Сформулируйте особенности и охарактеризуйте способы сварки деталей из чугуна
Сформулируйте сущность способа восстановления размеров изношенных деталей пластическим деформированием, особенности холодного и горячего деформирования деталей. Приведите технологическую схему ремонта и способы деформирования деталей. Назовите преимущества и недостатки способа, область применения.
Способ пластического деформирования основан на способности деталей изменять форму и размеры без разрушения путем перераспределения металла под давлением, т. е. основан на использовании пластических свойств металла деталей.
Особенность способа — это перемещение металла с нерабочих поверхностей детали на изношенные рабочие поверхности при постоянстве ее объема.
Способы пластического деформирования детали:
1. деформирование в холодном состоянии
2. деформирование в нагретом состоянии
Холодное деформирование без предварительной термообработки применяется для стальных деталей с твердостью до 30 HRС (низкоуглеродистые стали), для деталей из цветных металлов и сплавов.
Преимущество – простота процесса.
Недостатки:
1.наклеп (упрочнение с понижением пластичности) восстанавливаемой поверхности детали за счет сдвига кристаллов по плоскостям скольжения и искажения кристаллической решетки, препятствующей деформации.
2.приложение больших усилий при деформировании.
Пластическое деформирование с нагревом применяется для деталей из средне- и высокоуглеродистых сталей.
Преимущество – не требует больших усилий при деформации.
Недостаток - необходимость контроля температуры нагрева (низкая температура нагрева вызывает наклеп и микротрещины в металле; высокая - образование окалины и обезуглероживание поверхностного слоя, что снижает износостойкость и усталостную прочность деталей).
Оборудование - специальные приспособления, гидравлические, пневматические прессы, нагревательные установки, печи.
Технологический процесс пластического деформирования:
1.Подготовка — отжиг или отпуск обрабатываемой поверхности перед холодным или нагрев их перед горячим деформированием;
2.Деформирование — осадка, вдавливание, раздача, обжатие, вытяжка, накатка и др.;
3.Обработка после деформирования — механическая обработка восстановленных поверхностей до требуемых размеров;
4.При необходимости термическая обработка;
5.Контроль качества восстановления.
Способы пластического деформирования при восстановление размеров деталей:
1.Осадка - увеличение наружного диаметра сплошных и полых деталей, а также уменьшение внутреннего диаметра полых деталей за счет сокращения их высоты (длины) - бронзовые втулки и др. Допускается уменьшение высоты втулок на 8...10%.
2.Вдавливание - высота детали не изменяется, а увеличение ее диаметра происходит за счет выдавливания металла из нерабочей части (тарелки клапанов двигателей, зубчатые колеса, боковые поверхности шлицев на валах и т.д.).
3.Раздача- увеличение наружного диаметра пустотелых деталей (втулки, поршневые пальцы и др.) за счет внутреннего диаметра при практически неизменяемой ее высоте. При раздаче через отверстие детали продавливают шарик или специальную оправку.
4.Обжатие -уменьшение внутреннего диаметра за счет уменьшения наружных размеров, которые не имеют для них значения (корпуса насосов гидросистем, проушины рычагов, вилок и др.).
5.Накатка- вытеснение рабочим инструментом материала с отдельных участков изношенной поверхности детали. Способ позволяет увеличивать диаметр накатываемой поверхности детали на 0,3... 0,4 мм и применяется для восстановления изношенных посадочных мест под подшипники качения. Инструмент - рифленый цилиндрический ролик с шагом зубьев 1,5…1,8 мм или обойму с шариками, устанавливаемые на суппорте токарного станка.
Преимущества способа восстановления размеров деталей пластическим деформированием:
1.простота технологического процесса и применяемого оборудования;
2.отсутствие дополнительных расходов материалов;
3.небольшая трудоемкость работ.
Недостатки:
1.органиченность номенклатуры восстанавливаемых деталей;
2.невозможность повторного восстановления деталей;
3.снижение механической прочности детали.
Сформулируйте сущность процесса автоматической дуговой наплавки под флюсом. Приведите применяемое оборудование, электродные проволоки, флюсы, параметры режима наплавки. Назовите преимущества и недостатки способа, область применения.
Сущность автоматической наплавки под флюсом – в зону горения дуги автоматически подаются сыпучий флюс и электродная проволока. При плавлении электрода, металла детали и флюса под действием высокой температуры образуется газовый пузырь, избыточное давление в котором препятствует доступу воздуха к расплавленному металлу. Часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку из жидкого флюса, которая защищает расплавленный металл от окисления, уменьшает разбрызгивание и угар. При кристаллизации расплавленного металла образуется сварочный шов.
При этой наплавке механизированы два движения электрода – подача его по мере оплавления к детали и перемещение вдоль сварочного шва.
Оборудование:
1. переоборудованный токарный станок
2. наплавочный аппарат А-580М (закрепляется на суппорте токарного станка), оснащенный бункером для флюса и механизмом подачи электродной проволоки.
3. выпрямитель, например, ВДУ-505
4. кассета с проволокой.
Цилиндрические детали при наплавке совершают вращательное движение, а наплавочная головка – поступательное. При этом электродная проволока подается с некоторым смещением от зенита наплавляемой поверхности в сторону, противоположную вращению детали, что предотвращает стекание жидкого металла сварочной ванны. Наплавка производится винтовыми валиками с их взаимным перекрытием на одну треть. Флюс в зону горения дуги поступает из бункера. Медленное охлаждение под шлаком способствует полному удалению газов и шлаковых включений, диффузии и легированию металла, исключает разбрызгивание, причиной которого является реакция восстановления окислов железа углеродом с образованием углекислого газа.
Электродная проволока подбирается в зависимости от диаметра и материала детали, предъявляемых требований в условиях эксплуатации.
Марки электродных проволок:
1. св.08, св.08ГС – для наплавки деталей из малоуглеродистых сталей;
2. Нп-40, Нп-50, Нп65, Нп-80, Нп-30ХГСА, пружинная проволока 2 кл. - для наплавки деталей из среднеуглеродистых и низколегированных сталей;
3. порошковая проволока ПП-АН124 – для наплавки деталей с большим износом
Закаленные детали после наплавки повторно закаливают т.в.ч. для получения необходимой твердости.
Флюсы способствуют устойчивому горению дуги, образованию плотного наплавленного металла и шлака, легко удаляемого с поверхности металла. Температура плавления флюса на 200…300 0С ниже температуры плавления металла детали.
Марки флюсов:
1. плавленые АН-348А, АН-20 и др.
2. керамические АНК-18, АНК-19 и др.
Параметры режима автоматической наплавки под флюсом:
1. род тока, полярность (постоянный обратной полярности);
2. марка электродной проволоки;
3. диаметр электродной проволоки (зависит от диаметра детали), например dпр=1,6 мм для деталей диаметром до 70 мм;
4. сила сварочного тока (зависит от диаметра проволоки, влияет на глубину проплавления, размеры валика, производительность процесса) – 140…360 А;
5. напряжение дуги (зависит от силы тока, влияет на размеры валика) – 20…35 В;
6. скорость подачи проволоки (зависит от диаметра электрода) – 75…180 м/ч;
7. скорость наплавки (влияет на размеры валика) – 12…45 м/ч;
8. шаг наплавки (зависит от толщины слоя, силы тока и напряжения) – 3…6 мм;
9. смещение электрода с зенита (зависит от диаметра детали) – 3…8 мм;
10. вылет электрода (зависит от силы тока) – 10…25 мм.
Преимущества автоматической наплавки под флюсом:
+ высокое качество наплавленного слоя, так как процесс плавления, кристаллизации и охлаждения происходит без доступа воздуха;
+ получение наплавленного слоя, равномерного по хим. составу и свойствам;
+ отсутствие разбрызгивания металла, так как флюс статически давит на шов;
+ высокая производительность;
+ экономичный расход электроэнергии и электродного материала;
+ получение наплавленного слоя большой толщины (1,5…5 мм и более);
+ равномерность слоя и небольшие припуски на механическую обработку;
+ получение за счет легирования слоя с требуемыми физико-механическими свойствами;
+ автоматизация процесса, независимость качества наплавленного слоя от квалификации сварщика;
+ улучшение условий труда за счет отсутствия ультрафиолетовых излучений.
Недостатки:
- высокий нагрев детали при наплавке;
- невозможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм из-за стекания металла и трудности удержания флюса;
- необходимость и трудность удаления шлаковой корки;
- необходимость применения термической обработки наплавленного слоя доля повышения его износостойкости.
Область применения наплавки под флюсом – восстановление коленчатых валов, цапф заднего моста, шлицевых поверхностей валов, полуосей и пр.
Сформулируйте особенности и охарактеризуйте способы сварки деталей из чугуна
Особенности сварки чугунов:
1.отбеливание сварного шва - происходит в результате быстрого охлаждения наплавленного металла и выгорания кремния. При быстром охлаждении углерод не успевает выделиться в виде графита и остается в химически связанном состоянии в виде цементита. Сварочный шов получается очень твердым, хрупким и не поддается обработке.
2. значительные внутренние напряжения - в результате местного нагрева деталей и большой усадки чугуна при охлаждении и кристаллизации.
3.возникновение пор и раковин вследствие выхода газов из расплавленного металла через образовавшуюся твердую пленку из тугоплавких окислов (Тпл = 1400°С)
Способы сварки чугунов:
1.«горячий» (с подогревом детали)
2.«холодный» (без подогрева).
Горячий способ сварки(ацетилено-кислородная сварка):
- подготовка детали к сварке (засверливание концов трещин, разделка кромок и т. п.)
- подогрев в печах до Т = 550. ..600°С
- сварка: присадочный материал - стержни диаметром 6...8 мм, отлитые из серого чугуна с повышенным содержанием кремния (до 3..3,5%), флюс (для защиты от окисления и удаления окислов) - 50%-ая смесь буры и двууглекислого натрия.
Режим сварки: мощность сварочной горелки выбирают из расчета расхода ацетилена (0,10...0,12 м3/ч) на 1 мм толщины свариваемого металла; сварочное пламя - нейтральное или с небольшим избытком ацетилена.
- медленное охлаждение в термостатах.
Преимущество: высокое качество сварки
Недостатки – сложная технология, требуется дополнительное время и оборудование для нагрева детали и медленного охлаждения, дополнительная производственная площадь и т.п.
Оборудование – специальная печь, термостат, газовая горелка, баллоны с кислородом и ацетиленом, шланги, редукторы, манометры, расходомер, СИЗ, стол сварщика, вентиляция.
Холодный способ сварки чугуна в технологическом отношении проще и поэтому в авторемонтном производстве нашел широкое применение.
Виды сварок:
1. ручная дуговая
2. полуавтоматическая дуговая сварка
Материалы:
1.стальные электроды ЦЧ-4 (стальная проволока св. 08 с толстым покрытием, содержащим титан)
+ простой и экономичный способ
- науглероживание и закалка шва, что ухудшает его обрабатываемость.
2.электроды из цветных металлов и сплавов:
медные электроды марки О3Ч-1 с покрытием, содержащим железный порошок
медно-никелевые электроды марки МНЧ-1 с покрытием типа УОНИ-55.
+высокой прочность и пластичность
- высокая стоимость
Режим сварки: диаметр электрода 3...4 мм ; ток – постоянный: полярность – обратная; напряжении 20...25 В; сила тока 120...150 А.
3. самозащитная электродная проволока ПАНЧ-11 и ПАНЧ-12 на основе никеля (полуавтоматическая сварка, сварочный полуавтомат А-547-У).
Оборудование – выпрямитель или преобразователь сварочный, электрододержатель, провода, СИЗ, стол сварщика, вентиляция.
Ковкий чугун - наибольшая склонность к отбеливанию.Сварка - при более низкой температуре, чем температура распада углерода отжига (950 °С).
Применяется пайка-сварка (общий нагрев детали до 700...750 °С).
Электрод – латунный пруток марок ЛОМНА-54-10-4-0, ЛОК-59-1-03 и Л-62.
Пламя - ацетилено-кислородное
Флюс - ФПСН-2, содержащий 50% борной кислоты, 25% углекислого лития и 25% углекислого натрия. При пайке-сварке кромки деталей