48989

Проектування установки дугового наплавлення

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В даній курсовій роботі потрібно спроектувати установку для одного з способів дугового наплавлення. Використання механізованого і автоматизованого обладнання і установок дає можливість підвищити продуктивність виробництва та в основному виводить людський фактор безпосередньо від формування наплавленого шару. Також оператор виводиться з зони безпосереднього впливу дуги і аерозолів на людський організм, що підвищує якість охорони праці на виробництві.

Украинкский

2014-01-07

2.84 MB

6 чел.

                                            Міністерство освіти України

    Національний технічний університет України , КПІ ,

Кафедра відновлення деталей машин

Курсовий проект з дисципліни

 'Технологія та обладнання для наплавлення"

Керівник:                                                                                                    Виконав:

 Кузнєцов В. Д.                                                                                         студент

"Допущений до захисту"                                                                          Дончик О. Б

                                                                                                                   гр.ЗМ-10М

_____"__"__2006 р                                                                                    

Захищений з оцінкою                                                                                Залік. Книжка №.ЗП-2606

___________________                                                            __________________

___________________                                                                     Підпис

___________________

Підпис

                                          Завдання.

Варіант № 15

Маса виробу  m = 200 кг.

Довжина  L = 3.00 м.

Висота  h = 0.5 м.

Ширина b = 0.05 м.

Товщина поверхневого шару k = 0.005 м.

Умови спрацювання Т.Вт ( термічна втома ).

Матеріал виробу Ст. 65Г.

Рисунок № 3

L  b

 h 

                                                      Зміст.

1. Вступ..............................................................................4 ст.

2. Вимоги конпонування установки для наплавлення.....................5 ст.

3. Обґрунтування вибору обладнання............................................6-8 ст.

4. Технологічна частина

    4.1.Технологія підготовки деталей до наплавлення....................9 ст.

     4.2.Технологія наплавлення вибір матеріалу та режим.......10-12 ст.

     4.3. Контроль якості наплавлених покриттів........................12-14 ст.

     4.4. Термічна обробка...................................................................14 ст.

     4.5. Обробка наплавлених деталей..............................................15 ст.

5. Розрахунок механізмів установки для  наплавлення.........16-23 ст.

 6. Висновок........................................................................................24 ст.

7. Додатки.....................................................................................25-26 ст.

 8. Література......................................................................................27 ст.

                                                  1 Вступ.  

 В даній курсовій роботі потрібно спроектувати установку для одного з способів дугового наплавлення. Використання механізованого і автоматизованого обладнання і установок дає можливість підвищити продуктивність виробництва та в основному виводить людський фактор безпосередньо від формування наплавленого шару. Також оператор виводиться з зони безпосереднього впливу дуги і аерозолів на людський організм, що підвищує якість охорони праці на виробництві.

Завданням цієї роботи є розробка установки для наплавлення матеріалу (стрічкою), який повинен стійко працювати в певних умовах роботи, а саме при термічній втомі, на виріб з Сталі 65Г.

 Габаритні розміри виробу наведені на Рис.3. Товщина наплавленого шару повинна складати k = 0.005 м.

 Щоб спростити цю роботу доцільно вибрати деякі стандартні складові цієї установки які серійно випускаються промисловістю і скомпонувати іх в один агрегат, а також розробити частину саме того обладнання, яке буде використовуватись тільки в нашому випадку наплавлення.

 Установку для наплавлення виробу цього типу доцільно скласти з підвісної головки А1401, глагольного візка ГТ-2, та двозстійкового кантувача.

 Необхідна потужність приводу механізму подачі складає 260 Вт, а приводу механізму переміщення 270 Вт.

Виріб потрібно наплавляти порошковою стічкою марки  ПЛ-Нп-50Х20Б7М6В2Ф (ПЛ-АН179).

2. Вимоги конпонування установки для наплавлення.

Кожна установка повинна складатися з необхідних вузлів і компонентів, які будуть забезпечувати стабільну і безвідказну її роботу і складатимуть з установкою один взаємопов´язаний механізи. Установка повинна мати компоненти:

1.Автомат наплавочний (або наплавочну головку).

2.Візок глагольний (можна вибрати велосипедний чи портальний виходячи з

                                  необхідних просторових умов наплавлення-зварювання).

3.Обертач,кантовач,роликовий стенд, маніпулятор та ін. (залежно від виду

                                  наплавочної заготовки та її форми і маси).

Наплавочний автомат повинен складатись з механізмів і необхідних складових:

 

  •  Механізм подачі дроту,
  •  Пульт керування,
  •  Апарат флюсовий,
  •  Бункер флюсовий,
  •  Касета,
  •  Возик,
  •  Механізм підйому.

Автомат для наплавлення повинен укомплектовуватися струмовідводом до електроду, це може бути мундштук, струмовідвід чьобіткового типу чи ін.

 

Мундштук складається з :

  •  корпусу,
  •  направляючі,
  •  подаваючих роликів,
  •  контактних пластин,
  •  направляючих планок.

                  

            

                3. Обґрунтування вибору обладнання.

 На виробництві для наплавлення габаритних деталей і виробів використовується значна частина обладнання а саме: колони, візки, обертачі, кантувачі, стенди, маніпулятори, зварювальні автомати та трактори, джерела живлення.

 В нашому випадку доцільно вибрати частину серійного устаткування яке найчастіше використовується при наплавленні даних виробів, а саме відрізних металургійних ножів гарячого різання.

 Потрібно вибрати зварювальний автомат, вибираємо автомат марки А1401 для зварювання і наплавлення електродом під флюсом або стрічкою (порошковою,      спеченою або катаною). Його характеристики повинні забезпечувати стабільне наплавлення на заданих нами режимах.

Його технічні характеристики:

 

Швидкість подачі електродної стрічки...........................................53-532 м/г.

Швидкість зварювання.....................................................................24-235 м/г.

Кількість стрічок................................................................................1- 2 шт.

Хід зварювальної головки:

Горизонтальний.................................................................................260 мм.

Вертикальний.....................................................................................85 мм.

Вміст флюсобункера..........................................................................0.055 м³.

Зварювальний струм при ПВ=100%.................................................2×1600 А.

Габаритні розміри автомату................................................1400×850×1720×410

Маса......................................................................................................350 кг.

В комплект до автомата потібно вибрати мундштук, вибираємо марки А-384-70.

Його технічні характеристики наступні:

Ширина ел. стрічки, мм.....................................................................20-100

Товщина ел. стрічки, мм....................................................................0.2-1.2

Максимальний зварювальний струм, А...........................................1000

Габаритні розміри мм.:

Довжина...............................................................................................240

Ширина................................................................................................210

Висота..................................................................................................415

Маса, кг................................................................................................7.5

Для переміщення автомату відносно виробу можна вибрати декілька видів візків або колон, вибираємо глагольний візок типу ГТ-2.Візок призначений для зварювання прямолінійних, кільцевих швів та наплавлення несамохідною зварювальною головкою. Візок складається з платформи яка переміщяється по двом рельсам, основи, колони, гільзи, горизонтальної штанги, та механізмів переміщення візка та підйому і переміщення штанги. Візок має такі робочі характеристики:

Робоча швидкість візка регулюється плавно в межах 19-77 м/год. шляхом зміни числа обертів електродвигуна постійного струму, маршева швидкість візка складає 13 м/хв. Перемикання приводу візка з робочої швидкості на маршеву виконується електромагнітною муфтою за допомогою дистанційного керування. Підйом та опускання горизонтальної штанги виконується електроприводом з швидкістю 2.0 м/хв. Горизонтальне переміщення штанги виконується електроприводом з швидкістю 1 м/хв. Даний візок розроблений Інститутом електрозварювання ім.. Є. О. Патона.

В нашому випадку маємо плоский виріб який потрібно закріпити і кантувати під час наплавлення. Для цього існують безліч маніпуляторів, обертасів та кантувачів розробляти обладнання такого типу можна, але займе значну частину часу і зусиль. Виходячи з того що наш даний виріб під наплавку має певні розміри і масу m= 200 кг. доцільно вибрати розроблений стандартний двох стійковий кантувач з електромеханічним приводом вантажопідйомністю до 2 тон.

Кантувач має дані технічні характеристики:

Висота центрів, мм ....................................................................................770

Допустиме зміщення центру ваги від осі обертання

при найбільшій вазі, мм ............................................................................100

Кут повороту, град ..................................................................................±360

Електродвигун:

 тип  .........................................................................................................АОЦ42-6

 номінальна потужність, кВт ...................................................................1.7

 швидкість обертання, об/хв. ...................................................................840

Швидкість обертання поворотної рами, об/хв.. .....................................4.4

Габаритні розміри, мм ..................................................................700×850×7800

Маса, кг.  .....................................................................................................1100  

 

Дану установку потрібно забезпечити стійкими режимами роботи джерела, також щоб джерело мало запас потужності на випадок зміни розмірів наплавочної стрічки від 20 мм. до 100 мм. та її товщини. В нашому випадку підійде джерело з тиристорним регулюванням типу ВДУ-1250 який випускається серійно і цілком задовольняє наші вимоги з приводу вибору джерела. Дане джерело має наступні характеристики:

Табл№3. Характеристики джерела живлення.

Тип випрям-

Ляча.

Ном.зв.

Струм

İ, А

Т.Н

ТУ%

Межі

Регул.

Струму

Ū, В

Напруга

Не роб.

ходу В.

Ном.

Потуж-

ність.

кВа

Маса

Кг.

Габаритні

розміри

мм.

ВДУ-

1250

1250

100

250-1250

55

73

520

600×790×1410

 

Для підготовки і очищення наплавочних поверхонь на заготовці, від ржі та бруду доцільно використовувати ручні шліфувальні машини всіх типів і марок які укомплектовуються різними дротяними і абразивними кругами. Вибираємо шліфувальну машину для зачистки кромок УЗМ-200 яка має такі характеристики:

Діаметр шліфувального кругу....................200 мм.

Частота обертання.......................................5100 об/хв.

Потужність к. с. ...........................................1.25

Витрати стисненого повітря м³/хв. ............1.2

Габаритні розміри мм.

 Довжина.......................................................585

 Ширина........................................................205

 Висота..........................................................88

 Маса кг. .......................................................3.кг. без шліфувального круга.

                       

              

                         4. Технологічна частина

 Наплавлення дає можливість отримувати на поверхні деталей шар наплавленого металу потрібної товщини та хімічного складу, високої твердості та зносостійкості. З най поширених способів дугового наплавлення можна виділити наплавлення під шаром флюсу, в захисних газах, порошковим дротом, вібродугове наплавлення, та ін.

4.1. Технологія підготовки деталей до наплавлення..

. Під час підготовки деталей для наплавлення проводиться їх очищення, та підготовка поверхні деталей до наплавлення.

Для якісного і продуктивного очищення деталей при зменшених енерговитратах використовують розчинно-емульгуючі засоби (РЕЗ) типу АМ-15, ДВП-1, Термос, РИТМ, РИТМ-76. Температура розчину для перших засобів від 20 до 40 °С, а для РИТМ – 20оС.

Стару фарбу видаляють змивки марок СД (си), СД (об) і АФТИ, продукти корозії -кислотними та лужними розчинами.

Від нагару і накипу деталі очищають у розплаві солей та лугів при температурі 390 - 410 °С. Нагар, іржу та стару фарбу часто видаляють металевими щітками з пневматичним інструментом або поверхні обробляють кісточковим дрібняком чи металевим піском розміром часток 0,5—0,8 мм, який подають повітрям під тиском 0,5—0,6 МПа. Для виконання мийних операцій створено комплекс мийного обладнання.

Для отримання якісного зчеплення наплавленого шару з основою у деяких випадках потрібно зняти поверхневий шар основного металу, властивості якого під час експлуатації суттєво змінилися. Ця операція виконується за допомогою металорізальних верстатів, та ручного механізованого інструменту, або вирубкою зубилами.

При відновленні деталей, які мають дефекти у вигляді місцевого зношення,  іноді потрібно зробити канавку, чи вибірку для наступного наплавлення. Дуже важливо, щоб глибина канавки була достатньою для видалення усього металу поверхневого слою із зміненими властивостями. У виборках та канавках не повинно бути гострих внутрішніх кутів, що при наплавленні стають концентраторами напружень. Бокові стінки канавок та виборок бажано виконувати з нахилом у зовнішну сторону з кутом нахилу 30 – 50°.

 

 4.2. Технологія наплавлення вибір матеріалу та режим.

 

 Автоматичне наплавлення під шаром флюсу - найбільш поширений і вивчений процес. Наплавлення під флюсом є ефективним процесом при виготовленні біметалічних деталей, і відновленні зношених. Найбільше розповсюдження воно отримало при виготовленні, зміцненні та відновленні крупних деталей в металургійній промисловості, де потрібно наплавити з високою продуктивністю велику кількість металу високої якості.

Застосовується для виготовлення і відновлення практично усіх різновидів валиків роликів рольгангів, кранових коліс, плунжерів, оправок, та ін. Наплавленням під шаром флюсу, як правило, наплавляють шар металу від 3 мм і вище, достатньо однорідного за своїм хімічним складом з мінімальною кількістю металургійних дефектів.

    Високою корозійною стійкістю в особово агресивних середовищах в сукупності з високою жаростійкістю, стійкістю до задирів при терті метала о метал відрізняються нікелеві сплави з хромом і бором (НХ10Р2, НХ13РЗ, НХ15Р4) а також з молібденом. Високою жароміцністю і термічною втомленістю характеризується сплав 09Х16Н57М17В5, який наплавляють плавким електродом в аргоні або під шаром флюсу. Для деталей, які працюють в умовах термічної втомленості застосовують хромовольфрамову сталь ЗХ2В8. До жароміцних сплавів, які добре опираються стиранню і окисленню відносяться кобальтові сплави з хромом і вольфрамом (КВ5Х30, КВ8Х30, КВ12Х30,КВ20Х30). Наплавлений метал з властивостями хромовольфрамових, хромомолібденових та інших теплостійких інструментальних сталей використовують для наплавлення деталей, що підвергаються дії високих тисків і змін температур. Необхідним елементом технології наплавлення є попередній підігрів деталі, що наплавляється до температури 300˚С і вище. Це сприяє попередженню виникнення тріщин, зниженню залишкових напружень і отриманню оптимальної структури наплавленого металу. Температуру попереднього підігріву обирають в залежності від конкретного хімічного складу основного і наплавленого металу, розмірів і маси деталі. Після наплавлення, як правило, необхідно уповільнене охолодження в термостаті, а для масивних деталей ― відпуск при температурі 520...540 ˚С і охолодження разом з піччю.

 Кобальтові сплави з хромом і вольфрамом (стеліти). Не дивлячись на високу вартість, кобальтові сплави досить широко використовують в наплавочних роботах, так як вони мають високу жароміцність і корозійну стійкість, зносостійкість при терті метала по металу без змащення і спроможні зберігати твердість при високих температурах.

При наплавленні кобальтових сплавів необхідно прагнути до мінімального переходу заліза з основного металу в наплавлений, в противному разі властивості останнього різко погіршуються. Наплавлений метал схильний до утворення гарячих і холодних тріщин, тому наплавлення ведуть з попереднім підігрівом до 600-700˚С. Для масивних деталей застосовують і супутній підігрів. Після наплавлення необхідне уповільнене охолодження наплавлених деталей.

В якості наплавочних матеріалів використовують литі прутки, покриті електроди або порошки. Найкращі результати забезпечує плазмово-порошкове наплавлення, при який доля основного металу в наплавленому становить 5-7%, і заданий хімічний склад наплавленого металу отримують вже в першому шарі. При наплавленні покритими електродами доля основного металу в наплавленому сягає 30% і необхідний склад отримують тільки в третьому-четвертому шарі. Це збільшує витрату дуже дорогого наплавочного матеріалу і збільшує трудомісткість наплавочних робіт.

  Згідно сучасній класифікації наплавленого металу по хімічному складу і призначенню кожному типу наплавленого металу притаманні свої особливості технології наплавлення. Проте є деякі загальні положення, щодо, наприклад, вибору температури попереднього підігріву виробу, що наплавляється.

Попередній підігрів застосовують для попередження можливості виникнення дефектів в наплавленому шарі або зоні сплавлення. Нанесення проміжного шару наплавленого металу обумовлено не тільки необхідністю виключити виникнення дефектів, але і в ряді випадків, наприклад, при відновленні розмірів деталей наплавленням, економією дорогого наплавочного матеріалу.

 Для підвищення продуктивності наплавлення і зниження глибини проплавлення застосовують спосіб наплавлення електродною стрічкою.

 В нашому випадку маємо деталь яка буде працювати в умовах високих температур і термічної втоми для цих умов роботи вибираємо кобальтовий сплав з вмістом Ni, Cr, Mo, W, Fe який буде стабільно працювати в агресивному середовищі. Вибрана марка порошкової стрічки наведена в табл.1.

Табл. 1. Порошкова стрічка для наплавлення.

ПЛ-Нп-50Х20Б7М6В2Ф (ПЛ-АН179)

55-62 HRCэ

Деталі які працюють при ударних і теплових навантаженнях конуса та чашки доменних печей, ножі гарячого різання та ін..

Наплавлення будемо виконувати з підшарком, який буде слугувати буфером для напружень які виникнуть врезультаті термічної дії і усадки металу та вирівнювати коефіцієнти термічного розширення та запобігати утворенню інтерметалідів на границях наплавленого металу. В якості підшарку беремо матеріал типу  Св.- 08Х20Н10Г6 стрічку розміром 50 мм. В якості альтернативи можна вибрати стрічку меншої ширини 30 мм. і виконати два проходи при наплавленні, як і основного так і матеріалу підшарку.

 

Табл.2    Режими наплавлення електродною стрічкою.

Марка

Стрічки.

Струм  

наплавлення

А. Полярність.

Напруга дуги, В.

Швидкість

Наплав-

лення.

м/год.

Твер-

дість

напл.

металу

HRc.

Товщина

Наплавле

ного

Шару

мм.

Ширина,

товщина

Стрічки

мм.

ПЛ-Нп-50Х20Б7М6В2Ф (ПЛ-АН179)

Постійний,

Зворотня

700-750

29 - 32

 20 - 24

55-62   

   5

 50/ 3

Перед наплавленням потрібно підігріти заготівку до температури Т= 600-700°С для зменшення термічного розширення і запобіганню розтріскування наплавленого металу під час охолодження. Охолодження потрібно проводити сповільнене в спеціальному коробі, щоб уникнути утворенню загартованих структур і холодних тріщин.

 

 4.3.Контроль якості наплавлених покриттів.

 

Види дефектів при наплавних роботах. Дефекти в наплавлених деталях з'являються в результаті порушення технології наплавлення. Своєчасне виявлення й усунення різних дефектів підвищує термін служби і надійність роботи деталей машин. Різноманітні за своїм характером дефекти, що з'являються після наплавлення деталей, підрозділяються на внутрішні і зовнішні, що виявляють при візуальному огляді деталі. До внутрішніх дефектів відносяться несплавлення, пористість, тріщини, шлакові, включення, перегрів металу.

Несплавлення - відсутність структурної святи між прилягаючими один до іншого обсягами металу. Несплавлення може бути між основним і наплавленим металом, а також між, окремими шарами наплавленого металу. Причинами несплавлення можуть бути погана підготовка поверхні (окалина, іржа, мастила й інші забруднення), низька теплова потужність дуги, низька якість матеріалів, коливання напруги і сили струму в процесі на плавлення. Несплавлення є неприпустимим дефектом і усувається видаленням дефектної ділянки і повторним наплавленням.

Тріщини – часткове місцеве руйнування наплавленого виробу. Створюючи в наплавленому металі несуцільності, тріщини викликають зниження статичної міцності і внаслідок місцевої концентрації напруг різко знижують динамічну і вібраційну міцність наплавленої деталі.

Причинами утворення тріщин можуть бути: наплавлення деталей з конструкційних легованих сталей; глибоке проплавлення деталі; висока швидкість охолодження при наплавленні вуглецевих сталей; застосування високовуглецевого електродного дроту при наплавленні легованої сталі; виконання наплавних робіт при низьких температурах.

З метою попередження утворення тріщин застосовують електроди з захисним покриттям і попередній підігрів деталі.

Пористість у зварених швах утворютєься тоді, коли гази, що знаходяться в рідкому металі шва, унаслідок швидкого остигання не устигають виділитися і вийти назовні. Пористість і наплавлений метал утворюється також у результаті усадочних раковин. Причини утворення пір у наплавленому металі - підвищення змісту вуглецю в основному металі; підвищена вологість електродного покриття чи флюсу; висока швидкість наплавлення; наявність на поверхні що наплавляють іржі чи окалини, мастил; поганий захист зварювальної дуги від навколишнього повітря.

Шлакові включення характеризуються влученням у зварювальну ванну неметалічних часток, що не встигають спливти на поверхню шва в процесі кристалізації. Вони завжди маються в наплавленому металі. Причиною виникнення їх можуть бути тугоплавкість шлаку, підвищена швидкість охолодження, наявність забруднень на поверхні що наплавляють і т.п. Шлакові включення знижують міцність наплавленого шару, сприяють росту місцевих внутрішніх напружень і виникненню тріщин.

Перегрів основного металу приводить до утворення несприятливої структури. Цей дефект усувається наступною термічною обробкою всієї деталі.

До зовнішніх дефектів відносяться підрізи, напливи і натікання металу, пропали, незаварені кратери, деформації і коробління наплавлених деталей.

Підрізи — поглиблення в основному металі, що йдуть уздовж наплавлених валиків. Причини, що викликають появу підрізів: велика потужність дуги, низька напруга на дузі, тугоплавкий флюс, неправильне розташування деталі що наплавляють. Підрізи впливають на міцність відновленої деталі. Їхня наявність у наплавленому металі приводить до різкого підвищення концентрації напруг і зниженню міцності. Для запобігання появи підрізів необхідно робити наплавлення на короткій дузі, правильно підібрати режим наплавлення й уважно стежити за відкладенням наплавленого валика.

Напливи і натікання металу - зайво наплавлений метал. Причини утворення: мала швидкість наплавлення, велика довжина зварювальної дуги, неправильний зсув електродного дроту. Напливи і натікання часто бувають причиною непровару крайки валика. Їх усувають вирубкою.

Пропал — наскрізне проплавлення деталі. Причини: застосування електродів великого діаметра, Велика сила струму, мала швидкість наплавлення, неправильна техніка володіння електродом. В усіх випадках отвори, що виникають при пропалах, заплавляють, підклавши зі зворотної сторони мідну пластинку.

Незаварені кратери виходять у результаті недбалого чи недотепного виконання наплавних робіт, а також низької кваліфікації зварника. Цей дефект полягає в тім, що перетин шва в місці кратера зменшено.

Деформації і коробління наплавлених деталей — відхилення форми деталі від проектної. Причини: нерівномірні місцеве нагрівання й охолодження деталі, велика кількість наплавленого металу; порушення технологічного режиму. Звичайно деформації усувають виправленням деталі після наплавлення в холодному стані чи з нагріванням.

Після охолодження проводиться контрольний огляд і якщо присутні дефекти їх вирізають і заплавляють повторно. Записують в журналі обліку і передають ніж до термічного відділу де виконують термічну обробку.

 4.4.Термічна обробка.

У багатьох випадках більш доцільним є провести термічну обробку загартованих при наплавленні поверхонь і потім обробляти їх на металорізальних верстатах на форсованих режимах. Після розмірної обробки проводять кінцеву термообробку. Окрім того термообробку проводять з ціллю зниження залишкових напружень та підвищення ударної в’язкості наплавлених деталей. Далі наведені дані щодо термообробки наплавлених деталей.

Високий відпуск загартованих конструкційних сталей складається в нагріванні до температури, що нижче температури переходу перліту в аустеніт. Звичайно для сталей різного складу температура високого відпуску різна і знаходиться в межах від 550 до 650 °С. При високому відпуску загартованих конструкційних сталей відбувається розпад мартенситу з утворенням дрібної феритно-цементитної суміші - сорбіту. При більш високій температурі відпуску суміш має більш значні розміри. Розпад мартенситу й утворення сорбіту обумовлюють зниження міцності і підвищення пластичності й ударної в'язкості стали. Високий відпуск конструкційних сталей є завершальною операцією термічної обробки, що дозволяє одержати гарне сполучення міцності й ударної в'язкості

Потрібно зробити високий відпуск для зняття залишкових напружень. Температура нагрівання

Т= 600-620°С, швидкість нагрівання  V= 80-100°С/год. охолодження проводити на повітрі.

Після виконання відпуску ніж передається в відділ контролю якості і проводиться перевірка на відповідність заданих параметрів. Перевіряють твердість не менше ніж в 3 точках кожну через 10 мм. від торця. Твердість наплавленого металу повинна складати 55- 62 HRc/ Результати записують в журнал з посиланням на номер клейма. Потім проводять обробку наплавленої деталі.

 

4.5.Обробка наплавлених деталей.

 Поверхні деталей, відновлені наплавними процесами, мають по перетині неоднорідні фізико-механічні властивості, хімічний склад і мікроструктуру. Механічні властивості наплавленого шару (міцність, твердість і ін.) найчастіше значно вище, ніж у матеріалу самої деталі. Товщина покриття, що наносять, значно більше величини зносу. Так, для компенсації зносу 0,2 - 0,5 мм наплавляють шар до 1,0 - 1,2 мм. Ці фактори значно впливають на технологію і трудомісткість обробки різанням наплавлених на деталі шарів.

Для правильного вибору товщини наплавленого слою треба враховувати припуски на механічну обробку

Припуск — шар матеріалу, що видаляється з поверхні заготівлі з метою досягнення заданих властивостей оброблюваної поверхні.

Проміжний припуск — припуск, що видаляється при виконанні одного технологічного переходу.

Допуск припуску — різниця між найбільшим і найменшим значеннями розміру припуску. Допуск необхідно враховувати при визначенні припуску, тому що одержання заготовки точно установлених розмірів неможливо. Припуск на обробку і допуски на розміри заготівель залежать від ряду факторів: матеріал заготовки, її конфігурація, розміри, вид і спосіб виготовлення; висота мікронерівностей, що залишилася від попередньої обробки; товщина дефектного поверхневого шару; сумарне значення просторових відхилень; погрішність установки заготівель при виконанні операцій.

Практично припуск перерозподіляють між обробками попередньої й остаточної чи чорновій і чистовій. Рекомендується на чорнову обробку залишати до 60 % сумарного припуску, а на чистову — до 40 % чи  передбачають 45 % — на чорнову обробку, 30 % — на напівчистову і 25 % — на чистову обробку. Призначають припуски  з урахуванням термічної обробки, результатом якої може бути деформація деталей.

Правильний вибір характеристик абразивного інструмента і режимів шліфування визначає якість і продуктивність обробки. Вибір матеріалу і марки абразивного інструмента залежить від матеріалу деталей, що шліфуються.

У ремонтному виробництві при абразивній обробці деталей, відновлених наплавними методами, застосовують електрокорундовий інструмент.

Нормальний електрокорунд марок 13A, 14A, 15А використовують головним чином для шліфування незагартованих сталей, а білий електрокорунд марок 22А, 23А, 24А — для загартованих вуглецевих і легованих сталей. Зв'язувач в обох випадках — керамічний.

При шліфуванні деталей з чавуна і кольорових сплавів застосовують чорний карбід кремнію марок 53С и 54С. Застосування електрокорунда на операціях обдирного і чистового шліфування наплавлених поверхонь обумовлено його високою крихкістю і схильністю до самозагострювання з утворенням нових гострих ріжучих крайок.

5. Розрахунок механізмів установки для  наплавлення.

5.1 Методика розрахунку редукторного (роликового)

      механізму подачі стрічки.

    Конструктивно механізм подачі електродної стрічки являє собою циліндричний редуктор, на одному або на двох вихідних валах якого встановлюються ведучі ролики для постачання стрічки. Редуктор приводиться до обертання двигуном постійного або змінного струму. На лицьовому боці редуктора розмішена система роликів для подачі стрічки. Верхні ролики є притискуючими. Притискування їх до ведучих роликів здійснюється спіральними пружинами, сила притиску яких регулюється, а відпускання (підйом) роликів при заправці електродної стрічки - поверненням маховичків, які закріплені на ексцентрикових валиках.

    На задній стінці, під кожухом, знаходяться блоки шестерень для перемикання швидкості обертання ведучих роликів.

   

Вихідні дані для розрахунку:

    - діапазон зміни зварювального струму (=700А...=750А);

    - діапазон зміни діаметру електроду (=30- 50мм);

    - густина матеріалу електрода (= 4000, кг/м3);

   - спосіб наплавлення- автоматичний дуговий електродною стрічкою.

          Потужність приводу подачі витрачається на переборення реальних опорів на шляху руху дроту, що визначається наявністю в обраній схемі тих чи інших вузлів та ділянок проходження дроту. У загальному випадку схема діючих зусиль при розрахунку роликових механізмів постачання зображена на рис 1.


 

 

     Рис. 1 Схема дії зусиль при розрахунку роликового механізму подачі електродної стрічки: 1 - касета з бухтою стрічки; 2 - направляючі; 3 - правильний механізм; 4 - вузол подачі; 5 - мундштук струмопідводу


    У загальному випадку потужність приводу постачання електроду, Вт:

    

        

      = ((2125.5× 0.0068×1)/(0.48×0.29)) ×2 = 253 Вт.

                                                 

                                                 

    де Т - тягове зусилля роликового механізму подачі, Н;Ve - найбільша швидкість подачі електродного дроту, м/с; ne- кількість електродів; - ККД відповідно роликового механізму і редуктора приводу; KH- коефіцієнт надійності подачі, KH= 1,5.., 2.

    За вказаним у завданні значенням струму наплавлення, діаметром електродного дроту, матеріалом дроту і способом наплавлення визначають відповідно максимальну та мінімальну швидкості подачі електроду, м/с:

            

    

    =  ( 0.0000055×700)/(0.00002×4000)= 0.0048 (м/с)                                

 

                                                 

   

      =( 0.0000055×750)/(0.00012×4000)= 0.0085 (м/с)                                

    де - коефіцієнт розплавлення, =(0.0055) кг/Агод, =4- діаметр електродної стрічки, м;  =4000 - щільність електродного матеріалу, кг/ м3.

    Значення  швидкості   подачі   дозволяють   визначити   відповідно максимальну, мінімальну і середню частоту обертання ведучого ролика, 1/с:

    =  0.0085/(0.01×3.14)=0.457 (1/с)

                              

                                                                

   =  0.0048/ 0.0188 = 0.255 (1/с)

                                                                

 

  = 0.204×1.33= 0.341 (1/с)

  де dp - діаметр ролика, який подає дріт, dp=0.01 м.

           Знаючи значення    розраховують передаточне число редуктора механізму подачі, попередньо прийнявши частоту обертання двигуна (). Для двигунів змінного струму =150 рад/с:

                                                        

 = 150/0.255 = 588

                                                       

 = 150/0.457 = 328.2

  = 150/0.341 = 4398

                                                          

    За знайденими передаточними числами складаємо схему компоновки редуктора, за якою визначають його ККД () як добуток ККД усіх кінематичних пар (), що входять до складу редуктора. Потім значення  підставляється у вираз.

 = ήч × ήц =0.45× 0.65 = 0.29

    Для визначення тягового зусилля механізму постачання Т, необхідно знати опір проходженню дроту на всіх ділянках його руху. При цьому тягове зусилля має бути не меншим:

Т » Т1 + Т2 + Т4 = 27.5 + 60 + 2038 = 21125.5 Н.

                                            

    де - опір змотуванню дроту з касети, Н; =60 Н.- опір проходженню дроту скрізь напрямні; - опір проходженню дроту крізь вузол постачання, Н;

    З урахуванням сил, діючих на касету з дротом (рис 3.1). опір її змотуванню визначається з залежності:

                         

  

  = ((1000×0.3×0.12)/2 + ( 119,27×0.0018))/0.6=27.5 Н.

 

де =1000, Н - гальмуюча сила; ,= 0.3-0.6 м, мінімальний та максимальний діаметри бухти з дротом; = 0.12- коефіцієнт тертя гальмуючої колодки, приймають 0,2... 0,3;,=50-600 Н - вага відповідно бухти з дротом і касети без дроту; = 15×10ֿ³, м - діаметр цапфи касети;  - коефіцієнт тертя цапфи касети, приймають 0,12.

    Опір змотуванню дроту з касети () залежить від її розмірів.     Опір проходженню дроту крізь напрямні при їх вільному закріпленні незначний. При жорсткому закріпленні цей опір залежить від довжини та кривизни напрямних.

    Втрати у роликовому вузлі постачання складаються з опору сил тертя кочення роликів по дроту та опору в підшипниках ролика, який притискується, Н:

         

    

    = 1000×(((0.03×0.002+2×0.007)/0.05)×2)+(2×0.007/0.05)×2))×1.4×1.3=2038 Н.

  де =1000 Н- зусилля притиску дроту; - коефіцієнт тертя у підшипнику притискного ролика, приймають   =0,02...0,05;  d =- середній діаметр підшипника, м, приймають d=(1...3)м; - коефіцієнт тертя кочення ролика по дроту, приймають  =0,005... 0,010; =0.05м.- діаметр притискного ролика; =0.05,м.- діаметр ведучого ролика; = 2- число холостих притискних роликів; = 2- число ведучих роликів; - коефіцієнт, що враховує додаткові опори, які залежать від типу роликів, приймають =1,2...1,5; - коефіцієнт, що враховує точність виготовлення, приймають =1,..1,5.     В залежності від конструкції роликів зусилля притискання стрічки для забезпечення надійного постачання приймають Рn =600... 1400 Н.

    

         

    ККД роликового механізму визначається як співвідношення ефективного зусилля постачання до теоретичного:

    

  =(( 2125.5-2038)/2125.5) × 100% = 0.41

                                                          

  Діаметри осей та валів призначають з конструктивних міркувань, а потім перевіряють їх, використовуючи загальні методи розрахунку деталей машин.

   

 5.2 Розрахунок механізму пересування апарата.

    Механізми руху використовують для переміщення джерела теплоти за заданою траєкторією з необхідною швидкістю. За однією методикою виконують розрахунок механізмів руху для підвісних головок; іншу методику використовують при розрахунку механізмів руху апаратів тракторного типу.

    Вихідні дані для розрахунку:

    - обрана конструктивна схема аппарату – підвісна головка;

    - вага апарату – 200 кг.;

    - положення центру тяжіння при обраній конструктивній схемі.

    Мета розрахунку — визначити потужність приводу механізму пересування і розміри основних конструктивних елементів у прийнятій схемі компоновки.

    Потужність приводу, Вт:

 

 N = ( 120.2 × 0.65 ) / 0.29 = 270 Вт.

                                                 

    де    - опір пересуванню апарату при розгоні, Н; V= 0.65 м/с.- швидкість пересування апарату: приймають значення маршової швидкості або верхню межу робочої; =0.29- ККД механізму, що визначається як добуток усіх кінематичних пар у прийнятій компонувальній схемі.

   Опір пересування у період розгону:

= 120 + ( 200 × 0.001 ) = 120.2

                                               

    де a - можливе прискорення м/с ; визначається характеристикою двигуна, і приймається рівним 0,001 м/c

    Опір пересуванню  являє собою суму опорів пересування всіх ходових коліс та опорних роликів візка, у загальному випадку, які мають різні значення величин, що входять до формули:

                                

    

      = 2.5×( 200×(( 0.01× 0.03 + 2× 0.01)/0.5) + 60 = 67 + 60 = 120

    де KP - коефіцієнт, що враховує опір тертя ребер по рейкам, KP=2.5;

=G =  - навантаження на дане колесо, Н; - коефіцієнт тертя у підшипниках цього колеса (для підшипників ковзання =0.1, =0.003, м - діаметр валу або вісі у місці посадки підшипників; - коефіцієнт тертя кочення колеса: для стальних коліс діаметром 50... 150 мм з циліндричним ободом =0.01, зі сферичним ободом =0,02; = 0.15 м.- діаметр колеса.

    Навантаження на ходові колеса визначають виходячи з маси G апарату та положення центру тяжіння мас при обраній конструктивній схемі, а саме як реакції опори.

    Рис.2 Розрахункові схеми механізмів переміщення апаратів для наплавлення апаратів підвісного типу.

    Для апаратів підвісного типу:

         

          Т = ( G × L1 ) /  L2 .

                                                 

         Т = ( 200× 0.45) /1.5 = 60 Н.

        

     

    При встановленні вихідних даних необхідно дотримуватись певних рекомендацій: маса апаратів  підвісного типу 120... 250 кг; відстань між опорами підвісних апаратів H=0,5...1 м, розмір колісної бази тракторів

L1 = 0,45 м

L2 = 1.5 м.

    Попередньо знайдені конструктивні розміри ходових коліс перевіряють по контактним навантаженням. Розрізняють ходові колеса з лінійним та точковим контактом.

    Якщо обід ходового колеса циліндричний, а напрямні плоскі, то тиск ходового колеса на площину напрямної дорівнює значенню реакції ходового колеса:  =(). - максимально можливе значення коефіцієнту тертя (для випадку тертя сталі об сталь =0.3).

                                 6. Висновок

 В даній роботі було розроблено установку та технологічний процес для дугового наплавлення пророшковим дротом зносостійким матеріалом на виріб який буде працювати в складних умовах ( термічна втома ). Також вказана послідовність підготовки, наплавлення, термічної та механічної обробки і контролю якості виробу ( ножа гарячого різання ) який після наплавлення буде безвідмовно працювати на протязі часу більше чим новий виріб.

Наплавлення один з способів який можна легко механізувати та автоматизувати що покращить показники продуктивності і якості наплавленого матеріалу.


                                                     

                              7. Література.

   1. Наплавка (Курс лекций для специалистов сварщиков) / Данильченко Б.В. - Киев: Наук.  думка, 1983. - 76 с.

    2. Севбо П.И. Конструирование й расчет механического сварочного оборудования. - К.: Наук. думка, 1978. - 400 с.

    3. Меликов В.В. Многозлектродная наплавка. - М.: Мапшностроение, 1988. - 144 с.: ил.

    4. Теоретические й технологические основьі наплавки. Новьіе процессьі механизированной наплавки. Под ред. И.И. Фрумина. К., Изд. ИЗС им. Е.О. Патона АН УССР, 1977. -112с.

    5. Самотугин С.С., Лещинский Л.К., Соляник Н.Х. Структура й характер разрушения сварньїх соединений, наплавленньїх й упрочненньїх материалов. — Мариуполь: ПГТУ, 1996. - 179 с.: ил.


PAGE  


PAGE  24


PAGE  


PAGE  27


PAGE  


PAGE  28


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17551. Испытания шестерённого насоса 317 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Испытания шестерённого насоса Стенд для испытаний шестерённого насоса. Шестерённый насос 1 установлен на специальном стенде рис.1 Рис.1. Схема стенда для испытаний шестерённого насоса: 1 – насос; 2– приемный резервуар; 3 – дроссельн
17552. Методические указания к выполнению лабораторных работ по вспомогательным насосам и компрессорам 9.3 MB
  Методические указания к выполнению лабораторных работ по вспомогательным насосам и компрессорам СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Порядок подготовки к работам...
17553. Компоновка програм 24.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 15 Тема:Компоновка програм. Мета: Навчитися розбивати програму на частини створювати файлінтерфейс файлреалізацию файлдодаток. Хід роботи include void Setfloa...
17554. Система вводу-виводу C++.Введення чисел, символів, рядків 23 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 16 17 Тема:Система вводувиводу C.Введення чисел символів рядків. Мета: навчитися використовувати функції width precision fill; прапори функції setf; функцію setw для управління форматом вводу/виводу інформації в C. include...
17555. Запис у файл. Читання з файлу в C++ 29.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 18 Тема:Запис у файл. Читання з файлу. Мета: отримання практичних навичок розвязання завдань з використанням текстових файлів мовою С. include include...
17556. Читання з файлу в C++ 31 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 19 – 20. Тема: Читання з файлу. Мета: отримання практичних навичок розвязання завдань з використанням текстових файлів мовою С. include iostream.h include void...
17557. Міжнародні організації, курс лекцій 541.5 KB
  Міжнародні організації – об’єднання суверенних держав, установ, фізичних осіб, заснованих на базі міжнародних договорів і статутів для виконання певних цілей. Мають постійно діючі органи.
17558. Права доступу protected в C++ 36 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 22 Тема:Права доступу protected. Ціль:Ознайомити з доступом до компонентів базового класу при закритому спадкуванні include include class Gruzoperevozchik { protected: float vremya; float stoimost; char mesto[15]; float rasst; Gruzoperevosc...
17559. Основи програмування С++. Базові типи даних та ввод-вивод 209.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1 Тема:Основи програмування С. Базові типи даних та вводвивод Мета: отримання практичних навичок в роботі з типами даних мови C і використання функцій стандартного вводувиводу. Приклад рішення задачі Буд...