Составление технологического процесса восстановления детали

1.5 Составление технологического процесса восстановления детали

Автоматическая наплавка под флюсом

Автоматическая наплавка под флюсом особенно эффективна при восстановлении деталей с износом более 1,5—2,0 мм. В ремонтном производстве автоматической наплавкой продольными валиками восстанавливают плоские поверхности или шлицы валов и полуосей, валиками по винтовой линии — цилиндрические поверхности деталей.

Установка для наплавки состоит из наплавочной головки, механизма (станка) для перемещения головки и вращения детали и источника тока. Схема установки для автоматической наплавки изношенных цилиндрических деталей показана на рис. 3. Наплавочная головка закреплена на суппорте токарного станка, снабженного редуктором для изменения скорости вращения от 0,25 до 4,0 об/мин. Деталь крепится в патроне или центрах. Ток поступает к детали через меднографитовые щетки и кольцевую медную шину, установленную на патроне. Наплавку ведут при вращении детали и продольном перемещении суппорта (4— 15 мм/об) с наплавочной головкой, с перекрытием последующим валиком предыдущего на 1/3—1/2 его ширины.

Наплавка тонкостенных полых деталей дает положительные результаты при наложении валиков по винтовой линии с большим шагом. В этом случае наплавку ведут в два прохода, чтобы валики, наплавляемые во время второго прохода, укладывались между валиками, наплавленными в первый проход. 5 (рис. 4.), подаваемой из кассеты специальным механизмом. Электрическая дуга 6 горит между концом электрода 5 и деталью 9.

В зону горения дуги непрерывно подается гранулированный флюс; толщина насыпаемого слоя должна быть не менее 40 мм. За счет имеющегося тепла часть флюса плавится, образуя вокруг дуги защитную оболочку 3. Таким образом, дуга горит в жидкой среде расплавленного флюса в газовой оболочке, образуемой газами и парами, непрерывно создаваемыми дугой. При этом основной металл интенсивно проплавляется и образует глубокий кратер. Кратер заполняется расплавленным присадочным металлом, вытесняемым дугой расплавленного основного металла. В результате при наплавке под флюсом объем жидкого металла во много раз больше, чем при ручной наплавке. Соответственно больше и глубина проплавления основного металла.

При перемещении дуги столб ее отклоняется, дуга плавит металл и вытесняет его. Значительная часть столба погружена в основной металл. Металл же электрода переносится дугой в виде капель и перемешивается с основным металлом в расплавленной ванне. Расплавленный флюс изолирует от воздуха не только столб дуги, но и всю зону наплавки. По мере перемещения дуги отвод теплоты возрастает и начинается кристаллизация ванны расплавленного металла. В результате значительного запаса теплоты шлак остается жидким до конца затвердевания ванны и не препятствует удалению газов. По истечении некоторого времени шлаковый покров полностью затвердевает и наплавленный слой покрывается плотной шлаковой коркой.

После остывания наплавленного слоя шлаковая корка растрескивается и отпадает от него. Размельченную корку можно использовать повторно, добавив 25—40% свежего флюса.

Для предотвращения стекания металла электродную проволоку смещают с зенита детали в сторону (в пределах 2—30 мм), противоположную направлению ее вращения, так чтобы шлак не затекал в сварочную ванну и флюс не ссыпался.

Благодаря флюсовой защите и малому вылету электрода (15— 25 мм), плотность тока при автоматической наплавке можно повысить до 150—200 А/мм², что позволяет увеличить производительность в 4—6 раз по сравнению с ручной электродуговой наплавкой, Кроме того, в результате рационального использования тепла при автоматической наплавке под слоем флюса значительно сокращается расход электроэнергии. Если при ручной наплавке качественным электродом расходуется 6—7 квт-ч электроэнергии на наплавку \ кг металла, то при автоматической наплавке расходуется около 3 квт-ч.

На формирование наплавленного валика оказывает влияние напряжение дуги, величина тока и диаметр электрода. При увеличении напряжения глубина проплавления несколько уменьшается, так как увеличивается длина дуги и ее столб становится более подвижным. Ширина сварной ванны и, соответственно, наплавленного валика при этом несколько возрастает, а глубина уменьшается. Чрезмерное увеличение напряжения отрицательно влияет на процесс — ухудшается устойчивость дуги, растет расход флюса, вытекающего из зоны наплавки и уносящего жидкий металл.

Увеличение тока при постоянном напряжении вызывает рост объема жидкой ванны, вследствие увеличения количества расплавленной электродной проволоки и количества тепла, выделяемого на основном металле. Увеличивается также давление дуги, которое в свою очередь увеличивает глубину проплавления. В то же время уменьшение тока при наплавочных работах как правило, не может быть рекомендовано. Это ведет к снижению производительности труда и стабильности процесса, особенно при работе на переменном токе. Влияние тока и напряжения U на глубину проплавления при наплавке под флюсом [107] показано на рис. 5

Устойчивое горение дуги, надлежащий химический состав, структура и механические свойства наплавленного металла обеспечивают правильный выбор флюса совместно с электродной проволокой.

По способу производства флюсы делятся на плавленые и неплавленые (керамические). Для восстановления изношенных деталей широкое распространение получили только плавленые, флюсы. По строению зерен они подразделяются на стекловидные и пемзовидные. На формирование наплавленного валика пемзовидный флюс оказывает более благоприятное влияние, так как способствует растеканию расплавленного металла. Но хрупкость пемзовидного флюса мешает возможности его многократного использования. В ремонтном производстве наибольшее применение находят высококремнистые марганцевые флюсы, реже — низкокремнистые. Высококремнистые флюсы используют в основном при наплавке деталей из углеродистых и низколегированных сталей. Эти флюсы легируют шов марганцем и кремнием и несколько окисляют углерод. Низкокремнистые марганцевые и безмарганцевые флюсы применяют при наплавке деталей из средне- и высоколегированных сталей. Они отличаются меньшей способностью окисления легирующих элементов и меньше легируют наплавленный металл кремнием. Для восстановления сильно изношенных деталей в ГОСНИТИ Л. Г. Лившицем и А. И. Ширяевым разработан металлосодержащий флюс. Исходными продуктами для его изготовления служит чугунная стружка и флюс марки АН348А. Стружку из перлитного чугуна (примерный состав: С 2,8-3,3%, Si 2-3%, Мп 0,5-0,8%, S — не более 0,06% и Р не более 0,4%) прокаливают при температуре 350—400° С и просеивают через сито с ячейками от 0,25 до 1,6 мм. Флюс АН348А или его шлаковую корку размалывают до порошкообразного состояния (величина частиц должна быть не более 40 мкм). Отсеенную чугунную стружку смачивают жидким стеклом и смешивают с порошкообразным флюсом до получения однородной зернистой массы. Затем эту массу протирают через сито с 50 отверстиями на 1 см² прямо на металлический противень, подогретый до температуры 200—300° С. Сушку продолжают в течение 15—25 мин.

В зависимости от количества введенной во флюс чугунной стружки меняется состав и свойства наплавленного слоя. Например, при введении во флюс 40% чугунной стружки слой, наплавленный малоуглеродистой проволокой СвО8, имеет твердость 400— 500 НВ и содержит 0,55% углерода, 1,65% марганца и 1,0% кремния. В процессе наплавки чугун из флюса переходит в расплавленный металл шва, благодаря чему вес наплавленного металла по сравнению с весом израсходованной проволоки повышается до 65%. Содержание чугуна во флюсе не должно превышать 50%. При большем количестве формирование наплавленного слоя и отделение шлаковой корки ухудшаются.

В качестве электрода для наплавки под флюсом применяют стандартную сварочную проволоку СВ (ГОСТ 2246—60), а также высококачественную углеродистую проволоку марок ВС и ОВС. Для наплавки обычно применяют проволоку диаметром 1—3 мм. С увеличением диаметра уменьшается плотность тока, и, соответственно, уменьшается давление дуги и глубина проплавления основного металла. Несколько увеличивается при этом ширина наплавляемого валика, но ухудшается устойчивость дуги и ход всего процесса наплавки.

Для увеличения производительности изготавливают, позволяющие наплавлять мртялл одновременно несколькими проволоками с общим подводом тока или электродную ленту шириной от 10 до 100 мм и толщиной от 0,4 до 1,0 мм.

На ремонтных предприятиях наибольшее применение нашли наплавочные головки типа А-409, А-580 и ПАУ-1.

На рис. 6 показан общий вид головки ПАУ-1, разработанной в ГОСНИТИ специально для наплавочных работ на ремонтных предприятиях.

Высокое качество наплавки получается на постоянном токе при обратной полярности. Источник питания постоянного тока (сварочный преобразователь типа ПС-300, ПСО-500 и др.) обеспечивает хорошую стабильность сварочной дуги и формирование наплавленного валика, меньшую склонность к образованию пор в наплавленном металле и лучшую отделяемость шлаковой корки. При наплавке неответственных деталей могут с успехом применяться сварочные трансформаторы СТН-500, ТСД-500 и др.

Величина тока при наплавке проволокой диаметром 1,0; 1,2 и 2,0 мм выбирается соответственно в пределах 100—150; 160—200 250—400 А

Наименование и краткое содержание операции, технологические базы	Оборудование
1. Подготовительная. Удалить эллипсность и конусность. Технологическая база - центровые отверстия	Токарный станок 1К62
2. . Подготовительная Создать шероховатость («рваная» резьба) Технологическая база - центровые отверстия	Токарный станок 1К62
3.Наплавка Наплавить поверхность шеек вала Технологическая база - центровые отверстия	Наплавочная головка
4. Токарная Точить поверхность шеек вала с одной стороны и подрезать торцы вала Технологическая база - центровые отверстия	Токарный станок 1К62
5. Токарная Точить поверхность шеек вала с другой стороны и подрезать торцы вала Технологическая база - центровые отверстия	Токарный станок 1К62
6. Термическая Закалить шейки вала до HRc 41-45	Установка ТВЧ
7. Шлифовальная Шлифовать поверхность шеек вала согласно размерам КЭ	Кругло шлифовальный станок
8. Контрольная провести контроль восстановленной поверхности согласноКЭ

Электродуговая сварка

Восстановление шпоночного паза происходит при помощи электродуговой сварки, путем заваривания паза, при этом вал переворачивается на 180° и вырезается паз с соблюдением технологических размеров.

 

1.6 Расчёт режимов обработки и нормы времени

 

1.6.1 Подбор режущего инструмента

Для получистовой обработки берём проходной, прямой, правый резец, оснащённый пластиной твёрдого сплава Т15К6, (принимаем по [1] гл 8.), выбираем форму передней поверхности – радиусную с отрицательной фаской; величина переднего и заднего углов, соответственно γ=15° и α=8°, (принимаем по [1] табл.15); величину главного и вспомогательного углов в плане принимаем φ= 45° φ1=10°, (принимаем по [1] табл.16 и 17); радиус при вершине принимаем r=1,5мм, (принимаем по [1] табл.20); ширину фаски принимаем f=0,4мм. и радиус канавки R=4мм.

1.6.2 Расчёт глубины резания

 мм.

 мм.

, где D – диаметр заготовки

d – номинальный диаметр ремонтируемого вала, принимаем по заданию

1.6.3 Определение подачи

По [1] табл.39 находим подачу S=0,2-0,11мм/об. Уточняем подачу по паспорту станка, станок модели 1К62, принимаем подачу S=0,15мм/об.

1.6.4 Определение стойкости резцов

 Принимаем стойкость резцов Т=90мин.

1.6.5 Определение скорости резания

При заданных условиях обработки по [1] табл.35 устанавливаем скорость резания V=171м/мин. Поправочных коэффициентов не вводим, т.к. табличные данные соответствуют заданным условиям обработки.

1.6.6 Расчёт числа оборотов шпинделя

об/мин

об/мин

, где V – скорость резания, (м/мин), см. п. 2.6.5.

π – математическая постоянная, π=3,14

D – диаметр заготовки

Уточняем число оборотов по паспорту станка ( [1]табл.38), принимаем n= 1800 об/мин.

1.6.7 Расчёт действительной скорости резания

м/мин

м/мин

, где π – математическая постоянная, π=3,14

D – диаметр заготовки

n – частота вращения шпинделя, см. п. 1.6.6.

1.6.8 Расчёт силы резания

 

 Н

 Н

, где С_р – коэффициент, принимаем по [1] табл.39

t – глубина резания, см. п. 1.6.2.

S – подача, см. п. 1.6.3.

1.6.9 Расчёт момента сопротивления резанию

 

Н

Н

, где Р_п – сила резания, см. п. 1.6.8.

D – диаметр заготовки

1.6.10 Определение крутящего момента на шпинделе

По паспорту станка выбираем наибольший крутящий момент на шпинделе М_шп =12,5 кг_·м

1.6.11 Расчёт основного машинного времени

мин

, где i – число проходов

S – подача, см. п. 1.6.3.

n – частота вращения шпинделя, см. п. 1.6.6.

L – общая длина обрабатываемой детали и определяется по формуле:

мм

, где l – длина детали, l₁– врезание 1,5-2мм., l₂– врезание 1,5-2мм.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  А.В. Егоров «Технология машиностроения», М.: Машиностроение, 1991г.

2.  Ф.В. Гурин, М.Ф. Гурин «Технология автомобилестроения», М.: Машиностроение, 1986г.

3.  И.В. Болгов, В.П. Остроумов «Технология ремонта оборудования», М.: «Лёгкая индустрия», 1982г.

4.  С.И. Ансеров «Приспособления к металлорежущим станкам» М: Машиностроение, 1989г.