Материал: Курсовое проектирование по технологии машиностроения, производству и ремонту пт и сдм. Шамаев И.А

4.4..3. Автоматическая наплавка под слоем флюса

Твердость и износостойкость, внутренние напряжения и усталостная прочность, сцепляемость, обрабатываемость и другие физико-механические и технологические свойства наплавленного слоя определяются наплавочными материалами и режимами наплавки. Требуемый химический состав наплавленного слоя достигается за счет подбора электродной проволоки флюса и режима наплавки. Химический состав наплавленного слоя зависит не только от марки электродной проволоки и флюса, а и от количества расплавленного металла восстанавливаемой детали. Доля металла детали в нанесенном слое определяется глубиной провара наплавляемой поверхности. Уменьшить глубину провара можно за счет снижения напряжения сварочного тока или изменения его полярности на обратную.

Для наплавки деталей под слоем флюса применяются флюсы различных марок: АН-30, АН-348А, ОСЦ-45 и др. Наибольшее же применение нашли 2 последних или то и другое одновременно.

Наиболее точный и простой способ легирования наплавленного слоя - через электродную проволоку. В настоящее время промышленность выпускает свыше 50 марок легированной электродной проволоки, что практически может обеспечить любой нужный состав наплавленного металла. Однако, высокая стоимость проволоки ограничивают область такого легирования.

При наплавке под флюсом, сильно окисляясь, удаляются из состава расплавленного металла в шлак такие элементы, как углерод, хром, ванадий и др. Меньше окисляются никель, молибден и медь, а кремний обладает свойствами переходить из флюса в металл. Зная исходный состав материала детали, электродной проволоки, флюса, можно заранее определить химический состав наплавленного металла.

Наибольшее распространение для наплавки деталей из мало- и среднеуглеродистых сталей под слоем флюса получили следующие марки проволок: Св-10Г2, Св-10ГС, Св-08, Св-08Г, Св-15Г, Св-18ХМА, Св-19ХГСА, 30-ХГСА. Для получения износостойкой поверхности средней и высокой твердости применяются проволоки: Св-30ХГСА, Св-30ХМА, Св-1Х13, Св-ОХ 18НЭ, Св-ОХ14 и др.

Для наплавки применяются плавленые и неплавленые (керамические) флюсы. Плавленые флюсы АН-348А, АН-30, ОСЦ-45 и др. однородны, мало гигроскопичны, прочны. Основной недостаток их - отсутствие в их составе ферросплавов и углеродистых веществ, из-за чего они являются слабыми раскислителями. Легирующая способность их ограничена кремнием и марганцем. Легирование наплавленного металла другими элементами в данном случае возможно только применением дефицитной легированной проволоки. Наиболее эффективным способом, с точки зрения использования недефицитной малоуглеродистой проволоки Св-08, является наплавка под слоем керамического флюса, который содержит до 12-14% легирующих элементов КС-Х12М, КС-Х14Р, КС-3Х2В и др. Однако эти флюсы сложны по составу, дефицитны и непрочны.

Автоматическая наплавка деталей под слоем флюса ведется на постоянном токе при обратной полярности на переоборудованных токарных станках, с установленными на их супорте полуавтоматами ПШ-5, ПШ-54, ПДПМ-500 или наплавочными головками А-580м, А-384, ПАУ-1 и др.

Величина сварочного тока

где - диаметр электрода, мм.

Скорость наплавки:

где  - коэффициент наплавки, г/Ач (=1215);

G - вес 1 пог. м наплавки, г.

где t_н - толщина наплавки, см;

S - шаг наплавки, см;

 - плотность наплавленного металла (7,8 г/см³).

Толщина наплавки

где i -величина износа,

z - общий припуск на механическую обработку ремонтной заготовки.

где z_1, z₂ - промежуточные (операционные) припуски на выполняемые

обработки ремонтной заготовки.

Припуск на механическую обработку рассчитывается так же, как и при изготовлении деталей. Для заготовок, получаемых наплавкой, припуски следует рассчитывать по данным для отливок в земляные формы, а при получении заготовок пластическим деформированием - по штампованным заготовкам. После расчета припуска определяют размер ремонтной заготовки с отклонениями по восстанавливаемым поверхностям, а затем составляют рабочий чертеж ее.

Скорость подачи электродной проволоки при наплавке:

где d - диаметр проволоки, мм;

 - плотность наплавленного металла, г/см³.

4.4.4 Наплавка деталей в среде углекислого газа

Для наплавки в среде углекислого газа наибольшее применение нашла проволока с повышенным содержанием марганца и кремния: Св-08ГСА, Св-10ХГ2С, Св-12ГС, Св-10ГСМ, Нп-30ХГСА, Нп-30ХФА.

Для наплавки применяются автоматы и полуавтоматы А-580М, А-409, ОКС-1252, ПДП-500 и др.

Для защиты расплавленного металла используется жидкая пищевая углекислота.

Листовую сталь толщиной 1-3 мм проволокой диаметром 0,51 мм сваривают полуавтоматом А-547р, а толщиной более 3 мм - проволокой диаметром 1,62,0 мм наплавляют на полуавтомате А-537.

Рекомендуемые режимы наплавки приведены в табл.4.10.

Таблица 4.10

4.4..5. Вибродуговая наплавка

Наибольшее распространение для вибродуговой наплавки получили головки ГМВК-1, ГМВК-2,УАИЖ-5, ВДГ-5, ОКС-1252М. Вибродуговая наплавка применима на постоянном и переменном токе. Наиболее высокое качество достигается при наплавке на постоянном токе при обратной полярности. При этом прочность сцепления наплавленного металла с основным значительно выше, чем при наплавке на переменном и комбинированном токе.

Марка электродной проволоки выбирается применительно к материалу наплавляемой детали и ее поверхностной твердости: малоуглеродистая (Св-08), среднеуглеродистая (ОВС, ВС, У7, У8, ПК, НК, 65Г и др.) и легированная (Св-18ХГС, Св30ХГС и др.) проволоки.

Значения твердости слоя при наплавке в зависимости от марки проволоки приведены в табл.4.11.

Таблица 4.11

Значения твердости слоя при наплавке в зависимости от марки проволоки

Для наплавки слоев толщиной до 1 мм диаметр проволоки 1,21,6 мм, для слоев до 2 мм - диаметром 1,62,0 мм, для слоев более 2 мм - диаметр 2,02,5 мм.

Качество наплавленного слоя зависит и от скорости его охлаждения, которую регулируют количеством и местом подачи охлаждающей жидкости.

В качестве охлаждающей жидкости применяют 4-5-процентный раствор кальцинированной соды в воде или 20-процентный водный раствор технического глицерина.

Скорость подачи электродной проволоки

, м/мин

где d - диаметр электродной проволоки, мм (1,22);

_н - коэффициент наплавки г/Ач (_н=810);

 - плотность электродной проволоки, г/см³;

I - величина тока, А (определяется как и для наплавки под слоем флюса).

Частота вращения детали

об/мин

где d - диаметр электродной проволоки, мм;

V_эп - скорость подачи электродной проволоки, м/мин;

 - коэффициент перехода металла проволоки в наплавленный слой

(=0,8590);

t_н - толщина слоя наплавки, мм;

S_н - шаг наплавки, мм/об, (S_н=1,22,2)d_э;

D - диаметр детали, мм.

Нормирование автоматических наплавок под слоем флюса, вибродуговой, в среде углекислого газа производится по формуле нормирования токарной обработки.

4.4..6. Металлизация

Для нанесения покрытий применяются преимущественно электродуговые металлизаторы ЛК-У, ЛК62, ЭМ-6, ЭМ-12 и др. Давление воздуха, распыливающего металл, должно быть 0,40,5 Мпа, сила тока 90150А.

Для металлизации обычно используют проволоку диаметром 1,21,5 мм, марок 10, 15. 20, 25, 30, 40, 45, 50, ВС, ОВС, У7, У6, У10;Нп-30, Нп-30ХГСА и др.

Твердость покрытия при металлизации выше твердости исходного материала в 1,21,4 раза.

Подготовка поверхности термически не обработанных деталей круглого сечения производится нарезанием рваной резьбы при смещении резца ниже центра на 15 мм.

Для закаленных тяжелонагруженных деталей твердостью выше 35НRС шероховатость поверхности создается анодно-механической обработкой, а для таких же деталей, работающих при знакопеременной нагрузке - дробеструйной обработкой. Если твердость поверхности детали не превышает 35НRС и недопустимо снижение ее усталостной прочности, то рекомендуется подготовку поверхности под металлизацию проводить накаткой.

Основное время на металлизацию цилиндрических деталей:

, мин,

где d -диаметр детали, см;

l - длина металлизируемой детали с перебегом аппарата, см;

t - толщина покрытия, мм;

 - плотность металлизированного покрытия, г/см³;

q - производительность аппарата, кг/ч (для ЛКУ-2,53 кг/ч; Лк-6А-6 кг/ч;

ЭМ-3А -3,5 кг/ч; ЭМ/6 -712 кг/ч);

k - коэффициент полезного использования проволоки с учетом потерь

металла при распылении (k= 0,70,8).

Нормы времени на подготовку поверхности к металлизации определяются в зависимости от ее вида (токарная и др.).

Остальные элементы нормы времени определяются по аналогии с автоматической наплавкой под слоем флюса.

4.4.7. Хромирование

Наибольшее распространение в ремонтном производстве нашли горячие универсальные электроды с концентрацией СrOs от 150 до 350 г/л и Н₂SO₄ -1,52 г/л. в зависимости от режимов хромирования (плотности тока, температуры электролита) можно получить молочный, блестящий или матовый (серый) вид хромового покрытия. Вид покрытия определяется условиями работы восстанавливаемой детали. Для деталей, испытывающих трения и значительные динамические нагрузки свыше 20 Мпа, рекомендуются молочные осадки, а при нагрузках меньших - блестящие осадки. При условии работы поверхности без трения (посадочные места под подшипники качения и др.) можно применять как те, так и другие.

Блестящие покрытия из универсальных электролитов получают при температурах 4560⁰ и плотностях тока 4080 А/дм², а молочные - при температурах выше 60⁰ и плотности тока от 20 до 40 А/дм².

Основное время при хромировании

, час,

где t - толщина покрытия, мм;

 - плотность металла покрытия, г/см³ (для хромового покрытия =6,7);

D_к - плотность тока, А/дм²;

 - электрохимический эквивалент, г/Ач (для хромирования =0,323);

 - выход металла по току (КПД) ванны (=0,120,15).

Вспомогательное время зависит от сложности и конфигурации детали. Все детали по сложности делятся на классы:

1. с плоской или цилиндрической формой;

2. со сферическими или овальными поверхностями, имеющими выступы без резких переходов;

3. со сферическими или овальными поверхностями, имеющими выступы с резкими переходами.