Курсовая работа: Разработка технологического процесса восстановления опорного катка крана РДК-25

Рисунок 4. Наплавка под слоем флюса

Поэтому наряду с одноэлектродной наплавкой применяют и другие разновидности этого способа: наплавку электродной лентой, многоэлектродную и многодуговую наплавку, наплавку с поперечным колебанием электрода (рисунок 5, а, б, в, г).

При наплавке электродной лентой (рисунок 5, а) достигаются малая глубина проплавления основного металла и возможность наплавить за один проход валик шириной до 100 мм. При многоэлектродной наплавке (рисунок 5, б) в зону дуги одновременно подаются несколько электродов, подключенных к одному полюсу источника сварочного тока. Дуга периодически перемещается с одного электрода на другой; при этом образуется общая сварочная ванна, формируется широкий валик. При многодуговой наплавке (рисунок 5, в) применяется несколько наплавочных аппаратов или один аппарат с изолированными друг от друга несколькими электродами, каждый электрод питается от отдельного источника тока.

При наплавке деталей малого диаметра, глубоких внутренних поверхностей и ряда высоколегированных сплавов затруднено удаление шлаковой корки. Этого недостатка лишена механизированная наплавка открытой дугой и наплавка в защитных газах. При наплавке открытой дугой в качестве электрода используется порошковая проволока. Для защиты металла от кислорода и азота воздуха в ее сердечник вводят, кроме легирующих элементов, газо- и шлакообразующие компоненты и раскислители (при наплавке крупных деталей используют не порошковую проволоку, а ленту).

Рисунок 5. Способы наплавку электродной лентой

Наплавку в защитных газах чаще выполняют плавящимся электродом. В качестве защитных газов используют углекислый газ, аргон, азот.

Схема вибродуговой наплавки показана на рисунке 6. Характерной особенностью способа является применение вибрирующего плавящегося электрода. Электрод в виде голой проволоки подается в дугу специальным аппаратом, который обеспечивает вибрацию электрода вдоль его оси. Производительность вибродуговой наплавки мала (0,5-3,0 кг/ч), поэтому восстанавливать этим способом крупные детали с большим износом не рекомендуется.

Рисунок 6 -Схема для вибродуговой наплавки

1 - кассета с электродной проволокой; 2 - механизм подачи проволоки; 3 - электромагнит вибратора; 4 - вибрирующий рычаг; 5 - опорный узел; 6 - хоботок; 7 -изделие.

Схема Электрошлаковой наплавки (ЭШН) показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема электрошлаковой наплавки

В пространстве, образованном наплавляемой поверхностью 6 и формирующим устройством 5, создается ванна расплавленного флюса шлака 2, в которую непрерывно подается металлический электрод 1. Ток, проходя между электродом и наплавляемым изделием, нагревает расплавленный шлак и поддерживает высокую температуру и электропроводность. Шлак расплавляет электрод и оплавляет поверхность изделия. Ниже шлаковой ванны образуется металлическая ванна 3, которая, затвердевая, дает слой 4, прочно сплавленный с металлом изделия. Процесс наплавки начинают на графитовых, медных или стальных подкладках. Формирующее устройство в виде охлаждаемого водой медного ползуна медленно перемещается вверх с помощью специального механизма.

При электрошлаковой наплавке в качестве электродов используют проволоку, литые стержни и пластины, трубы, в качестве шлака - флюс АН-25. Благодаря применению больших токов (несколько тысяч ампер) достигают очень высокой производительности - до 150 кг наплавленного металла в час. ЭШН плоских поверхностей может производиться при вертикальном, нижнем и наклонном положениях наплавляемой поверхности.

Наплавку твердым присадочным материалом применяют для повышения износостойкости бил и молотков дробилок, лап культиваторов, лемехов плугов (рисунок 8). В качестве присадочного материала используют порошок сплава сормайт 1, а также композиции сормайт - релит, сормайт - феррохром. Применяют также индукционную наплавку клапанов двигателей внутреннего сгорания. Присадочный материал в виде литых колец из сплава ВЗК или НХ15С2Р2 укладывают в предварительно проточенную канавку на тарелке клапана, а затем расплавляют с помощью специальных индукторов.

Рисунок 8. Наплавка твердым присадочным материалом: 1- деталь, 2 - смесь порошков сплава и флюса, 3 - индуктор

Наплавку жидким присадочным металлом в свою очередь подразделяют на:

наплавку заливкой жидкого присадочного сплава;

наплавку намораживанием.

При наплавке заливкой жидкого металла толщина наплавляемого слоя должна быть более 5 мм, а соотношение массы наплавленного металла к массе металла - основы достигает 30 %. Преимущества этого метода: а) нет необходимости в изготовлении и применении сварочной проволоки, ленты и т.д.; б) возможность наплавки "ненаплавляемых" пар металлов (чугун на чугун, чугун на сталь и др.). При наплавке заливкой жидкого присадочного сплава (рисунок 9) наплавляемую деталь 1, поверхность которой покрыта слоем защитного флюса 2, нагревают с помощью индуктора 4 токами высокой частоты и помещают в литейную форму 3; расплавленный металл заливают в пространство между наплавляемой поверхностью и внутренней поверхностью формы. После затвердевания расплав формирует наплавленный слой, имеющий надежное сцепление с основным металлом.

Рисунок 9. Наплавка жидким присадочным металлом

Разновидностью описанного способа является "дуплекс - заливка". При ее осуществлении по наплавляемой поверхности детали, помешенной в литейную форму, перепускают большое количество расплава. В результате этого поверхность разогревается. Последняя порция расплава кристаллизуется на ней и формирует наплавленный слой. Излишки жидкого металла сливают в стоящую рядом с первой литейную форму.

Наплавкой намораживанием (рисунок 10) компенсируют износы от 0,5 до 3 мм. При ее осуществлении наплавляемую деталь 1 нагревают в тигле с расплавленным шлаком 2, а затем быстро переносят в тигель с расплавленным присадочным металлом 3 и выдерживают в течение 0,5-1,5 секунд. За это время на наплавляемой поверхности кристаллизуется ("намораживается") слой указанной толщины.

Рисунок 10. Наплавкой намораживанием

Металлизация - это один из распространенных способов получения металлических покрытий поверхностей нанесением на эти поверхности расплавленного металла. Сущность метода заключается в том, что металл, расплавленный дугой (при электрометаллизации) или ацетиленокислородным пламенем и распыленный сжатым воздухом (давлением 0,6 МПа) покрывает поверхность восстанавливаемой детали.

Процесс дуговой металлизации осуществляется металлизатором. Аппарат (см. рисунок 11) действует следующим образом: с помощью протяжных роликов по направляющим наконечникам непрерывно подаются две проволоки (1), к которым подведен электрический ток.

Рисунок 11. Схема металлизации

Дуга, возникающая между проволоками, расплавляет металл. Одновременно по воздушному соплу 5 в зону дуги подается сжатый воздух (давление 0,6 МПа). Скорость движения частиц металла в струе достигает 120 - 300 м/с. Высокая скорость и малое время движения частиц, не превышающее сотых долей секунды, обусловливает пластическое деформирование частиц в момент удара их о твердую поверхность детали 6 и заполнение частицами неровностей и пор, сцепление частиц между собой и поверхностью. Таким образом, формируется сплошное покрытие толщиной от нескольких микрон до 10 мм (обычно для тугоплавких металлов толщина слоя от 1 до 1,5 мм, а для легкоплавких - от 2,5 до 3 мм).

В зависимости от источника расплавления металла металлизацию разделяют на:

- газопламенную;

- дуговую;

- высокочастотную;

- плазменную.

Наибольшее распространение на практике нашла дуговая металлизация.

Применяя разнородные материалы проволок можно получить композиционные покрытия. При нанесении слоя покрытия на деталь температура нагрева последней достигает 50-70 °С, что позволяет наносить металлические покрытия на любые материалы (металлы, пластмассу, дерево, резину).

Недостатками процесса металлизации являются:

1. Металлизированный слой не повышает прочности детали. Поэтому металлизация не годится для восстановления деталей с ослабленным сечением.

2. Сцепляемость покрытия с деталью невысока. Поэтому не следует восстанавливать детали, работающие в условиях:

а) сухого трения;

б) динамических нагрузок.

4. Выбор способов восстановления, применяемого оборудования и инструмента

Выбор способов восстановления, применяемого оборудования и инструмента производим по методике изложенной в [2], [7].

Выбор способов восстановления изношенных деталей производится по двух параметрам: качеству наплавляемого слоя металла и техническая и экономическая целесообразность восстановления деталей и повторного использования материалов.

Качество наплавленной поверхности зависит от материала наплавляемой проволоки порошка и т.д. и технологии процесса.

Техническая целесообразность восстановления учитывает: 1) уникальность подлежащей восстановлению детали; 2) серийность восстановительных работ для рядовых деталей; 3) степень износа деталей; 4) наличие условий для сбора, подготовки и восстановления деталей; 5) наличие материалов; 6) ресурс восстановленной детали.

Для решения вопроса об экономической целесообразности восстановления необходимо сравнить себестоимость восстановления (Св) с ценой новой детали (Цнов). Восстановление имеет экономическую целесообразность в случае, когда соблюдается условие; Св<Цнов.

Повторное использование материалов включает в себя два основных этапа: сбор и переработку. Техническая целесообразность проведения, как первого, так и второго этапа учитывает:

ценность и дефицитность материала подлежащего переработке;

содержание полезного продукта в отработанном материале;

возможность сбора, хранения и сортировки отработанного материала;

наличие, вид, количество загрязнений и посторонних примесей в нем;

возможность отделения полезного продукта от примесей;

потери при переработке (выход годного);

качество получаемого продукта.

Экономическая целесообразность повторного использования материалов определяется при сравнении затрат на переработку отработанного и цены на "новый" материал. Как и в случае восстановления, повторное использование экономически оправдано, если затраты на него меньше, чем цена "нового" материала.

Учитывая эти факторы для восстановления более ответственных поверхностей используем метод восстановления с наилучшими характеристиками без учета стоимости затрат, для менее ответственных поверхностей более простой и дешевый, но позволяющий восстановить параметры поверхностей по совокупности параметров не менее 80%.

Автоматическая наплавка в среде защитных газов (рисунок 12) отличается от других способов наплавки тем, что дуга горит в струе защитных газов, в качестве которых используют углекислый газ, аргон, гелий, азот и др. Чаще всего применяют углекислый газ, особенно для наплавки углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей. Наплавку осуществляют с помощью специальных аппаратов.

При наплавочных работах нет необходимости в глубоком проплавлении основного металла. Поэтому основным фактором при наплавке является устойчивость горения дуги. Для устойчивости горения дуги силу тока необходимо принимать в зависимости от диаметра электродной проволоки.

Рисунок 12. Станок Р922-Г для наплавки внутренних цилиндрических поверхностей

Таблица 3. Техническая характеристика станка Р922-Г для наплавки внутренних цилиндрических поверхностей

Деталь, которую следует наплавить, устанавливают и закрепляют в кулачковом патроне. При большой длине детали консольный конец ее опирается на роликовый люнет 6. При наплавке цилиндрических поверхностей стол располагают горизонтально. При наплавке деталей с конической внутренней поверхностью стол, с помощью механизма поворота 2, устанавливают под определенным углом так, чтобы участок наплавляемой поверхности, был расположен горизонтально. За один оборот детали каретка с сварочной головкой перемещается на шаг наплавки.

Для предупреждения образования трещин, деталь подогревают кольцевым индуктором 7, который питается током промышленной частоты. Индуктор установлен на тележке и перемещается вдоль стола вручную.

Наплавку производим также порошковой проволокой для наплавки Пп-Г20Х10Т ГОСТ 26101-84.

После наплавки растачиваем внутреннею поверхность под подшипник на станке 2А622-1(таблица 4) расточной головкой (рисунок 13) фирмы «NIKKEN» BT40-ZMAC140-225.

Таблица 4. Техническая характеристика расточного станка 2А622-1