­тов­ки де­талей к элек­тро­кон­так­тной при­вар­ке (нап­лавке).

Сущ­ность про­цес­са зак­лю­ча­ет­ся в сов­мес­тном де­фор­ми­рова­нии на­вари­ва­емо­го ме­тал­ла и по­вер­хнос­ти де­тали, наг­ре­ва­емых элек­три­чес­ким то­ком до плас­ти­чес­ко­го сос­то­яния. Проч­ная связь меж­ду при­садоч­ным ма­тери­алом и ос­но­вой дос­ти­га­ет­ся вследс­твие час­тично­го плав­ле­ния тон­чайших сло­ев ме­тал­ла в зо­не кон­такта и диф­фу­зи­он­ных яв­ле­ний про­ис­хо­дящих при этом.

При­вари­ва­емый ма­тери­ал 2 (рис. ЛР 4.1) при­жима­ет­ся к де­тали 3 ро­ликом 1. Меж­ду де­талью и ро­ликом от по­нижа­юще­го тран­сфор­ма­тора 5 про­пус­ка­ет­ся элек­три­чес­кий ток большой плот­ности. Ам­пли­туда и дли­тельность им­пульсов то­ка из­ме­ня­ют­ся ре­гуля­тором цик­ла свар­ки 6.

Рис. ЛР 4.1.Схема электроконтактной приварки (наплавки):
1 — ролик; 2 — привариваемый материал; 3 — деталь; 4 — наваренный слой; 5 — трансформатор; 6 — регулятор цикла сварки; P — сила прижатия ролика; n — частота вращения детали

В ре­зульта­те действия уп­равля­емых па­рамет­ров (си­лы им­пульса то­ка I, А, дли­тельнос­ти t _и, с, уси­лия (дав­ле­ния) сжа­тия Р, Н, и ско­рос­ти нап­лавки v, м/мин, оп­ре­деля­ющих тем­пе­рату­ру Т, °С, в зо­не кон­такта при­садоч­но­го ма­тери­ала и де­тали) ме­талл де­тали де­фор­ми­ру­ет­ся в тон­ком при­повер­хностном слое, а при­садоч­ный ме­талл де­фор­ми­ру­ет­ся в объеме на зна­чение, за­вися­щее от его фи­зико-ме­хани­чес­ких свойств, ви­да, фор­мы и тем­пе­рату­ры.

Си­ла то­ка в сва­роч­ной це­пи ре­гули­ру­ет­ся из­ме­нени­ем ко­эф­фи­ци­ен­та тран­сфор­ма­ции си­лово­го тран­сфор­ма­тора 5. Дли­тельность им­пульса то­ка ус­та­нав­ли­ва­ют ре­гуля­тором цик­ла свар­ки 6: он дол­жен сос­тавлять 0,02…0,04 с, а па­уза меж­ду им­пульса­ми — 0,06…0,08 с.

Ко­личес­тво теп­ло­ты Q, Дж, не­об­хо­димой для сплав­ле­ния лен­ты или при­пека­ния по­рош­ка к де­тали, оп­ре­деля­ют в со­от­ветс­твии с за­коном Джо­уля—Лен­ца:

Q = I ² Rt _и,

где R — пе­реход­ное соп­ро­тив­ле­ние це­пи, Ом; t _и — дли­тельность им­пульса то­ка, с.

На ре­мон­тных пред­при­яти­ях с не­большой про­из­водс­твен­ной прог­раммой на­руж­ные и внут­ренние ци­лин­дри­чес­кие по­вер­хнос­ти раз­личных де­талей це­лесо­об­разно вос­ста­нав­ли­вать на уни­вер­сальной ус­та­нов­ке мо­дели 011-1-10 (рис. ЛР 4.2). С ее по­мощью при­вари­ва­ют стальную лен­ту и про­воло­ку, по­лучая нап­лавля­емый слой тол­щи­ной 0,15…1,00 мм.

Рис. ЛР 4.2.Схема установки для электроконтактной приварки (наплавки) модели 011-1-10:
1 — пульт управления; 2 — регулятор цикла сварки; 3 — пневмораспределитель; 4 — манометр; 5 — влагоотделитель; 6 — смазывающее устройство; 7 — регулятор давления воздуха; 8 — трехходовой кран управления пневмоцилиндром пиноли; 9 — задняя бабка; 10 — стопор задней бабки; 11 — пневмоцилиндр привода пиноли; 12 — пиноль; 13 — тележка; 14 — редуктор; 15 — маховик ручного привода тележки; 16 — рукоятка включения автоматической подачи тележки; 17 — сварочные электроды (ролики); 18 — зубчатая рейка; 19 — редуктор привода; 20 и 21 — электродвигатели; 22 — редуктор привода патрона; 23 — тиристорный коммутатор; 24 — силовой трансформатор; 25 — рукоятка ручного привода сварочных клещей; 26 — сварочные клещи; 27 — пневмоцилиндры привода сварочных клещей; 28 — привариваемая лента; 29 — навариваемая деталь; 30 — патрон

Ус­та­нов­ку мож­но при­менять для при­вар­ки (нап­лавки) де­талей с на­руж­ным ди­амет­ром 20…200 мм, дли­ной до 1250 мм и внут­ренним ди­амет­ром в пре­делах от 100 до 180 мм при глу­бине от­вер­стий до 50 мм. Ус­та­нов­ка име­ет в сво­ем сос­та­ве ме­хани­чес­кую, элек­три­чес­кую, пнев­ма­тичес­кую и гид­равли­чес­кую сис­те­мы.

Ме­хани­чес­кая часть ус­та­нов­ки сос­то­ит из ста­нины, на ко­торой ус­та­нов­ле­ны пе­ред­няя баб­ка и зад­няя стойка, со­еди­нен­ные нап­равля­ющи­ми, на ко­торых ус­та­нов­ле­ны зад­няя баб­ка 9 (см. рис. ЛР 4.2) с пи­нолью 12 и те­леж­ка 13. В пе­ред­ней баб­ке ус­та­нов­ле­ны элек­трод­ви­гатель 21 с ре­дук­то­ром 22 при­вода пат­ро­на 30, в ко­тором за­креп­ля­ют об­ра­баты­ва­емую де­таль 29 и элек­трод­ви­гатель 20 с ре­дук­то­ром 19 при­вода ре­дук­то­ра 14 ав­то­мати­чес­кой по­дачи те­леж­ки 13. На те­леж­ке ус­та­нов­ле­ны си­ловой тран­сфор­ма­тор 24, сва­роч­ные кле­щи 26 с элек­тро­дами 17 и пульт уп­равле­ния 1.

В ком­плект ус­та­нов­ки вхо­дят пре­рыва­тель сва­роч­ных им­пульсов 23 (ПСЛ, ПК, ти­рис­торный ком­му­татор) и ре­гуля­тор цик­лов свар­ки 2 ти­па РВИ. Вра­щение пат­ро­на 30 и пе­реме­щение те­леж­ки 13 осу­щест­вля­ют­ся от ти­рис­торных элек­троп­ри­водов дви­гате­лей пос­то­ян­но­го то­ка 20 и 21. Плав­но ре­гули­ру­ют час­то­ту вра­щения шпин­де­ля и по­дачу те­леж­ки по­тен­ци­омет­ра­ми, рас­по­ложен­ны­ми на пульте уп­равле­ния 1. Име­ет­ся ус­ко­рен­ное пе­реме­щение те­леж­ки. Сва­роч­ные кле­щи 26 с ро­лика­ми 17 слу­жат для при­жатия при­вари­ва­емой лен­ты 28 к об­ра­баты­ва­емой де­тали 29 и под­во­да сва­роч­но­го то­ка. Сжа­тие сва­роч­ных кле­щей вы­пол­ня­ют с по­мощью пнев­мо­цилин­дров при­вода сва­роч­ных кле­щей 27 и ры­чаж­но­го ме­ханиз­ма. Уси­лие сжа­тия элек­тро­дов кон­тро­лиру­ют ма­номет­ром 4.

Элек­тро­кон­так­тную при­вар­ку (нап­лавку) по­рош­ко­вой спе­чен­ной лен­ты и по­рош­ко­вой лен­ты с сос­тавной обо­лоч­кой осу­щест­вля­ют по ана­логич­ной схе­ме: лен­та по­да­ет­ся на по­вер­хность де­тали под элек­трод.

Тех­но­логию элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки) це­лесо­об­разно ис­пользо­вать для вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния ре­жущих ор­га­нов сельско­хозяйствен­ных ма­шин и пе­рера­баты­ва­юще­го обо­рудо­вания, а так­же по­вер­хнос­тей, ра­бота­ющих в кон­такте с уп­лотне­ни­ями в аб­ра­зив­ной и кор­ро­зи­он­ной сре­дах.

Тех­но­логи­чес­кий про­цесс вос­ста­нов­ле­ния из­но­шен­ных де­талей элек­тро­кон­так­тной при­вар­кой (нап­лавкой) лен­точных и по­рош­ко­вых ма­тери­алов вклю­ча­ет в се­бя:

§ очис­тку де­талей;

§ де­фек­та­цию де­талей и сор­ти­ров­ку их по ви­ду и сте­пени из­но­са;

§ пред­ва­рительную ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку по­садоч­ных мест до пол­но­го уда­ления сле­дов из­но­са (не ме­нее 0,15 мм на сто­рону от но­минально­го раз­ме­ра);

§ под­го­тов­ку при­садоч­но­го ма­тери­ала;

§ под­го­тов­ку и на­лад­ку сва­роч­но­го обо­рудо­вания и прис­по­соб­ле­ний;

§ ус­та­нов­ку де­тали в пат­ро­не;

§ при­вар­ку при­садоч­но­го ма­тери­ала (лен­ты) сло­ем тол­щи­ной 0,15…0,80 мм;

§ кон­троль ка­чес­тва на­вар­ки внеш­ним ос­мотром;

§ ме­хани­чес­кую чер­но­вую об­ра­бот­ку до раз­ме­ра с при­пус­ком 0,1…0,2 мм на сто­рону;

§ шли­фова­ние де­тали до но­минально­го раз­ме­ра.

За­готов­ки для вос­ста­нов­ле­ния де­талей на­реза­ют из стальной лен­ты тол­щи­ной 0,3…1,0 мм; ши­рина лен­ты дол­жна быть рав­на ши­рине вос­ста­нав­ли­ва­емо­го учас­тка, а ее дли­ну, мм, оп­ре­деля­ют по фор­му­ле

L = 3,14 D ± (1…2),

где D — ди­аметр вос­ста­нав­ли­ва­емо­го учас­тка, мм; знак «+» — для на­руж­ных по­верх­нос­тей де­талей; знак «–» — для внут­ренних по­вер­хнос­тей.

За­зор в мес­те сты­ка лен­ты дол­жен быть не бо­лее 0,2 мм.

Ос­новные тех­но­логи­чес­кие па­рамет­ры элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки) сле­ду­ющие:

§ ок­ружная ско­рость;

§ шаг при­вар­ки;

§ дав­ле­ние сва­роч­ных элек­тро­дов;

§ действу­ющее зна­чение то­ка;

§ дли­тельность им­пульса то­ка;

§ па­уза меж­ду им­пульса­ми то­ка.

Час­то­та вра­щения де­тали, про­дольная по­дача сва­роч­ных кле­щей и час­то­та сле­дова­ния им­пульсов — важ­ные па­рамет­ры про­цес­са, за­да­ющие его про­из­во­дительность. Со­от­но­шение этих ве­личин под­би­ра­ют так, что­бы обес­пе­чить 6—7 свар­ных то­чек на 1 см дли­ны (шаг вдоль ря­дов свар­ных то­чек — 1,40…1,65 мм).

При ши­рине ра­бочей час­ти сва­роч­ных ро­ликов, рав­ной 4 мм, ре­комен­ду­ет­ся по­дача сва­роч­ных кле­щей (те­леж­ки) со ско­ростью 3 мм/об.

При вос­ста­нов­ле­нии де­талей ди­амет­ром до 50 мм на­ибо­лее ра­ци­онально уси­лие сжа­тия сва­роч­ных кле­щей рав­ное 1,3…1,4 кН, а ди­амет­ром 50 мм и бо­лее — 1,4…1,6 кН. При­мер­ные ре­жимы при­вар­ки (нап­лавки) лен­ты к стальным де­талям, име­ющим фор­му ва­ла, при­веде­ны в табл. ЛР 4.1.

Таблица ЛР 4.1. Рекомендуемые режимы электроконтактной приварки (наплавки) при толщине привариваемой ленты 0,3…0,6 мм

Диаметр детали, мм	Частота вращения, мин–1	Подача тележки, мм/об	Сила тока, кА	Продолжительность импульса сварки, с	Продолжительность па­узы, с	Скорость сварки, м/мин	Производительность, см2/мин
15	8…15	4…5	4,0…5,0	0,06	0,12	1,22	61
20	7…12	4…5	4,5…5,0	0,06	0,12	1,25	62,5
30	6…10	4…5	5,5…6,0	0,06	0,12	1,25	63
40	5…9	4…5	5,5…6,5	0,06	0,12	1,32	65
50	4…8	4…5	5,8…6,8	0,06	0,12	1,33	66
60	4…7	5…6	7,0…7,5	0,06	0,10	1,25	62
70	4…6	5…6	7,0…7,8	0,06	0,10	1,33	57
80	3…5	5…6	7,0…8,0	0,08	0,10	0,94	47
100	3…4	5…6	7,5…8,2	0,08	0,10	0,75	37,5

Ве­личи­на сва­роч­но­го то­ка кон­тро­лиру­ет­ся при на­лад­ке ус­та­нов­ки с по­мощью при­бора для кон­тро­ля сва­роч­но­го то­ка ти­па ИСТ-500, а нап­ря­жение при свар­ке из­ме­ря­ет­ся им­пульсным вольтмет­ром или ос­циллог­ра­фом.

Пе­ред прих­ваткой лен­ты не­об­хо­димо ус­та­новить сле­ду­ющие тре­бу­емые ре­жимы:

§ час­то­та вра­щения де­тали;

§ ско­рость пе­реме­щения те­леж­ки;

§ уси­лие сжа­тия элек­тро­дов;

§ си­ла сва­роч­но­го то­ка;

§ па­рамет­ры сва­роч­но­го цик­ла.

За­тем де­таль за­креп­ля­ют в пат­ро­не ус­та­нов­ки и под­во­дят элек­тро­ды к вос­ста­нав­ли­ва­емой по­вер­хнос­ти в сред­ней ее час­ти.

Вна­чале ус­та­нав­ли­ва­ют лен­ту под вер­хний элек­трод, за­тем на­жима­ют кноп­ки «Сжа­тие» и «Свар­ка» и прих­ва­тыва­ют лен­ту по сты­ку в се­реди­не и по кра­ям.

Да­лее вклю­ча­ют вра­щение де­тали и окон­ча­тельно прих­ва­тыва­ют лен­ту к вос­ста­нав­ли­ва­емой по­вер­хнос­ти ко­рот­ки­ми учас­тка­ми. Пос­ле прих­ватки лен­ты, убе­див­шись, что она плот­но при­лега­ет к вос­ста­нав­ли­ва­емой по­вер­хнос­ти, сва­роч­ные элек­тро­ды пе­рево­дят в крайнее по­ложе­ние (ле­вое или пра­вое) на де­тали и на­жати­ем кноп­ки «Сжа­тие» вклю­ча­ют вра­щение де­тали, пос­ле че­го на­жима­ют кноп­ку «Свар­ка» и с по­воро­том де­тали на 180° вклю­ча­ют про­дольную по­дачу для окон­ча­тельно­го при­вари­вания лен­ты.

За один про­ход мо­жет быть при­варен слой тол­щи­ной 0,15…0,80 мм.

Твер­дость при­варен­но­го слоя за­висит от со­дер­жа­ния уг­ле­рода и ле­гиру­ющих эле­мен­тов в при­вари­ва­емой лен­те.

Ма­тери­алы для при­вар­ки вы­бира­ют та­ким об­ра­зом, что­бы по­лучить оп­ти­мальные зна­чения твер­дости и из­но­сос­тойкос­ти при­варен­но­го слоя в со­от­ветс­твии с тре­бова­ни­ями к вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали.

В про­цес­се элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки ме­тал­ли­чес­ких лент и дру­гих при­садоч­ных ма­тери­алов в при­варен­ном слое мож­но наб­лю­дать сле­ду­ющие де­фек­ты:

§ по­ры;

§ ра­кови­ны;

§ про­жоги;

§ от­сло­ение при­варен­но­го ма­тери­ала.

Не­кото­рые из пе­речис­ленных де­фек­тов ус­та­нав­ли­ва­ют ви­зу­альным ос­мотром вос­ста­нов­ленной по­вер­хнос­ти.

Твер­дость вос­ста­нов­ленных по­вер­хнос­тей кон­тро­лиру­ют пос­ле шли­фова­ния, учи­тывая, что твер­дость при­варен­но­го слоя не­рав­но­мер­на, так как в про­цес­се нап­лавки им­пульсы пов­торно наг­ре­вая смеж­ные учас­тки ра­нее за­кален­ной по­вер­хнос­ти соз­да­ют тон­кие (тол­щи­ной 0,1…0,3 мм) зо­ны от­пуска, ко­торые не сни­жа­ют в це­лом вы­сокой из­но­со­стойкос­ти.

Элек­тро­кон­так­тную при­вар­ку лен­ты про­водят в оп­ре­делен­ном по­ряд­ке.

1. Ус­та­нав­ли­ва­ют и за­креп­ля­ют де­таль в пат­ро­не.

2. Вы­бира­ют и ус­та­нав­ли­ва­ют ре­жимы при­вар­ки:

§ час­то­ту вра­щения де­тали;

§ уси­лие сжа­тия сва­роч­ных элек­тро­дов;

§ си­лу сва­роч­но­го то­ка;

§ про­дол­жи­тельность свар­ки и па­узы.

3. Ус­та­нав­ли­ва­ют сва­роч­ные элек­тро­ды в сред­ней час­ти вос­ста­нав­ли­ва­емой по­верх­нос­ти ва­ла.

4. Вклю­ча­ют вра­щение де­тали.

5. На­жима­ют кноп­ку «Кле­щи» для под­жа­тия сва­роч­ных элек­тро­дов к де­тали.

6. От­кры­ва­ют и ре­гули­ру­ют по­дачу ох­лажда­ющей жид­кости.

7. Нап­равля­ют из ме­ханиз­ма по­дачи лен­ты под ниж­ний сва­роч­ный ро­лик ко­нец лен­ты.

8. На­жима­ют кноп­ку «Свар­ка» при ка­сании кон­ца лен­ты сва­роч­но­го элек­тро­да и при­хва­тыва­ют лен­ту.

9. Вык­лю­ча­ют ус­та­нов­ку кноп­кой «Стоп».

10. Ус­та­нав­ли­ва­ют сва­роч­ные кле­щи на край прих­ва­чен­ной лен­ты.

11. Вклю­ча­ют вра­щение де­тали.

12. Под­жи­ма­ют сва­роч­ные элек­тро­ды к де­тали на­жати­ем кноп­ки «Кле­щи».

13. На­жима­ют кноп­ку «Свар­ка».

14. На­жима­ют кноп­ку «По­дача».

15. Про­водят сплош­ную при­вар­ку стальной лен­ты.

16. На­жима­ют кноп­ку «Стоп».

17. Сни­ма­ют де­таль.

18. Про­веря­ют ви­зу­ально ка­чес­тво при­варен­ной по­вер­хнос­ти.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изу­чите пра­вила тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те.

2. Оз­на­комьтесь с ме­тоди­чес­ки­ми ука­зани­ями.

3. От­ветьте на кон­трольные воп­ро­сы.

4. Под­го­товьте лен­ту для про­веде­ния элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки.

5. Под­го­товьте де­таль для ее вос­ста­нов­ле­ния элек­тро­кон­так­тной при­вар­кой.

6. Вы­бери­те и ус­та­нови­те ре­жимы элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки.

7. При­вари­те лен­ту к де­тали.

8. Оце­ните ка­чес­тво на­варен­но­го слоя.

9. Офор­ми­те от­чет о про­делан­ной paботe на блан­ке ин­ди­виду­ально­го за­дания, вы­дан­но­го пре­пода­вате­лем.

Отчет о работе

От­чет о вы­пол­не­нии ла­бора­тор­ной ра­боты дол­жен со­дер­жать сле­ду­ющее:

1) крат­кие све­дения о ма­тери­але де­тали и при­вари­ва­емых лен­тах, их раз­ме­рах и твер­дости до и пос­ле при­вар­ки (нап­лавки);

2) вы­бор ре­жимов при­вар­ки (нап­лавки) для за­дан­ной де­тали и раз­ра­бот­ку опе­раци­он­ной кар­ты ее вос­ста­нов­ле­ния;

3) вы­воды и объяс­не­ния по­лучен­ных ре­зульта­тов.

Контрольные вопросы

1. Ка­кова сущ­ность про­цес­са элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки)?

2. Пе­речис­ли­те дос­то­инс­тва и не­дос­татки элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки).

3. Ка­ковы ос­новные схе­мы элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки)?

4. Ка­кое обо­рудо­вание при­меня­ют при элек­тро­кон­так­тной при­вар­ке (нап­лавке)?

5. На­зови­те ма­тери­алы, ис­пользу­емые для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки).

6. Пе­речис­ли­те де­фек­ты элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки (нап­лавки) и ме­тоды кон­тро­ля ка­чес­тва по­лучен­но­го пок­ры­тия.

7. Ка­ков тех­но­логи­чес­кий про­цесс при­вар­ки ме­тал­ли­чес­кой лен­ты?

8. На­зови­те спо­собы по­выше­ния ка­чес­тва со­еди­нения и пок­ры­тия при элек­тро­кон­так­тной при­вар­ке (нап­лавке).

9. Ка­кие ус­та­нов­ки при­меня­ют при элек­тро­кон­так­тной при­вар­ке (нап­лавке)?

Лабораторная работа № 5

Восстановление деталей машин газопорошковой наплавкой

Це­ли ра­боты:

1) оз­на­комиться с обо­рудо­вани­ем, прис­по­соб­ле­ни­ями и инс­тру­мен­том, ор­га­низа­ци­он­ной и тех­но­логи­чес­кой ос­нас­ткой по вос­ста­нов­ле­нию и уп­рочне­нию де­талей ма­шин спо­собом га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки;

2) прак­ти­чес­ки вос­ста­новить де­таль га­зопо­рош­ко­вой нап­лавкой.

Обо­рудо­вание и ма­тери­алы:

1) пост для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки;

2) при­бор для оп­ре­деле­ния твер­дости;

3) то­чило це­ховое;

4) на­пильник;

5) плас­ти­ны из низ­ко­уг­ле­родис­той ста­ли раз­ме­рами 100×100×10 мм;

6) по­рош­ко­вые ма­тери­алы (ме­тал­ли­чес­кие);

7) наж­дачная бу­мага.

За­дания:

1) изу­чить сущ­ность и про­цесс га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки и ее осо­бен­ности;

2) про­вес­ти нап­лавку ме­тал­ли­чес­ких по­вер­хнос­тей;

3) изу­чить свойства нап­лавлен­но­го слоя.

Общие сведения

Га­зопо­рош­ко­вая нап­лавка как спо­соб вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния де­талей раз­ра­бота­на на ба­зе фи­зичес­ких и хи­мичес­ких про­цес­сов га­зово­го пла­мени. Га­зовое пла­мя — мяг­кий энер­го­ис­точник, поз­во­ля­ющий на­носить раз­личные по тол­щи­не (0,1…2,0 мм) пок­ры­тия с вы­соким (до 0,7) ко­эф­фи­ци­ен­том ис­пользо­вания при­садоч­но­го ма­тери­ала. К от­ли­чительной осо­бен­ности га­зово­го пла­мени сле­ду­ет от­нести воз­можность ши­роко­го ре­гули­рова­ния наг­ре­ва ос­новно­го и при­садоч­но­го ма­тери­алов, что ис­клю­ча­ет глу­бокое проп­лавле­ние ос­новно­го ме­тал­ла и его пе­реме­шива­ние с при­садоч­ным.

Сущ­ность про­цес­сов, про­ис­хо­дящих при га­зопо­рош­ко­вой нап­лавке, зак­лю­ча­ет­ся в рас­пы­лении ме­тал­ли­чес­ко­го по­рош­ка в пла­мени го­рючих га­зов в сме­си с кис­ло­родом, на­несе­нии его на пред­ва­рительно под­го­тов­ленную из­но­шен­ную по­вер­хность де­тали и его од­новре­мен­ным или пос­ле­ду­ющим оп­лавле­ни­ем тем же ис­точни­ком теп­ло­ты. В большинс­тве слу­ча­ев в ка­чес­тве го­рюче­го га­за ис­пользу­ют аце­тилен, мож­но так­же при­менять про­пан и во­дород.

Спо­собом га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки с од­новре­мен­ным или пос­ле­ду­ющим оп­лавле­ни­ем вос­ста­нав­ли­ва­ют из­но­шен­ные де­тали, ра­бота­ющие при зна­копе­ремен­ных и удар­ных наг­рузках, по­вышен­ных тем­пе­рату­рах и из­го­тов­ленные из се­рого чу­гуна, стально­го литья, конс­трук­ци­он­ных и кор­ро­зи­он­но-стойких хро­мони­келе­вых ста­лей, а так­же инс­тру­мен­тальных ста­лей с со­дер­жа­ни­ем уг­ле­рода до 0,8% (в отож­женном сос­то­янии). Его це­лесо­об­разно при­менять для на­несе­ния из­но­со­стойких пок­ры­тий твер­достью до 62 HRC_э при из­но­се до 1,4 мм на сто­рону. Вос­ста­нов­ленные этим спо­собом де­тали ус­тойчи­вы к кор­ро­зии, аб­ра­зив­но­му из­но­су и вы­соким тем­пе­рату­рам.

Для вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния де­талей га­зопо­рош­ко­вой нап­лавкой при­меня­ют го­рел­ки се­рии ГН (см. рис. 3.8, под­разд. 3.2), ра­бота­ющие по схе­ме двух­сту­пен­ча­той ин­жекции, ког­да сме­шива­ют­ся ком­по­нен­ты га­зовой сме­си и об­ра­зу­ет­ся двух­фазный по­ток в два эта­па. Ста­бильное дви­жение по­рош­ка в ви­де га­зовой взве­си с рав­но­мер­ным рас­пре­деле­ни­ем час­тиц по се­чению и дли­не ка­нала обес­пе­чива­ет на­деж­ную ра­боту и ши­рокое при­мене­ние этих го­релок.

Го­рел­ка сос­то­ит из ство­ла, кор­пу­са с бун­ке­ром для по­рош­ко­вого ма­тери­ала и на­конеч­ни­ка. В кор­пу­се раз­ме­щены ин­жекто­ры и пе­репус­кной ме­ханизм. Ра­бота­ет го­рел­ка оп­ре­делен­ным об­ра­зом. При от­кры­том кла­пане по­рошок из бун­ке­ра под си­лой тя­жес­ти и ин­жекции кис­ло­рода, вы­ходя­щего из ин­жекто­ра, по­пада­ет в сме­сительную ка­меру, где сме­шива­ет­ся с кис­ло­родом. Га­зопо­рош­ко­вый по­ток на вы­ходе из сме­сительной ка­меры за­сасы­ва­ет го­рючий газ. Об­ра­зовав­ша­яся га­зопо­рош­ко­вая го­рючая смесь пос­ту­па­ет в мунд­штук, на вы­ходе из ко­торо­го она сго­ра­ет, пе­реда­вая теп­ло­вую и ки­нети­чес­кую энер­гию час­ти­цам по­рош­ко­вого ма­тери­ала.

Для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки ис­пользу­ют са­моф­лю­су­ющи­еся по­рош­ки на ос­но­ве ни­келя, а так­же по­рош­ки хро­мони­келе­вых са­моф­лю­су­ющих­ся спла­вов.

Тех­но­логия вос­ста­нов­ле­ния де­талей спо­собом га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки вклю­ча­ет в се­бя сле­ду­ющие ос­новные опе­рации:

§ под­го­тов­ка по­вер­хнос­ти;

§ нап­лавка;

§ ме­хани­чес­кая об­ра­бот­ка.

Прис­ту­пая к ра­боте с нап­ла­воч­ной го­рел­кой, пе­ред ее заж­же­ни­ем и ре­гули­ров­кой пла­мени не­об­хо­димо:

§ ус­та­новить дав­ле­ние кис­ло­рода в ра­бочей ка­мере ре­дук­то­ра рав­ным 0,5 МПа, а про­пана в ре­дук­то­ре — 0,1 МПа;

§ за­пол­нить бун­кер го­рел­ки на ²/₃ объема по­рош­ко­вым ма­тери­алом гра­нуля­ци­ей 40…100 мкм (рас­сто­яние меж­ду го­рел­кой и по­вер­хностью пе­ред на­пыле­ни­ем дол­жно со­став­лять 19…22 мм, при оп­лавле­нии — 6…9 мм).

Га­зопо­рош­ко­вую нап­лавку пок­ры­тий про­водят в оп­ре­делен­ной пос­ле­дова­тельнос­ти.

1. Наг­ре­ва­ют вос­ста­нав­ли­ва­емую по­вер­хность пла­менем го­рел­ки до тем­пе­рату­ры 350…400°С: для обес­пе­че­ния ин­тенсив­но­го наг­ре­ва де­тали и час­тиц на­носи­мого по­рош­ка вер­ши­на яд­ра пла­мени дол­жна на­ходиться на рас­сто­янии 5…8 мм от по­вер­хнос­ти де­тали.

2. Да­лее на­жати­ем на ры­чаг го­рел­ки по­да­ет­ся до­за по­рош­ка и про­из­во­дит­ся его оп­лавле­ние до по­яв­ле­ния зер­кально­го блес­ка, пос­ле че­го вновь по­да­ет­ся до­за по­рош­ка.

3. Че­редуя по­дачу по­рош­ка и его оп­лавле­ние пе­реме­щени­ем го­рел­ки от­но­сительно по­вер­хнос­ти, про­из­во­дят нап­лавку пок­ры­тия тре­бу­емой тол­щи­ны с рав­но­мер­ным рас­пре­деле­ни­ем слоя до по­вер­хнос­ти де­тали.

Га­зопо­рош­ко­вую нап­лавку при ис­пользо­вании про­пано­кис­ло­род­но­го пла­мени при­меня­ют не только для вос­ста­нов­ле­ния стальных де­талей, она эф­фектив­на при ус­тра­нении де­фек­тов на чу­гун­ных де­талях с тол­щи­ной стен­ки до 10 мм, а так­же при за­дел­ке тре­щин. Кром­ки тре­щины пе­ред га­зопо­рош­ко­вой нап­лавкой пред­ва­рительно об­ра­баты­ва­ют в со­от­ветс­твии с ГОСТ 5254—80. Мес­тный наг­рев при ус­тра­нении тре­щин мо­жет выз­вать ко­роб­ле­ние де­талей и об­ра­зова­ние в пок­ры­тии тре­щин, по­это­му ре­жим наг­ре­ва и ох­лажде­ния для каж­дой де­тали оп­ре­деля­ют эк­спе­римен­тально.

Пос­ле нап­лавки де­талей слож­ной кон­фи­гура­ции или де­талей, из­го­тов­ленных из чу­гуна, це­лесо­об­разно их мед­ленное ох­лажде­ние в пес­ке или ас­бесто­вой шу­бе.

Ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку нап­лавлен­ных де­талей осу­щест­вля­ют на стан­дар­тном обо­рудо­вании. При твер­дости нап­лавля­емо­го пок­ры­тия до 35…40 HRC_э ре­комен­ду­ет­ся об­ра­бот­ка лез­вийным инс­тру­мен­том ти­па ВК и ТК, а при большей твер­дости — шли­фова­ние аб­ра­зив­ны­ми кру­гами из зе­лено­го ко­рун­да.

Га­зопо­рош­ко­вой нап­лавкой на про­пане вос­ста­нав­ли­ва­ют до 400 на­име­нова­ний де­талей, преж­де все­го это — де­тали дви­гате­лей хо­довой час­ти поч­во­об­ра­баты­ва­ющих ма­шин, топ­ливной ап­па­рату­ры, ре­жущих эле­мен­тов бу­ровой тех­ни­ки и др.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изу­чите пра­вила тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те, пред­назна­чен­ном для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки.

2. Вы­пол­ни­те га­зопо­рош­ко­вую нап­лавку в та­кой пос­ле­дова­тельнос­ти.

2.1. Под­го­товьте:

§ по­вер­хность нап­лавля­емой плас­ти­ны, для че­го очис­ти­те пред­ло­жен­ную пре­пода­вате­лем плас­ти­ну от мас­ля­ных и смо­лис­тых от­ло­жений, при не­об­хо­димос­ти для по­луче­ния рав­но­мер­ной тол­щи­ны нап­лавля­емо­го слоя про­веди­те пред­ва­рительную ме­хани­чес­кую и пес­кос­труйную об­ра­бот­ку по­вер­хнос­ти плас­ти­ны;

§ по­рош­ко­вый ма­тери­ал дол­жен быть без пос­то­рон­них при­месей, иметь свет­ло-се­рый цвет без приз­на­ков окис­ле­ния (пе­ред при­мене­ни­ем его не­об­хо­димо про­сушить при тем­пе­рату­ре 100…150°С в те­чение 1,0…1,5 ч);

§ ус­тройство для нап­лавки — го­рел­ку, сос­то­ящую из ство­ла, на­конеч­ни­ка и уз­ла по­дачи по­рош­ка.

Пе­ред на­чалом ра­боты:

§ ос­мотри­те го­рел­ку и убе­дитесь в ее ис­прав­ности;

§ ос­во­боди­те ры­чаг по­дачи по­рош­ка и про­чис­ти­те узел по­дачи по­рош­ка кис­ло­родом при зак­ры­том от­вер­стии соп­ла го­рел­ки;

§ про­верьте пра­вильность при­со­еди­нения шлан­гов к ство­лу;

§ пе­ред при­со­еди­нени­ем аце­тиле­ново­го шлан­га про­верьте на­личие раз­ре­жения (под­со­са) в аце­тиле­новом ка­нале го­рел­ки;

§ ус­та­нови­те дав­ле­ние кис­ло­рода в ра­бочей ка­мере ре­дук­то­ра в со­от­ветс­твии с тех­ни­чес­кой ха­рак­те­рис­ти­кой го­рел­ки;

§ пол­ностью от­кройте вен­тиль кис­ло­рода и про­верьте раз­ре­жение в ка­мере бун­ке­ра при на­жатом ры­чаге кла­пана;

§ за­пол­ни­те бун­кер на ²/₃ объема по­рош­ко­вым ма­тери­алом;

§ от­кройте на ¹/₄ обо­рота кис­ло­род­ный и на один обо­рот аце­тиле­новый вен­ти­ли и заж­ги­те го­рючую смесь;

§ по­оче­ред­но при­от­кры­вая кис­ло­род­ный и аце­тиле­новый вен­ти­ли го­рел­ки, от­ре­гули­руйте пла­мя на за­дан­ную мощ­ность.

2.2. Ра­зог­рейте нап­лавля­емую по­вер­хность до тем­пе­рату­ры «от­по­тева­ния» без рас­плав­ле­ния ос­новно­го ме­тал­ла.

2.3. Ус­та­нови­те пла­мя, из­бы­точ­ное по аце­тиле­ну, и пе­ри­оди­чес­ки­ми на­жати­ями на ры­чаг по­дайте к мес­ту нап­лавки не­об­хо­димое ко­личес­тво по­рош­ка.

2.4. Про­веди­те, пе­реме­щая го­рел­ку, рав­но­мер­ное рас­плав­ле­ние и рас­пре­деле­ние по­рош­ка по наг­ре­той по­вер­хнос­ти.

2.5. Про­верьте ви­зу­ально ка­чес­тво нап­лавлен­ной по­вер­хнос­ти.

2.6. За­мерьте твер­дость нап­лавлен­но­го ме­тал­ла и по­лучен­ные дан­ные за­неси­те в табл. ЛР 5.1.

Таблица ЛР 5.1. Результаты восстановления поверхности детали способом газопорошковой наплавки
№ п/п	Ма­тери­ал нап­лавки	Твер­дость HRCэ при за­мере
		1-м	2-м	3-м
1
2

2.7. За­сыпьте в бун­кер по­рошок дру­гой мар­ки и пов­то­рите действия, ко­торые ука­заны в пп. 2.1…2.6.

Отчет о работе

От­чет о вы­пол­не­нии ла­бора­тор­ной ра­боты дол­жен со­дер­жать сле­ду­ющее:

1) наз­ва­ние и цель ла­бора­тор­ной ра­боты;

2) пе­речень ос­новных тех­ни­чес­ких ха­рак­те­рис­тик и крат­кое опи­сание прин­ци­па действия нап­ла­воч­ной го­рел­ки ти­па ГН;

3) ха­рак­те­рис­ти­ка ис­пользу­емых при га­зопо­рош­ко­вой нап­лавке ма­тери­алов;

4) опи­сание ме­тоди­ки про­делан­ной ра­боты;

5) таб­ли­ца ре­зульта­тов прак­ти­чес­ко­го вы­пол­не­ния га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки по фор­ме табл. ЛР 5.1;

6) крат­кие вы­воды и объяс­не­ния по­лучен­ных ре­зульта­тов.

Контрольные вопросы

1. Ка­кова фи­зичес­кая сущ­ность про­цес­са га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?

2. На­зови­те дос­то­инс­тва и не­дос­татки га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки.

3. Ка­кие ос­новные спо­собы га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки вы зна­ете?

4. Ка­кое обо­рудо­вание и ма­тери­алы при­меня­ют для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?

5. Из ка­ких опе­раций сос­то­ит тех­но­логи­чес­кий про­цесс га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?

Лабораторная работа № 6

Восстановление деталей машин вибродуговой наплавкой

Це­ли ра­боты:

1) изу­чить про­цесс виб­ро­дуго­вой нап­лавки;

2) оз­на­комиться с обо­рудо­вани­ем и ма­тери­ала­ми, при­меня­емы­ми при виб­ро­дуго­вой нап­лавке;

3) изу­чить спо­собы ре­гули­рова­ния про­цес­са нап­лавки и тех­но­логи­чес­кие при­емы вос­ста­нов­ле­ния де­талей ма­шин;

4) ос­во­ить прак­ти­чес­кие пра­вила бе­зопас­ной ра­боты при виб­ро­дуго­вой нап­лавке.

Обо­рудо­вание и ма­тери­алы:

1) ус­та­нов­ка для виб­ро­дуго­вой нап­лавки;

2) об­разцы вос­ста­нав­ли­ва­емых де­талей спо­собом виб­ро­дуго­вой нап­лавки;

3) за­точ­ный ста­нок;

4) твер­до­мер;

5) штан­генцир­куль;

6) учеб­ные пла­каты по изу­ча­емой те­ме.

За­дания:

1) оз­на­комиться с со­дер­жа­ни­ем ме­тоди­чес­ких ре­комен­да­ций и пра­вила­ми тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те;

2) изу­чить обо­рудо­вание и ма­тери­алы, при­меня­емые при виб­ро­дуго­вой нап­лавке;

3) ис­сле­довать вли­яние ре­жимов ох­лажде­ния на твер­дость нап­лавлен­но­го виб­ро­дуго­вым спо­собом слоя;

4) сос­та­вить от­чет о про­делан­ной ра­боте.

Общие сведения

Виб­ро­дуго­вая нап­лавка — один из на­ибо­лее рас­простра­нен­ных спо­собов вос­ста­нов­ле­ния де­талей, что обус­ловле­но осо­бен­ностя­ми это­го тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са, об­ла­да­юще­го от­но­сительно вы­сокой про­из­во­дительностью — до 2,6 кг ме­тал­ла в 1 ч.

Нез­на­чительный наг­рев де­тали в про­цес­се виб­ро­дуго­вой нап­лавки (до 100°С) не вы­зыва­ет струк­турных из­ме­нений в по­вер­хнос­ти де­тали (зо­на тер­ми­чес­ко­го вли­яния при нап­лавке не­зака­лен­ных де­талей — 0,6…1,5 мм, за­кален­ных — 1,8…4,0 мм), что поз­во­ля­ет нап­лавлять де­тали ма­лого ди­амет­ра, не опа­са­ясь их про­жога или ко­роб­ле­ния.

При­мене­ние при виб­ро­дуго­вой нап­лавке ох­лажда­ющей жид­кости в со­чета­нии с раз­личны­ми элек­трод­ны­ми ма­тери­ала­ми де­ла­ет воз­можным по­луче­ние твер­дости на­плав­ленно­го ме­тал­ла до 60 HRC_э, что ис­клю­ча­ет из тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са пос­ле­ду­ющую тер­ми­чес­кую об­ра­бот­ку вос­ста­нов­ленной де­тали в це­лях за­кал­ки.

Тол­щи­ну нап­лавлен­но­го слоя мож­но ре­гули­ровать в пре­делах от 0,5 до 3,0 мм. При не­об­хо­димос­ти воз­можна мно­гос­лойная нап­лавка. По­тери элек­трод­но­го ма­тери­ала на угар и раз­брыз­ги­вание не пре­выша­ют 8%.

Виб­ро­дуго­вая нап­лавка — раз­но­вид­ность ду­говой нап­лавки, осо­бен­ность ко­торой за­клю­ча­ет­ся в виб­ра­ции элек­тро­да в про­цес­се нап­лавки, что обес­пе­чива­ет пре­рывис­тый про­цесс го­рения ду­ги. Виб­ра­ция элек­тро­да поз­во­ля­ет нап­лавлять ме­талл при низ­ком нап­ря­жении ис­точни­ка то­ка и от­но­сительно не­большой мощ­ности в сва­роч­ной це­пи, ког­да неп­ре­рыв­ный ду­говой про­цесс не­воз­мо­жен. Про­цесс виб­ро­дуго­вой нап­лавки про­тека­ет оп­ре­делен­ным об­ра­зом.

В мо­мент соп­ри­кос­но­вения элек­тро­да с де­талью на­чина­ет­ся пе­ри­од ко­рот­ко­го за­мыка­ния (КЗ). Соп­ро­тив­ле­ние элек­три­чес­кой це­пи (ис­точник тока—элек­трод—де­таль) стре­мит­ся к ну­лю, что при­водит к па­дению нап­ря­жения при од­новре­мен­ном уве­личе­нии си­лы то­ка. При этом ре­альная мощ­ность ис­точни­ка то­ка ог­ра­ничи­ва­ет его си­лу до 1300 А. Од­на­ко та­кая си­ла то­ка не­допус­ти­ма для элек­тро­да ма­лого се­чения, пос­кольку про­ис­хо­дит его рас­плав­ле­ние и раз­брыз­ги­вание под действи­ем элек­тро­дина­мичес­ких сил. Для ог­ра­ниче­ния си­лы то­ка в пе­ри­од ко­рот­ко­го за­мыка­ния в сва­роч­ную цепь пос­ле­дова­тельно вклю­ча­ет­ся до­пол­ни­тельная ин­дуктив­ность (дрос­сель). В этот пе­ри­од уве­личи­ва­ющая си­ла то­ка на­водит в ин­дуктив­ности элек­трод­ви­жущую си­лу (ЭДС) са­мо­ин­дукции. При этом ог­ра­ничи­ва­ет­ся си­ла то­ка КЗ и за­паса­ет­ся элек­тро­маг­нитная энер­гия в ин­дуктив­ности.

За счет виб­ра­ции элек­трод от­во­дит­ся от де­тали, в раз­ры­ве воз­ни­ка­ет элек­три­чес­кая ду­га и на­чина­ет­ся пе­ри­од ду­гово­го раз­ря­да (ДР). В этот мо­мент энер­гия, за­пасен­ная в ин­дуктив­ности, ос­во­бож­да­ет­ся, ЭДС са­мо­ин­дукции и ЭДС ис­точни­ка то­ка скла­дыва­ют­ся, в ре­зульта­те нап­ря­жение на ду­говом раз­ря­де ста­новит­ся бо­лее чем в 2 ра­за вы­ше нап­ря­жения на за­жимах ис­точни­ка то­ка и под­держи­ва­ет­ся при­мер­но пос­то­ян­ным, нес­мотря на из­ме­нение дли­ны ду­ги. На этом эта­пе вы­деля­ет­ся 90…95% теп­ло­вой энер­гии, в ре­зульта­те че­го кон­чик элек­тро­да оп­лавля­ет­ся.

При дос­та­точ­ном уда­лении элек­тро­да от по­вер­хнос­ти де­тали, за­дан­ном тех­ни­чес­ки­ми па­рамет­ра­ми ус­та­нов­ки (ус­тройства) для нап­лавки, и рас­хо­дова­нии энер­гии, за­пасен­ной ин­дуктив­ностью (дрос­се­лем), элек­три­чес­кая ду­га гас­нет и на­чина­ет­ся пе­ри­од хо­лос­то­го хо­да (ХХ), ко­торый за­кан­чи­ва­ет­ся в тот мо­мент, ког­да элек­трод вновь ка­са­ет­ся де­тали и кап­ля рас­плав­ленно­го ме­тал­ла пе­рено­сит­ся на ее по­вер­хность. В ре­зульта­те мно­го­крат­но­го пов­то­рения опи­сан­но­го про­цес­са на де­тали фор­ми­ру­ет­ся ва­лик нап­лавлен­но­го ме­тал­ла.

Дли­тельность пе­ри­одов ко­рот­ко­го за­мыка­ния и го­рения ду­ги оп­ре­деля­ет­ся час­то­той виб­ра­ции элек­тро­да, нап­ря­жени­ем хо­лос­то­го хо­да и ин­дуктив­ностью сва­роч­ной це­пи. С уве­личе­ни­ем нап­ря­жения и ин­дуктив­ности воз­раста­ют пе­ри­од го­рения ду­ги, а сле­дова­тельно, и ко­личес­тво вы­деля­ющейся теп­ло­ты и про­из­во­дительность виб­ро­дуго­вой нап­лавки. Од­на­ко чрез­мерное уве­личе­ние этих па­рамет­ров мо­жет при­вес­ти к на­руше­нию ста­бильнос­ти про­цес­са и большо­му рас­хо­ду элек­трод­ной про­воло­ки.

Прин­ци­пи­альная схе­ма ус­та­нов­ки для виб­ро­дуго­вой нап­лавки по­каза­на на рис. ЛР 6.1. Ус­та­нов­ка сос­то­ит из нап­ла­воч­ной го­лов­ки, ис­точни­ка пи­тания, до­пол­ни­тельной ин­дуктив­ности (дрос­се­ля), сис­те­мы по­дачи ох­лажда­ющей жид­кости.

Рис. ЛР 6.1.Схема установки для вибродуговой наплавки:
1 — источник тока; 2 — штуцер для подачи охлаждающей жидкости; 3 — механизм подачи электродной проволоки; 4 — кассета с электродной проволокой; 5 — коромысло; 6 — насос для подачи охлаждающей жидкости; 7 — мундштук; 8 — электрод; 9 — наплавляемая деталь; 10 — дроссель

Для виб­ро­дуго­вой нап­лавки при­меня­ют нап­ла­воч­ные го­лов­ки ти­па ОКС-1252М (НМВУ-2) и ОКС-6569, ко­торые кре­пят на суп­порте то­кар­но­го стан­ка или спе­ци­ально­го вра­щате­ля.

Пи­тание про­цес­са виб­ро­дуго­вой нап­лавки осу­щест­вля­ет­ся сва­роч­ны­ми вып­ря­мите­лями с жес­ткой внеш­ней ха­рак­те­рис­ти­кой, рас­счи­тан­ной на си­лу сва­роч­но­го то­ка не ме­нее 300 А. По­ляр­ность при виб­ро­дуго­вой нап­лавке при­меня­ют об­ратную, а в ка­чес­тве до­пол­ни­тельной ин­дуктив­ности ис­пользу­ют сва­роч­ные дрос­се­ли или дрос­се­ли собс­твен­но­го из­го­тов­ле­ния.

Для виб­ро­дуго­вой нап­лавки при­меня­ют сва­роч­ные и нап­ла­воч­ные про­воло­ки ди­амет­ром 1,2…3,0 мм и ме­тал­ли­чес­кие лен­ты тол­щи­ной 1…3 мм и ши­риной до 10 мм. В ка­чес­тве ох­лажда­ющих жид­костей на­ибо­лее ши­роко ис­пользу­ют 4…6%-й рас­твор кальци­ниро­ван­ной со­ды, 10…20%-й рас­твор тех­ни­чес­ко­го гли­цери­на в во­де или их смесь: во­да, ис­па­ря­ясь, вы­тес­ня­ет из зо­ны го­рения элек­три­чес­кой ду­ги воз­дух, что сни­жа­ет со­дер­жа­ние азо­та в нап­лавлен­ном ме­тал­ле, а кальци­ниро­ван­ная со­да, раз­ла­га­ясь, с од­ной сто­роны, ста­били­зиру­ет го­рение ду­ги, с дру­гой сто­роны, сни­жа­ет кор­ро­зию обо­рудо­вания и вос­ста­нав­ли­ва­емых де­талей; гли­церин сни­жа­ет ско­рость ох­лажде­ния нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, что уменьша­ет об­ра­зова­ние тре­щин при ис­пользо­вании вы­соко­уг­ле­роди­стой нап­ла­воч­ной про­воло­ки.

Ре­жимы виб­ро­дуго­вой нап­лавки за­висят от не­об­хо­димой тол­щи­ны нап­лавля­емо­го слоя h, ди­амет­ра элек­тро­да d _э и нап­ря­жения ис­точни­ка пи­тания U:

h,мм	0,3…0,9	1,0…1,6	1,8…2,5
d,мм	1,6	2,0	2,5
U,В	12…15	15…20	20…25

 

Па­рамет­ры виб­ро­дуго­вой нап­лавки рас­счи­тыва­ют­ся по сле­ду­ющим фор­му­лам:

§ си­ла то­ка, А,

I = jF _Э

где j — плот­ность то­ка, А/мм² (при d _э < 2 мм j = 50…75 А/мм², при d _э ≥ 2 мм j = 60…75 А/мм²); F _э — пло­щадь се­чения элек­тро­да, мм²;

§ ско­рость по­дачи элек­трод­ной про­воло­ки, м/мин,

 

V_Э  = (IU) /( 600 d²_Э)

 

§ ско­рость нап­лавки, м/мин,

V_Н = (0,785 d²_ЭV_Э µ) / (hSa)

 

где µ — ко­эф­фи­ци­ент пе­рехо­да элек­трод­но­го ма­тери­ала в нап­лавлен­ный ме­талл (µ = 0,8…0,9); h — тол­щи­на нап­лавлен­но­го слоя, мм; S — шаг нап­лавки, мм/об; a — ко­эф­фи­ци­ент, учи­тыва­ющий от­кло­нение фак­ти­чес­кой пло­щади се­чения нап­лавлен­но­го ва­лика от пло­щади пря­мо­угольни­ка вы­сотой h (a = 0,70…0,85);

§ час­то­та вра­щения де­тали, мин^–1,

n = (1000 V_Н)/πD

 

где D — ди­аметр де­тали, мм;

§ шаг нап­лавки (вли­яет на проч­ность сцеп­ле­ния нап­лавлен­но­го ме­тал­ла с ос­но­вой и вол­нистость по­вер­хнос­ти), мм,

S = (1,6…2,2) d _э;

§ ам­пли­туда ко­леба­ний, мм,

A = (0,75…1,00) d _э;

§ вы­лет элек­тро­да, мм,

Н = (5…8) d _э.

По­ложе­ние мунд­шту­ка ус­та­нов­ки для виб­ро­дуго­вой нап­лавки от­но­сительно вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали име­ет су­щес­твен­ное вли­яние: при его вер­хнем по­ложе­нии ши­рина ва­лика уве­личи­ва­ет­ся и ве­ро­ят­ность нес­плав­ле­ния ме­тал­ла сни­жа­ет­ся, а ниж­нее по­ложе­ние мунд­шту­ка удоб­но тем, что поз­во­ля­ет без до­пол­ни­тельной ре­гули­ров­ки нап­лавлять из­но­шен­ные де­тали раз­лично­го ди­амет­ра.

Рас­ход ох­лажда­ющей жид­кости в про­цес­се виб­ро­дуго­вой нап­лавки при нап­ря­жении ис­точни­ка пи­тания 12…15 В сос­тавля­ет 1…5 л/мин, а при по­выше­нии нап­ря­жения до 20…25 В рас­ход уве­личи­ва­ет­ся в 2…3 ра­за.

Выб­ранные ре­жимы уточ­ня­ют в про­цес­се проб­ных нап­ла­вок.

Тех­но­логи­чес­кий про­цесс вос­ста­нов­ле­ния де­талей виб­ро­ду­говой нап­лавкой вклю­ча­ет в се­бя:

§ очис­тку де­талей и их де­фек­та­цию;

§ под­го­тов­ку ра­боче­го мес­та и ус­та­нов­ки к нап­лавке;

§ нап­лавку;

§ ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку вос­ста­нов­ленной де­тали.

В про­цес­се очис­тки каж­дой де­тали не­об­хо­димо уда­лить с нап­лавля­емой по­вер­хнос­ти грязь, ос­татки ма­сел и на­гаров, про­дук­ты кор­ро­зии.

При де­фек­та­ции де­талей осо­бое вни­мание уде­ля­ют из­но­су и его рав­но­мер­ности. При не­рав­но­мер­ном из­но­се, со­из­ме­римом с тол­щи­ной нап­лавля­емо­го слоя, по­вер­хность де­тали не­об­хо­димо об­ра­ботать до на­чала ус­тра­нения из­но­са.

Ци­лин­дри­чес­кие по­вер­хнос­ти нап­лавля­ют с от­клю­чен­ной по­дачей суп­порта при вы­пол­не­нии пер­во­го и пос­ледне­го ва­ликов. При кон­сольном за­креп­ле­нии де­тали виб­ро­дуго­вую нап­лавку ве­дут от сво­бод­но­го кон­ца к пат­ро­ну. Гал­те­ли нап­лавля­ют в пос­леднюю оче­редь, так как мес­то на­чала нап­лавки име­ет по­нижен­ную проч­ность.

Резьбо­вые по­вер­хнос­ти нап­лавля­ют без по­дачи ох­лажда­ющей жид­кости. При ша­ге резьбы бо­лее 1,5 мм шаг нап­лавки ус­та­нав­ли­ва­ют рав­ным ша­гу резьбы.

Для нап­лавки ку­лач­ков ис­пользу­ют спе­ци­альные ко­пиры, при этом вы­лет элек­тро­да дол­жен быть на 2…3 мм больше эк­сцентри­сите­та.

Шли­цы глу­биной ме­нее 1,5…2,0 мм нап­лавля­ют при вра­щении де­тали. Бо­лее круп­ные шли­цы нап­лавля­ют только за счет про­дольно­го пе­реме­щения нап­ла­воч­ной го­лов­ки, при этом для сни­жения де­фор­ма­ции ва­ла шли­цы нап­лавля­ют с по­пере­мен­ным про­вора­чива­ни­ем ва­ла на 180° от­но­сительно его оси.

Вид ме­хани­чес­кой об­ра­бот­ки де­тали пос­ле нап­лавки (вос­ста­нов­ле­ния) вы­бира­ют ис­хо­дя из твер­дости нап­лавлен­но­го слоя, тре­бова­ний точ­ности и ше­рохо­ватос­ти по­вер­хнос­тей.

По­выше­ние ка­чес­тва нап­лавки мо­жет быть дос­тигну­то в ре­зульта­те при­мене­ния та­ких до­пол­ни­тельных за­щит­ных сред, как ди­ок­сид уг­ле­рода, флю­сы, во­дяной пар, а так­же по­рош­ко­вой про­воло­ки.

Ус­та­лос­тная проч­ность вос­ста­нов­ленных де­талей по­выша­ет­ся пу­тем тер­мо­меха­ничес­ко­го или ультраз­ву­ково­го уп­рочне­ния в про­цес­се нап­лавки или при­мене­ния дру­гих уп­рочня­ющих тех­но­логий.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изу­чите:

§ пра­вила тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те для виб­ро­дуго­вой нап­лавки;

§ осо­бен­ности при­мене­ния виб­ро­дуго­вой нап­лавки для вос­ста­нов­ле­ния из­но­шен­ных де­талей;

§ конс­трук­цию нап­ла­воч­ной го­лов­ки, ис­точни­ка пи­тания сва­роч­ной ду­ги, дру­гого обо­рудо­вания, спо­собы их ре­гули­ров­ки и уп­равле­ния;

§ ма­тери­алы, при­меня­емые при нап­лавке.

2. От­ветьте на кон­трольные воп­ро­сы.

3. Вы­бери­те (по­лучи­те у пре­пода­вате­ля) де­таль для нап­лавки, за­мерьте ее ди­аметр и твер­дость по­вер­хнос­ти, за­кре­пите де­таль в пат­ро­не вра­щате­ля нап­ла­воч­ной ус­та­нов­ки. Ус­та­нови­те не­об­хо­димые ре­жимы ра­боты ус­та­нов­ки для виб­ро­дуго­вой нап­лавки и вос­ста­нови­те из­нос де­тали в со­от­ветс­твии с инс­трук­ци­ей по экс­плу­ата­ции нап­ла­воч­но­го обо­рудо­вания, ме­няя рас­ход ох­лажда­ющей жид­кости и стро­го соб­лю­дая сле­ду­ющее:

§ ус­та­нови­те де­таль в пат­рон вра­щате­ля нап­ла­воч­ной ус­та­нов­ки при вык­лю­чен­ном обо­рудо­вании;

§ при нап­лавке ис­пользуйте средс­тва для за­щиты глаз от све­тово­го из­лу­чения, брызг рас­плав­ленно­го ме­тал­ла и мес­тную вы­тяж­ную вен­ти­ляцию.

4. Вык­лю­чите нап­ла­воч­ную ус­та­нов­ку, ох­ла­дите де­таль и сни­мите ее с ус­та­нов­ки. За­мерьте ди­аметр де­тали пос­ле нап­лавки.

5. За­чис­ти­те на за­точ­ном стан­ке пло­щад­ку на нап­лавлен­ной по­вер­хнос­ти в зо­нах с раз­личной по­дачей ох­лажда­ющей жид­кости и оп­ре­дели­те твер­дость нап­лавлен­но­го слоя.

Отчет о работе

От­чет о вы­пол­не­нии ла­бора­тор­ной ра­боты дол­жен со­дер­жать сле­ду­ющее:

1) крат­кие све­дения о ма­тери­але вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали, ее раз­ме­рах и твер­дости до и пос­ле нап­лавки, ре­жимы нап­лавки;

2) диа­грам­ма из­ме­нения твер­дости нап­лавлен­но­го слоя в за­виси­мос­ти от ре­жима ох­лажде­ния;

3) рас­четные ре­жимы нап­лавки вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали и мар­шрут­ная кар­та ее вос­ста­нов­ле­ния.

Контрольные вопросы

1. Пе­речис­ли­те ос­новные дос­то­инс­тва и не­дос­татки вос­ста­нов­ле­ния де­талей спо­собом виб­ро­дуго­вой нап­лавки.

2. За счет че­го дос­ти­га­ет­ся низ­кий наг­рев де­тали при виб­ро­дуго­вой нап­лавке?

3. Как ре­гули­ру­ют ам­пли­туду виб­ра­ции элек­тро­да и ско­рость по­дачи про­воло­ки при виб­ро­дуго­вой нап­лавке?

4. Ка­кие ма­тери­алы при­меня­ют при виб­ро­дуго­вой нап­лавке?

5. В ка­кой пос­ле­дова­тельнос­ти вы­бира­ют ре­жимы при вы­пол­не­нии виб­ро­дуго­вой нап­лавки?

Лабораторная работа № 7

Электроискровая наплавка деталей

Це­ли ра­боты:

1) изу­чить обо­рудо­вание, прис­по­соб­ле­ния и инс­тру­мент, ор­га­низа­ци­он­ную и тех­но­логи­чес­кую ос­нас­тку по вос­ста­нов­ле­нию и уп­рочне­нию де­талей ма­шин элек­тро­ис­кро­вой (элек­тро­эро­зи­он­ной) об­ра­бот­кой (Э­ИО);

2) прак­ти­чес­ки ос­во­ить вос­ста­нов­ле­ние из­но­шен­ных де­талей спо­собом элек­тро­ис­кро­вой нап­лавки.

Обо­рудо­вание и ма­тери­алы:

1) ус­та­нов­ка для элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­ки мо­дели «Элит­рон-22БМ» с руч­ным виб­ра­тором ти­па 05-31-277.009;

2) тис­ки сле­сар­ные;

3) мик­ро­метр (0…25);

4) но­жов­ка по ме­тал­лу;

5) то­чило це­ховое;

6) на­бор наж­дачной бу­маги;

7) при­бор для оп­ре­деле­ния мик­ротвер­дости (ПМТ-3);

8) две ме­тал­ли­чес­кие плас­ти­ны раз­ме­рами 100×100×5 мм.

За­дания:

1) изу­чить сущ­ность и про­цесс Э­ИО и ее осо­бен­ности;

2) про­вес­ти Э­ИО ме­тал­ли­чес­ких по­вер­хнос­тей;

3) оп­ре­делить свойства по­лучен­ных пок­ры­тий.

Общие сведения

В ос­но­ве тех­но­логи­чес­ких опе­раций по об­ра­бот­ке ме­тал­лов элек­три­чес­кой ис­крой ле­жит ее спо­соб­ность обес­пе­чить вы­сокую плот­ность по­тока теп­ло­ты на ма­лых учас­тках се­чения элек­тро­дов и на по­вер­хнос­ти об­ра­баты­ва­емой де­тали. При та­ком воз­действии элек­трод быс­тро наг­ре­ва­ет­ся, за­тем пла­вит­ся и час­тично ис­па­ря­ет­ся.

Еди­нич­ный акт пе­рено­са про­ис­хо­дит при вы­сокой тем­пе­рату­ре раз­ря­да (5000…11000°С). Вследс­твие крат­ковре­мен­ности раз­ря­да (10…1000 мкс) и его ло­кальнос­ти на­гре­тые мик­ро­объемы ме­тал­ла де­тали мгно­вен­но ох­лажда­ют­ся за счет его теп­лопро­вод­ности, про­ис­хо­дит сверх­ско­рос­тная за­кал­ка мик­ро­объемов по­вер­хностно­го слоя де­тали с об­ра­зова­ни­ем «бе­лого» слоя вы­сокой твер­дости, тол­щи­на ко­торо­го уве­личи­ва­ет­ся с по­выше­ни­ем со­дер­жа­ния уг­ле­рода в ма­тери­але де­тали.

Вы­сокая твер­дость по­вер­хностно­го слоя в ре­зульта­те элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­ки обус­ловле­на сле­ду­ющи­ми при­чина­ми:

§ об­ра­зова­ние кар­би­дов при вза­имо­действии уг­ле­рода с ме­тал­ла­ми, вхо­дящи­ми в сос­тав ма­тери­алов элек­тро­да и де­тали;

§ соз­да­ние нит­ри­дов из ме­тал­лов элек­тро­да и де­тали за счет при­сутс­твия в зо­не об­ра­бот­ки ато­мар­но­го азо­та, дис­со­ци­иро­ван­но­го при раз­ря­де из азо­та воз­ду­ха;

§ пе­ренос ле­гиру­ющих эле­мен­тов из ма­тери­ала элек­тро­да на об­ра­баты­ва­емую по­верх­ность и пос­ле­ду­ющее диф­фу­зи­он­ное рас­пре­деле­ние этих эле­мен­тов в по­вер­хностном слое.

Элек­тро­ис­кро­вая об­ра­бот­ка ма­тери­алов об­ла­да­ет сле­ду­ющи­ми спе­цифи­чес­ки­ми осо­бен­ностя­ми:

§ ма­тери­ал элек­тро­да — ано­да — мо­жет об­ра­зовы­вать на по­вер­хнос­ти де­тали или инс­тру­мен­та — ка­тода — проч­но сцеп­ленный с по­вер­хностью слой пок­ры­тия, в ко­тором от­сутс­тву­ет не только гра­ница раз­де­ла, но и про­ис­хо­дит диф­фу­зия эле­мен­тов ма­тери­ала элек­тро­да в при­повер­хностные слои ма­тери­ала де­тали;

§ про­цесс мо­жет про­ис­хо­дить та­ким об­ра­зом, что ма­тери­ал элек­тро­да не об­ра­зу­ет пок­ры­тия на по­вер­хнос­ти де­тали, а диф­фу­зи­он­но обо­гаща­ет эту по­вер­хность сво­ими сос­тавны­ми эле­мен­та­ми;

§ мож­но осу­щест­влять ло­кальную об­ра­бот­ку на по­вер­хнос­тях прак­ти­чес­ки лю­бой кри­виз­ны ра­ди­усом от 0,5 мм, а зна­чит, об­ра­баты­вать только те учас­тки по­вер­хнос­ти де­тали или инс­тру­мен­та, ко­торые под­верга­ют­ся из­на­шива­нию.

В ре­зульта­те элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­ки из­ме­ня­ют­ся раз­ме­ры, рельеф, фи­зичес­кие, хи­мичес­кие и ме­хани­чес­кие свойства по­вер­хностно­го слоя де­тали, что поз­во­ля­ет по­лучать ра­бочие по­вер­хнос­ти с улуч­шенны­ми экс­плу­ата­ци­он­ны­ми ха­рак­те­рис­ти­ками.

Слой с из­ме­нен­ной струк­ту­рой, сос­та­вом и свойства­ми пос­ле уда­ления пос­то­рон­них час­тиц обыч­но сос­то­ит из двух зон:

§ вер­хней — «бе­лый» слой, пред­став­ля­ющий со­бой спла­вы, твер­дые рас­тво­ры или ме­хани­чес­кие сме­си с тон­кой струк­ту­рой;

§ тер­мо­диф­фу­зи­он­ной — пе­реход­ный слой (под­слой), име­ющий мел­кокрис­талли­чес­кую струк­ту­ру, на­ходя­щийся под вер­хним сло­ем. Этот слой воз­ни­ка­ет в ре­зульта­те сверх­ско­рос­тно­го наг­ре­ва и ох­лажде­ния ма­тери­алов (нес­колько ты­сяч гра­дусов в се­кун­ду), вы­соко­го дав­ле­ния, раз­ви­ва­емо­го ка­налом раз­ря­да в точ­ке его воз­никно­вения, и мно­гок­ратно­го им­пульсно­го уни­поляр­но­го действия элек­три­чес­ко­го по­ля вы­сочайшей нап­ря­жен­ности, т.е. тер­мо­диф­фу­зи­он­ная зо­на пред­став­ля­ет со­бой об­ласть тер­ми­чес­ко­го воз­действия ис­кро­вых раз­ря­дов и диф­фу­зи­он­но­го про­ник­но­вения эле­мен­тов ма­тери­ала элек­тро­да в ма­тери­ал де­тали. Мик­ротвер­дость диф­фу­зи­он­но­го слоя, как пра­вило, из­ме­ня­ет­ся в сто­рону по­выше­ния, за ис­клю­чени­ем слу­ча­ев об­ра­бот­ки за­кален­ных ста­лей, ког­да пе­реход­ной слой (под­слой) яв­ля­ет­ся зо­ной от­пуска. Чем больше энер­гия и дли­тельность при­меня­емых при Э­ИО им­пульсов, тем глуб­же рас­простра­ня­ет­ся эта зо­на.

К ос­новным ка­чес­твен­ным ха­рак­те­рис­ти­кам пок­ры­тий, об­ра­зу­ющих­ся при элек­тро­ис­кро­вой нап­лавке, от­но­сят­ся:

§ тол­щи­на на­несен­но­го слоя — из­ме­ря­ют по мак­си­мально выс­ту­па­ющим час­тям об­ра­ботан­ной по­вер­хнос­ти мик­ро­мет­ра­ми (на­руж­ные по­вер­хнос­ти) или нут­ро­мера­ми (внут­ренние по­вер­хнос­ти);

§ тек­сту­ра по­вер­хнос­ти — оп­ре­деля­ют с по­мощью про­филог­ра­фов-про­фило­мет­ров (нап­ри­мер, мо­делей 252 или Talysurf-4) и рас­четным ме­тодом;

§ мик­ротвер­дость — оп­ре­деля­ют на мик­рошли­фе с по­мощью мик­ротвер­до­меров (на­при­мер, ти­па ПМТ-3);

§ сплош­ность. Раз­ли­ча­ют сплош­ность пок­ры­тия об­ра­ботан­ной по­вер­хнос­ти и сплош­ность «бе­лого» слоя. Пер­вую оце­нива­ют ви­зу­ально или с ис­пользо­вани­ем лу­пы 4…7-крат­но­го уве­личе­ния по со­от­но­шению пло­щади об­ра­ботан­ных учас­тков, т.е. с из­ме­нен­ным в ре­зульта­те Э­ИО рельефом, к об­щей пло­щади по­вер­хнос­ти, под­вер­гну­той Э­ИО. Вто­рую оп­ре­деля­ют на мик­рошли­фе пок­ры­тия как от­но­шение сум­марной дли­ны учас­тков с «бе­лым» сло­ем к ба­зовой дли­не, при этом ис­пользу­ют ме­тал­логра­фичес­кие мик­роско­пы или мик­ротвер­до­меры с уве­личе­ни­ем не ме­нее чем в 300 раз;

§ по­рис­тость — оп­ре­деля­ют на мик­рошли­фе пок­ры­тия по ко­личес­тву в «бе­лом» слое пор, ра­ковин, тре­щин и по их раз­ме­рам.

В за­виси­мос­ти от пос­тавлен­ной за­дачи пу­тем под­бо­ра элек­тро­да и ре­гули­ров­ки ре­жима об­ра­бот­ки де­тали в ре­зульта­те элек­тро­ис­кро­вой нап­лавки дос­ти­га­ют за­дан­но­го ка­чес­тва по­вер­хнос­ти. К ре­гули­ру­емым тех­но­логи­чес­ким па­рамет­рам Э­ИО от­но­сят­ся элек­три­чес­кие и ме­хани­чес­кие па­рамет­ры, ма­тери­ал и раз­ме­ры элек­тро­да, сос­тав сре­ды в зо­не об­ра­бот­ки, удельное вре­мя об­ра­бот­ки.

 

Ре­гули­ру­емые па­рамет­ры Э­ИО

Элек­три­чес­кие	Элек­тро­меха­ничес­кие
Элек­три­чес­кий ре­жим Ско­рость дви­жения элек­тро­да Ем­кость на­копи­тельных кон­денса­торов Нап­ря­жения на на­копи­тельных кон­денса­торах     Си­ла ра­боче­го то­ка Час­то­та сле­дова­ния им­пульсов	Дав­ле­ние элек­тро­да на де­таль Час­то­та ко­леба­ния элек­тро­да Вре­мя еди­нич­но­го кон­такта Час­то­та еди­нич­ных кон­тактов Ско­рость пе­реме­щения зо­ны

В ус­та­нов­ках для Э­ИО из­ме­нение элек­три­чес­ко­го ре­жима свя­зано с за­меной со­вокуп­ности па­рамет­ров, а имен­но: нап­ря­жения на на­копи­тельных кон­денса­торах, их ем­кости, дли­тельнос­ти еди­нич­но­го им­пульса и то­ка раз­ря­да. По­выше­ние энер­гии им­пульсов от 0,05 до 10,00 Дж и бо­лее от­ра­жа­ет­ся на про­из­во­дительнос­ти об­ра­бот­ки, уве­личе­нии тол­щи­ны пок­ры­тия и ко­личес­тве пе­рене­сен­но­го на об­ра­баты­ва­емое из­де­лие ма­тери­ала элек­тро­да, рос­те вы­соты мик­ро­неров­ности об­ра­ботан­ной по­вер­хнос­ти. Уве­личе­ние ем­кости на­копи­тельных кон­денса­торов ска­зыва­ет­ся на по­выше­нии диф­фу­зи­он­но­го про­ник­но­вения эле­мен­тов ма­тери­ала элек­тро­да в по­вер­хностный слой из­де­лия, тол­щи­ны под­слоя (или зо­ны от­пуска за­кален­ной де­тали), уменьше­нии мик­ротвер­дости «бе­лого» слоя и уве­личе­нии его де­фек­тнос­ти, по­выше­нии ос­та­точ­ных нап­ря­жений.

Про­цесс элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­ки про­ис­хо­дит за счет пе­ри­оди­чес­ко­го кон­такти­рова­ния элек­тро­да с де­талью с по­мощью спе­ци­альных ме­ханиз­мов — виб­ро­воз­бу­дите­лей раз­личной конс­трук­ции: с воз­врат­но-пос­ту­пательным дви­жени­ем стер­жне­вого элек­тро­да; дис­ко­вых, вра­ща­ющих­ся под действи­ем си­лы тре­ния и в ви­де од­но- или мно­го­элек­трод­ных вра­ща­ющих­ся го­ловок. Фи­зичес­кие прин­ци­пы об­ра­бот­ки ма­тери­алов дан­ны­ми ви­дами ме­ханиз­мов прак­ти­чес­ки оди­нако­вы, но име­ют сле­ду­ющие раз­ли­чия:

§ при Э­ИО виб­ро­воз­бу­дите­лем с воз­врат­но-пос­ту­пательным дви­жени­ем стер­жне­вого элек­тро­да в ре­зульта­те уда­ра элек­тро­да о по­вер­хность де­тали про­ис­хо­