· Ручная наплавка покрытыми электродами.
Процесс дуговой наплавки основан на применении дуговой сварки плавящимся электродом. Оборудование: выпрямитель ВД-306 УЗ
· Механизированная наплавка в среде защитного (углекислого) газа.
Отличается от ручной сварки применением защитной среды. Режим работы: наплавку ведут на постоянном токе обратной полярности, толщина наплавляемого слоя 0,8…1,0 мм, сила тока 85…110 А, напряжение 18…20 В, шаг наплавки 2.8…3.2 мм, расход углекислого газа 6…8 Н/мм. Оборудование: выпрямитель ВСЖ-303, сварочный трансформатор ТДФ-500, электрод марки Св-ХГ2С
· Вибродуговая наплавка.
Суть наплавки заключается в том, что электрод вибрирует вдоль своей оси, вызывая короткие замыкания в сварочной цепи и кратковременные периоды действия дуги. Режим работы: толщина наплавляемого слоя 0,7 мм, диаметр электродной проволоки 1,6 мм, сварочный ток 120…150 А, шаг наплавки 1.6 мм. Оборудование: источник питания ТДМ-302 – ремдеталь выпрямитель ВД-201УЗ.
· Наплавка порошковыми проволоками.
Эту наплавку выполняют на постоянном токе обратной полярности. Режим работы: диаметр проволоки 2.0 мм, сварочных ток 160…190 А, напряжение 18…20 В, проволока ПП-ФН4.
2. Износ поверхности под кольца, распорную втулку и т.д..
· Железнение.
Обладает хорошими технико-экономическими показателями, высокой производительностью и относительной дешевизной, а также высокой поверхностной твердостью и износостойкостью. Для железнения данной поверхности применяют электролит №2.
· Контактная наварка металлической ленты.
Сущность способа заключается в приварке и изношенной поверхности детали стальной ленты мощными импульсами тока. Режимы работы: частота вращения шпинделя 5…7 мин-1, подача каретки 3.0…3.6 мм/об, сила тока 5…5.5 кА. Оборудование: установка 011-1-02М «Ремдеталь».
· Механизированная наплавка в среде защитного газа.
В качестве защитной среды используется углекислый газ или водяной пар. борудование: выпрямитель ВСЭ-303, сварочный трансформатор ТДФ-500. ежим работы: наплавку ведут на постоянном токе обратной полярности, толщина наплавляемого слоя 0.8…1.0 мм, сила тока 85…110 А, напряжение 18…20 В, шаг наплавки 2.8…3.2 мм.
· Наварка проволоки.
Сущность способа состоит в привязке к изношенной поверхности металлической проволоки, при пропускании через нее мощного импульса тока. ежим работы: ток 1.2…2.5 кА, шаг 1…2.5 мм, усилие прижатия 0.6…1.0 кН. Оборудование: УЭМО-2.
· Плазменная сварка и наплавка.
Наиболее распространенным и простым способом наплавки является наплавка по заранее насыпанному на наплавляемую поверхность порошку. Условия работы: наплавочный материал ПГ-УС25, толщина наплавляемого слоя 1.5 мм, напряжение 58 В, ток 140 А, скорость наплавки 0.17 м/мм. оборудование: установка для плазменной наплавки УПН-303.
Технологический критерий. Он оценивает каждый способ и определяет принципиальную возможность применимости того или иного способа восстановления.
Отобранные по этому критерию способы восстановления должны удовлетворять двум условиям:
1. по своим технологическим особенностям они должны быть приемлемы к данной детали;
2. устранять имеющиеся дефекты.
Для устранения каждого дефекта детали может быть применено несколько способов, из которых выбираем наиболее рациональный.
При выборе наиболее рационального технологического процесса восстановления деталей следует учитывать ряд исходных данных: размеры, форму и точность изготовления детали, её материал, термическую обработку, условия работы, вид и характер дефекта, производственные возможности ремонтного предприятия и др.
Выбор рационального способа устранения дефекта детали производим в следующей последовательности. Сначала из перечня всех способов, уже использованных в ремонтной практике и рекомендуемых к внедрению производим предварительный отбор нескольких по технологическому и техническому критериям.
По технологическому критерию (критерий применимости) производим отбор способов на основании возможностей их применения для устранения конкретного дефекта заданной детали с учётом величины и характера износа, материала детали и её конструктивных особенностей. По этому критерию назначаем все способы, с помощью которых технологически возможно устранить данные дефект. Технологические возможности способов восстановления деталей устанавливаем по их характеристикам, которые даны в специальной справочной и технической литературе.
Таблица 3
| Технологические характеристики способов восстановления (наименования) | Условные обозначения способов восстановления | ||||||||
| НУГ | ВДН | НСФ | ДМ | ГН | Х | Ж | КН | РН | |
| Виды металлов и сплавов, к которым применим способ | сталь | сталь, ковкий и серый чугун | сталь | Все материалы | сталь | сталь, серый чугун | Все материалы | ||
| Виды поверхностей, по отношению к которым применим данный способ | Наружные цилиндрические, плоские | Наружные и внутренние цилиндрические | Наружные и внутренние цилиндрические, плоские | ||||||
| Минимальный наружный диаметр поверхности, мм | 15 | 15 | 35 | 30 | 30 | 5 | 12 | 10 | 10 |
| Минимальный внутренний диаметр поверхности, мм | - | 50 | - | - | - | 40 | 40 | 60 | 40 |
| Минимальная толщина наносимого покрытия, мм | 0.5 | 0.5 | 1.5 | 0.3 | 0.3 | 0.05 | 0.1 | 0.1 | 1.0 |
| Максимальная толщина наносимого покрытия, мм | 3.5 | 3.0 | 5.0 | 8.0 | 1.5 | 0.3 | 3.0 | 1.5 | 6.0 |
| Примечания. Условные обозначения способов восстановления деталей: НУГ – наплавка в среде углекислого газа; ВДН – вибродуговая наплавка; НСФ – наплавка под слоем флюса; ДМ – дуговая металлизация; ГН – газопламенное напыление; Х – хромирование; Ж – железнение; КН – контактная наварка; РН – ручная наплавка. | |||||||||
По техническому критерию – критерий или коэффициент долговечности – оцениваем эксплуатационные свойства детали, восстановленной каждым способом, выбранным по технологическому критерию. К таким свойствам относят износостойкость восстановленной поверхности, усталостную прочность (выносливость), сцепляемость нанесённых покрытий и другие. Для наиболее распространённых способов восстановления деталей они даны в таблице. Окончательное решение о выборе рационального способа устранения дефекта детали принимаем по технико-экономическому критерию (обобщённый критерий). Он отражает технический уровень применяемой технологии, затраты на восстановление и эксплуатацию детали. Поскольку расчёты технико-экономических показателей, необходимых для оценки различных способов по данному критерию являются сложными, то можно рассматривать отношение:
Св/Кд,
где
Св – удельная себестоимость способа устранения дефекта, руб/м2
Кд – коэффициент долговечности восстанавливаемой детали.
Кд = Ки∙Кв∙Ксц
Ки – коэффициент износостойкости,
Кв – коэффициент выносливости,
Ксц – коэффициент сцепляемости.
Значение Св принимаем по литературным источникам.
Наиболее рациональным способом устранения дефекта детали считается тот, для которого отношение удельной себестоимости к долговечности Св/Кд®min. Возможные способы устранения дефекта:
Контактная наварка (КН)
Кд = Ки∙Кв∙Ксц = 1.1∙0.8∙0.9 = 0.792
Св/Кд = 8.5/0.792 = 10.73
Ручная наплавка (РН)
Кд = Ки∙Кв∙Ксц = 0.9∙0.8∙0.9 = 0.648
Св/Кд = 8.5/0.648 = 13.12
Наплавка в среде углекислого газа (НУГ)
Кд = Ки∙Кв∙Ксц = 0.85∙1.0∙1.0 = 0.85
Св/Кд = 8/0.85 = 9.41
Выбираем НУГ т.к. технико-экономический показатель более высокий.
1.2 Расчёт толщины наносимого покрытия
Толщину покрытия, наносимого на наружные цилиндрические поверхности определяем по формуле:
h = U/2 + z1 + z2,
где h – толщина покрытия, мм; U – износ детали, мм; z1 – припуск на обработку перед покрытием, мм (ориентировочно 0.1…0.3 мм на сторону); z2 припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм на сторону, (из таблицы)
h = 0.02/2 + 0.2 + 0.6 = 0.81 мм
2. Технологические расчёты при проектировании процессов восстановления деталей
Процесс восстановления условно делим на два этапа. На первом этапе восстанавливаем геометрические размеры детали способом наплавки в среде защитного газа. На втором производим последующую механическую обработку нанесённого покрытия.
2.1 Расчёт параметров и выбор режима наплавки
Принятые режимы операций (особенно нанесение покрытий) существенно влияют на ресурс восстановленных деталей. Поэтому они должны обеспечивать выполнение технических требований к детали, изложенных на ремонтном чертеже. Параметры режимов нанесения покрытий различными способами приведены в справочной литературе. В данной работе будут рассчитаны основные параметры режимов нанесения покрытий: сила тока, скорость наварки, частота вращения детали, скорость подачи проволоки и другие.
Основные параметры режимов наплавки определяем по следующим формулам:
Скорость наплавки
Vн = αн∙I/h∙s∙γ = 12∙150/0.81∙2.5∙7.85 = 51 м/ч,
Частота вращения детали
nд = 1000∙Vн/60∙π∙d = 1000∙51/60∙3.14∙0.04 = 106 об/мин,
Скорость подачи проволоки
Vпр = 4∙ αн∙I/π∙dпр2∙γ = 4∙12∙150/3.14∙1.22∙7.85 = 25.9 м/ч,
Шаг наплавки S = (2-2.5)dпр = 2.4-3 мм/об,
Вылет электрода δ = (10-12)dпр = 12-14.4 мм,
Смещение электрода l = (0.05-0.07)d = 2-2.8 мм,
Где αн – коэффициент наплавки, г/Ач (при наплавке постоянным током обратной полярности αн = 11…14); h – толщина наплавленного слоя, мм; γ – плотность электродной проволоки, г/см3 (γ = 7.85); dпр – диаметр электродной проволоки, мм; I – сила тока, А; d – диаметр детали, мм.