Электроконтактная приварка стальной ленты

Обновлено: 20.05.2024

Способы восстановления деталей электродуговой наплавкой под флюсом, в защитных газах, вибродуговой наплавкой и другие, широко распространенные в ремонтной практике, имеют ряд существенных недостатков, особенно в случае восстановления деталей с малыми износами. Большинство таких деталей выбраковывают при износе посадочных мест не более 0,3 мм, а толщина наплавляемого слоя составляет 1…2 мм. При этом основная часть наплавленного металла затем снимается при механической обработке. Способы электродуговой наплавки также влекут за собой значительный нагрев и деформацию деталей. Одно из перспективных направлений восстановления деталей с малыми износом и — применение электроконтактной сварки.

Сущность процесса восстановления электроконтактной сваркой заключается в приварке мощными импульсами тока к поверхностям деталей стальной ленты, порошка или проволоки. В сварной точке, полученной от действия импульса тока, происходит расплавление металлов ленты и детали. Металл ленты в этом случае расплавляется не по всей ее толщине, а лишь в тонком поверхностном слое в месте контакта детали и ленты. Слой привари-шиот ко всей изношенной поверхности регулируемыми импульсами тока, перекрывающимися точками, которые располагаются по винтовой линии. Перекрытие точек как вдоль рядков, так и между рядками достигается вращением детали со скоростью, пропорциональной частоте импульсов, и продольным перемещением сварочных клещей.

G. целью уменьшения нагрева детали и улучшения закалки приваренного слоя в зону сварки подают охлаждающую жидкость. На рисунке 10 показана схема приварки металлической ленты к поверхности вала. Аналогично могут быть приварены к поверхностям различной формы и другие токопроводящие материалы: проволока, порошки металлов, сочетания порошковых материалов с лентой и т. п.

Регулируемые импульсы сварочного тока могут быть получены путем использования прерывателей, применяемых в контактных сварочных машинах, а также конденсаторных источников питания. Способ восстановления деталей контактным электроим-пульсным покрытием нашел наибольшее применение для восстановления посадочных мест валов, наружных цилиндрических поверхностей деталей, а также отверстий в чугунных и стальных деталях типа стаканов подшипников и других деталей, в том числе корпусных.

Способ электроконтактной приварки металлического слоя нашел применение для восстановления резьбовых участков валов, штуцеров и подобных деталей. В связи с тем, что детали с наружной резьбой в большинстве случаев имеют небольшие размеры (от 14 до 30 мм), восстановление их существующими способами осложняется сильным нагревом. Кроме того, твердость наплавленного слоя не должна быть высокой. В наплавленном слое недопустимы неоднородность структуры, неметаллические включения, поры, так как при нарезании трудно получить качественную резьбу.

Способ восстановления наружной резьбы контактной сваркой основан на использовании сварочного тока для нагрева присадочной проволоки и детали и формировании сварного шва под давлением. При этом присадочную проволоку укладывают во впадины резьбы и зажимают проволоку и деталь между электродами сварочной машины. После включения сварочного трансформатора ток, проходя через место контакта проволоки с деталью, нагревает контактируемые поверхности до сварочной температуры. Благодаря сжатию электродов присадочная проволока полностью заполняет впадину между витками и сваривается с его боковыми гранями, образуя сварные соединения. Диаметр проволоки подбирают так, чтобы при нагреве и осадке проволока полностью заполняла впадину между витками и при этом оставался припуск на последующую механическую обработку. Наилучшие результаты достигаются в том случае, если диаметр присадочной проволоки или равен шагу резьбы, или больше его на 5 … 10%. Схема процесса электроконтактной приварки проволоки к виткам резьбы представлена на рисунке 11.

Для повышения износостойкости восстановленных деталей перспективными являются процессы приварки к изношенной поверхности порошковых твердых сплавов. Приварку твердых сплавов производят двумя способами.

Рис. 11. Электроконтактная приварка
проволоки к виткам резьбы:
1 — электрод;
2 — сварочный трансформатор;
3— присадочная проволока;
4 — витки резьбы.

В первом случае порошок самотеком подается из бункера непосредственно на деталь и тут же приваривается импульсами тока.

Во втором случае порошковый твердый сплав предварительно закрепляется с помощью клея на стальной ленте. Затем ленту с нанесенным на нее порошком приваривают к поверхности детали. В процессе приварки металл детали и ленты в точках контакта от нагрева размягчается и сплавляется. Твердые частицы под действием давления, приложенного к электродам, внедряются в поверхность ленты и детали. Таким образом, на поверхности детали образуется армированный упроченный слой, имеющий высокую износостойкость.

Приварка порошковых твердых сплавов целесообразна для восстановления и упрочнения быстроизнашивающихся деталей, таких, как оси качения, цапфы, оси сателлитов и др.

Материалы. Большое влияние на механические свойства покрытий (твердость и прочность сварного соединения) оказывает материал стальной ленты. Материал ленты следует подбирать с учетом твердости восстанавливаемых деталей, которая может быть различной в зависимости от назначения детали.

Твердость приваренного слоя зависит от содержания углерода м материале ленты. С увеличением содержания углерода твердость повышается. Особенно высокую твердость обеспечивают хромистые и марганцовистые ленты. Оптимальным считают тот материал, который обеспечивает твердость приваренного слоя в соответствии с требованиями чертежа детали. При выборе материала ленты следут пользоваться данными, приведенными в таблице №9.

Таблица 9. Твердость приваренного слоя в зависимости от материала ленты

Марка стали	Твердость приваренного слоя, HRC	Марка стали	Твердость приваренного слоя, HRC
Сталь 20	30…35	Сталь 55	50…55
Сталь 40	40…45	Сталь 40Х	55…60
Сталь 45	45…50	Сталь 65Г	60…65

Для восстановления деталей, работающих в условиях абразив-Hofo изнашивания, используют различные твердые сплавы кар-бидно-боридных соединений хрома или титана, в ряде случаев твердого сплава ВК6 или ВК8 грануляцией 250 … 400 мкм. В качестве материалов для электродов используют специальные медные сплавы. Наилучший материал — бронза Бр. НБТ, а наиболее универсальный — бронза БрХКд— 0,5—0,3. Для этих целей могут быть использованы также хромовая бронза БрХ, хромоциркониевая бронза БрХЦр — 0,6—0,05, сплав Мц4, медь Ml.

Оборудование. Для электроконтактной приварки металлического слоя ВНПО «Ремдеталь» разработано специализированное оборудование. Установка ОКС-011-1-02 ВНПО «Ремдеталь» предназначена для восстановления изношенных посадочных мест под подшипники деталей типа «вал». Установка работает в полуавтоматическом режиме и снабжена унифицированными узлами: вращателем, приводом подач, суппортом со сварочной головкой, прерывателем типа ПСЛ, пневмопинолью, пультом управления.

Изношенные поверхности восстанавливают приваркой стальной ленты, проволоки, порошковых материалов. С помощью установки можно восстанавливать детали диаметром 20.. Л 50 мм, длиной до 2000 мм. За один проход может быть приварен слой толщиной 0,3… 1,5 мм. Частота вращения . шпинделя установки — 0,15… 15 об/мин, скорость перемещения сварочной головки — 9… 1800 мм/мин, максимальный ток 14 кА. Производительность установки 60… 80 см2/мин. Приварку зернистых тугоплавких соединений (карбидов, боридов и др.), а также металлокерамических твердых сплавов установка позволяет осуществлять под слоем металлической ленты, материал которой при этом является связкой.

Установка ОКС-011-1-10 ВНПО «Ремдеталь» предназначена для восстановления изношенных шеек валов и осей, а также цилиндрических отверстий деталей. Установку монтируют на токарном станке 1К62. С помощью установки возможно восстанавливать детали с наружным диаметром 10…200 мм длиной до 1000 мм. Минимальный диаметр восстанавливаемого отверстия 70 мм, максимальная глубина—150 мм. Толщина привариваемой ленты —0,1 …0,5 мм. Установка ОКС-011-1-11 ВНПО «Ремдеталь» предназначена для восстановления изношенных цилиндрических поверхностей корпусных деталей. Конструктивная особенность установки — применение вращающихся сварочных клещей, электродные ролики которых под давлением обкатывают поверхность отверстий неподвижных деталей, что позволяет уменьшить габариты установки, применять унифицированные сборочные единицы и расширить технологические возможности. Используя эту установку, можно электроконтактной приваркой стальной ленты восстанавливать отверстия диаметром 80… 300 мм. Толщина привариваемого слоя — 0,3 … 2 мм. Частота вращения шпинделя — 0,75 … 75 об/мин, скорость перемещения сварочной головки — 9 … 1800 мм/об. Максимальный ток — до 14 кА на каждой сварочной головке. Производительность установки — до 200 см2/мин. Установка ОКС-011-1-05 ВНПО «Ремдеталь» предназначена для восстановления способом электроконтактной приварки проволоки резьбовых участков валов. Конструктивная особенность установки — применение двухтрансформаторной схемы источника питания, что позволяет уменьшить габариты и вес подвижных элементов сварочной головки. Производительность установки при восстановлении резьбы — 30 … 50 см2/мин, толщина привариваемого слоя проволокой — до 2 мм, частота вращения шпинделя — 0,75 … 75 об/мин, скорость перемещения сварочной головки — 9 … 1800 мм/мин.

Установкой можно восстанавливать детали диаметром 14 … 60 мм и длиной до 1000 мм.

Режимы приварки. Режим наплавки обеспечивают регулируемыми электрическими и механическими параметрами.

К электрическим параметрам относятся сила сварочного тока и длительность сварочного цикла. При недостаточной силе тока полной сварки ленты и детали в сварной точке не происходит.

Увеличение силы тока и продолжительности сварочного цикла стабилизирует процесс сварки. При повышении этих параметров до значений, превышающих номинальные, появляются выплески металла и на поверхности восстанавливаемой детали образуются поры и трещины.

К механическим параметрам относятся: частота вращения детали, подача электродов, усилие сжатия электродов. Подача электродов, частота вращения детали и частота импуль-еов — важные параметры, соотношение которых следует подбирать так, чтобы обеспечить 6 … 7 сварных точек на 1 см длины евприого шва. Этот показатель определяют методом подбора ча-етоты импульсов на эталонных образцах при постоянной скорости их вращения. Подача электродов влияет на перекрытие сварных точек. Недостаточное перекрытие ухудшает Свариваемость привариваемого слоя с материалом детали. Повышенное перекрытие точек увеличивает зону отпуска, что приводит к уменьшению средней твердости приваренного слоя.

При разработке технологического процесса восстановления резьбовых участков валов контактной сваркой следует установить правильное соотношение между усилием сжатия Qc>k и силой сварочного тока /св в зависимости от шага резьбы и диаметра детали. Оптимальная зависимость между силой сварочного тока и усилием сжатия выражается уравнением фсж^О^у/св

Сила сварочного тока должна быть такой, чтобы создать высокую температуру в месте контакта проволоки с деталью, достаточную для сварки металла в твердой фазе, но в то же время не расплавить витки. Усилие сжатия приводит проволоку и деталь в тесное соприкосновение, способствуя разрыву оксидных пленок и слоев адсорбированных газов, обеспечивает возможность сварочного процесса и оказывает значительное влияние на качество сварного соединения. Между усилием сжатия и площадью контакта проволоки с деталью установлено соотношение P = QCm/F= =0,8 … 1,0 МПа (при плотности тока 300 … 400 А/мм2). При таком соотношении сварочного давления и плотности тока продолжительность сварочного цикла принимается 0,08… 0,12 с. С увеличением шага резьбы продолжительность сварочного цикла увеличивается. Уменьшение сварочного цикла приводит к недостаточному оплавлению проволоки и детали. Качественное восстановление резьбы обеспечивается в том случае, когда последующая точка перекрывает предыдущую не менее чем на 25… 30%.

Чередование включения и выключения тока происходит в виде сварочных импульсов и пауз между ними. В этом случае перекрытие сварных точек определяется совокупностью трех параметров: скорости сварки, продолжительности сварочного цикла tcв и продолжительности паузы tn. Наилучшие результаты при сварке среднеуглеродистых сталей достигаются, если соотношение между продолжительностью сварочного цикла и паузы составляет 4в/(^св+^п) =0,5. При этом tcB—tni т. е. чередование включения сварочного тока, происходит через равные промежутки времени. Частота вращения детали принимается 5… 8 об/мин. Для получения высококачественного покрытия восстанавливаемая резьбовая поверхность должна быть очищена от грязи, следов масла, ржавчины. В зависимости от степени загрязнения применяют один из следующих способов очистки деталей перед восстановлением:

Электроконтактная приварка металлического материала

Электроконтактная приварка металлического материала получила в результате деятельности коллектива под руководством проф. Поляченко А.В. (ВНИИТУВИД «Ремдеталь», Москва).

Сущность и виды способа.

Сущность электроконтактной приваркиметаллического материала состоит в закреплении его на поверхности заготовки мощными импульсами тока с приложением давления (рис. 11.3). Материал покрытия может быть в виде ленты, порошка или проволоки.

Рисунок 11.3. Схема электроконтактной приварки ленты:

1 – ролики; 2 – восстанавливаемая деталь; 3 – покрытие; 4 – трансформатор;

5 – контактор; Р – усилие; I – ток

Способ исправляет некоторые недостатки наплавки, которая сопряжена с большим вложением тепла в материал заготовки, что приводит к выгоранию легирующих элементов, возникновению закалочных структур, появлению трещин и трудностям механической обработки. Недостатки наплавки выявляются и в случае восстановления деталей с малыми износами. Минимальная толщина наплавочных покрытий ограничена. Наплавка под слоем флюса, например, обеспечивают толщину покрытия не менее 3 мм, а вибродуговая и в среде защитных газов – не менее 1,5 мм. Таким образом, основная часть наплавленного металла превращается в стружку при механической обработке большинства заготовок. Кроме того, многие виды наплавки связаны с вредными условиями труда.

При электроконтактной приварке металлического материала как материал будущего покрытия, так и материал заготовки расплавляются только в местах их контакта импульсами тока силой 7–30 кА в течение 0,02–0,16 с. Деформирующее усилие равно 1000–1600 Н. Количество выделившегося тепла Q при этом определяют по формуле

Q = kI 2 Rt, Дж,

где k – коэффициент пропорциональности; I – сила тока, А; R – сопротивление участка цепи, Ом; t – время действия тока, с.

Слой приваривают по всей поверхности детали перекрывающимися точками, которые располагаются по винтовой линии (рис. 11.4). Сварные точки перекрываются как вдоль рядов, так и между ними. Перекрытие точек достигается частотой импульсов тока, пропорциональной частоте вращения детали и скорости продольного перемещения сварочной головки.

Рисунок 11.4. Схема приварки металлической ленты к поверхности вала:

а – источник импульсов; б – перекрытие импульсов

При электроконтактной приварке материал детали прогревается на малую глубину, что обеспечивает неизменность его химического состава и исключает применение флюсов и защитных газов. Для уменьшения нагрева детали и улучшения условий закалки приваренного слоя в зону приварки подают охлаждающую жидкость. Зона термического влияния не превышает 0,5 мм, а при нанесении второго и последующих слоев покрытия распространяется лишь на толщину первого слоя и не достигает основного металла. Прочность соединения покрытия с восстанавливаемой поверхностью равна 100–250 МПа.

По сравнению с дуговыми способами наплавки электроконтактная приварка металлического слоя с охлаждением рабочей зоны позволяет:

- увеличить производительность наплавки в 2–3 раза;

- сократить расход материалов в 3–4 раза за счет уменьшения потерь на разбрызгивание металла и обеспечения меньшего припуска на механическую обработку;

- уменьшить нагрев и деформацию детали;

- обеспечить закалку слоя непосредственно в процессе приварки;

- достичь высокой прочности соединения

- исключить выгорание легирующих элементов;

- использовать различные сочетания присадочных материалов;

- создать благоприятные санитарно-производственные условия.

Электроконтактная приварка материала является ресурсо- и энергосберегающим технологическим процессом. В качестве материалов покрытий используют проволоку, ленту, порошки и сочетания порошков с лентой. Способ применяют для восстановления наружных и внутренних цилиндрических, а также плоских поверхностей чугунных и стальных деталей.

Материалы и технологии.

Материал в виде проволоки широко применяют при восстановлении резьбы и шеек валов. Ленту применяют при восстановлении шеек валов и поверхностей отверстий в корпусных деталях (например, гильзах и блоках цилиндров), а порошок – при восстановлении шеек валов и конических поверхностей клапанов.

Применяют проволоку диаметром 1,6–2,5 мм сплошного сечения Нп-35, Нп-40, Св-08, Св-06ГС, Св-08Г2С, Нп-30ХГСА, 65Г и порошковую (например, ПП-АН-10). Покрытие из проволоки характеризуется плотной упаковкой и сплавлением ее витков.

Электроконтактная приварка проволоки обеспечивает хорошее соединение покрытие с восстанавливаемой поверхностью, постепенное изменение свойств в зоне перехода между приваренным и основным металлом, наличие зоны сплавления между витками проволоки, проникновение металла последующего валика в предыдущий, что повышает прочность соединение, формирование мелкодисперсной структуры, которая способствует не только увеличению твердости, но и ударной вязкости металла, что уменьшает интенсивность изнашивания.

Диаметр проволоки при восстановлении резьбы выбирают таким образом, чтобы проволока при нагреве и осадке полностью заполнила впадину между витками и обеспечила припуск на механическую обработку. Для этого необходимо, чтобы диаметр проволоки превышал шаг резьбы на 5–10 %. Зависимость между усилием сжатия Q и силой сварочного тока I (А) выражается формулой

Приварка проволоки Св-08ГС и 65Г снижает усталостную прочность деталей на 10–25 %.

Режимы приварки проволоки приведены в табл. 11.2. Длительность импульса составляет 0,02–0,04 с, а паузы – 0,06–0,08 с. Скорость приварки – 1,6–2,0 м/мин.

ЭЛЕКТРОКОНТАК1НАЯ ПРИВАРКА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЛОЯ

Процесс электроконтактной при­варки.Электроконтактная приварка металлического слоя имеет значи­тельные преимущества по сравнению с традиционными способами наплав­ки (под флюсом, в защитных газах, порошковыми проволоками). Важ­нейшими ее преимуществами являет­ся отсутствие нагрева восстанавли­ваемых деталей, повышение произво­дительности процесса в 2 — 3 раза, снижение расхода металла в сравне­нии с электродуговой наплавкой в 3— 4 раза, возможность использования для приварки материала в виде лен­ты, проволоки и порошка, одновре­менная с приваркой закалка нане­сенного слоя материала. При контак­тной приварке отсутствует выгора­ние легирующих элементов в наплав­ленном слое, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.

Исследователями установлено, что 70 — 80 % деталей автомобилей, тракторов и других машин выбрако­вывают при износах до 0,3 мм, а у дви­гателей число деталей с таким значе­нием износа достигает 90 %. Контак­тная приварка позволяет проводить регулируемую по толщине приварку металлического слоя в пределах 0,1 — 1,5 мм, что значительно умень­шает припуски на механическую об­работку, Поэтому восстановление де­талей определенной номенклатуры электроконтактной приваркой ме­таллического слоя является одним из лучших вариантов малоотходной тех­нологии.

Сущность процесса восстановле­ния заключается в приварке мощны­ми импульсами тока к изношенной

поверхности детали компактных (лента, проволока) или порошковых материалов. Процесс отличается тем, что в сварочной точке, образую­щейся от действия импульса тока, происходит соединение основного (деталь) и присадочного металлов. Сплошная приварка металлического слоя происходит в результате воздей­ствия сварочных импульсов, образу­ющих сварочные точки, которые пе­рекрывают друг друга вдоль и между рядами. При этом металл ленты рас­плавляется только в тонком поверх­ностном слое в месте ее контакта с восстанавливаемой деталью.

Процесс контактной приварки ленты(рис. 8.1)осуществляется совмест­ным деформированием приваривае­мой ленты иповерхностного слоя ос­новного металла (деталь), нагретых в зоне деформации до пластического состояния короткими 0,02 — 0,16 с импульсами тока 4 — 30 кА. Пере­крытие сварочных точек между собой достигается вращением деталей со скоростью, пропорциональной часто­те импульсов тока, и продольной по­дачей цилиндрических электродов.

Электроконтактная приварка лен­ты к цилиндрической поверхности де­тали характеризуется следующими параметрами: импульсами тока (J_св), продолжительностью импульса (t_св), усилием сжатия электродов (Q_сж), частотой вращения шпинделя (п) и по­дачей сварочных электродов.

Чтобы обеспечить требуемый вы­сококачественный уровень восста­новления деталей необходимым усло­вием является образование в свароч­ной точке общих зерен (для однород­ных или близких по химическому со­ставу соединяемых материалов) или новых фаз (для сварки разнородных материалов). Прочностные свойства сварного соединения, содержащего вновь образованные фазы, определя­ются свойствами этих фаз. При опти­мальных параметрах электроконтак­тной приварки прочность соединения основного (деталь) и присадочного (лента) материалов достигает значе­ний, соизмеримых с прочностью одно­го из соединяемых материалов. В этом случае разрушение образцов происходит не по зоне соединения, а по наименее прочному основному или присадочному материалу.

Оборудование для электроконтак­тной приварки.Для восстановления широкой номенклатуры деталей с ис­пользованием в качестве присадоч­ного материала металлической лен­ты, проволоки и порошка серийно вы­пускаются наплавочные головки, ко­торые монтируются на токарный ста­нок или специализированные уста­новки, снабженные унифицирован­ными узлами: вращателем, приводом подач, суппортом со сварочной голо­вкой, прерывателем, источником пи­тания, пневмопиколью и пультом уп­равления.

Среди сварочных головок наиболее широкое распространение получила головка типа ГКН-Р1 (рис. 8.2) для электроконтактной наплавки прово­локи. В комплект поставки головки входит источник питания (трансфор­матор мощностью 75 кВт) и свароч­ный прерыватель типа ПИЩ, обеспе­чивающий регулировку импульсов и пауз в заданном режиме. В качестве базового вращателя используется токарный станок 1К62 или 16К.20.

По конструкции головка представ­ляет собой два кронштейна, которые жестко закреплены на основании. В верхней части кронштейнов приваре­ны опоры, на которые при помощи болтов прикреплены рессоры. На свободных концах рессор жестко за­креплены бронзовые оси, соединен­ные гибкими токоведущими шинами со вторичной обмоткой трансформа­тора. На бронзовых осях через кон­тактные втулки установлены свароч­ные ролики. Присадочная проволока подается в контакт между сварочным роликом и восстанавливаемой повер­хностьюдетали. Требуемое направ­ление подачи проволоки устанавли­вается при помощи направляющего мундштука, закрепленного на план­ке. На двух суппортах закрепляется основание головки, электрически изолированной от них при помощи текстолитовых прокладок.

Наплавочная головка обеспечива­ет качественное восстановление на­ружных цилиндрических гладких поверхностей, а также резьб.

При восстановлении резьбы контактной приваркой присадочную проволоку укладывают во впадины

резьбы и зажимают проволоку и де­таль между сварочными роликами (рис. 8.3). После включений питания, ток, проходя через проволоку и резь­бу, нагревает их в месте контакта до сварочной температуры. После при­ложения усилия к роликовым элект­родам нагретая присадочная прово­лока заполняет впадину между вит­ками резьбы и сваривается с ее боко­выми поверхностями, образуя сплош­ной наплавленный слой. При выборе диаметра проволоки исходят из того, чтобы при нагреве и осадке проволо­ка полностью заполняла впадину между витками и при этом оставался припуск на последующую механиче­скую обработку. Обычно берут про­волоку диаметром, равным шагу резьбы или больше его на 5 — 10 %.

На ремонтных заводах и в авто­транспортных предприятиях (АТП) наиболее часто используют установ­ки для контактной приварки металлического слоя, разработанные в на­учно-производственном объединении "Ремдеталь".

Установка модели ОКС-011-02 "Ремдеталь" предназначена для вос­становления посадочных мест под подшипники деталей типа вал. Изно­шенную поверхность восстанавлива­ют приваркой стальной ленты пере­крывающимися точками при помощи регулируемых импульсов тока (до 14 к А). При этом восстанавливаемая деталь и сварочные ролики охлажда­ют водой, что обеспечивает закалку наносимого слоя металла. При помо­щи данной установки можно вести также приварку металлокерамических твердых сплавов под слоем ме­таллической ленты, материал кото­рой служит при этом связкой. Осо­бенностью конструкции установки является бесступенчатое регулиро­вание частоты вращения и скорости подачи, обеспечиваемое тиристорными электроприводами постоянного тока. При помощи установки можно восстанавливать детали диаметром 20 — 150мм и длиной до 1200 мм. Тол­щина приваренного слоя может регу­лироваться в пределах 0,3 — 1,2 мм и определяется толщиной присадочной ленты. Широкий диапазон частоты вращения шпинделя (0,15— 15 мин -1 ) и скорости перемещения сварочной головки (4,5 — 450 мм/мин) по­зволяет выбирать наиболее опти­мальные режимы наплавки. Произ­водительность установки достигает 100 см 2 /мин.

Для восстановления рабочих по­верхностей наиболее дорогостоящих деталей двигателей внутреннего сго­рания разработана гамма специали­зированных, высокопроизводитель­ных установок для контактной при­варки компактного и порошкообраз­ного материала.

Установка ОКС-011-1-06 "Ремде­таль" предназначена для восстанов­ления внутренней поверхности гильз цилиндров автомобильных и трак­торных двигателей приваркой ленты или порошка, а также может быть ис­пользована для закалки гильз. Деталь в процессе приварки вращается, а сварочные клещи имеют, продоль­ное перемещение.

Для восстановления опор блоков цилиндров под коренные шейки ко­ленчатых валов служит установка ОКС-ОИ-Ы! "Ремдеталь". Особен­ностью конструкции установки явля­ется использование вращающейся сварочной головки и поворотного сто­ла, имеющего продольную подачу. Это позволяет восстанавливать так­же отверстия (диаметром 80 — 300 мм и глубиной до 350 мм) в других крупногабаритных корпусных дета­лях.

Установка ОКС-ОП-1-08 "Ремдеталь" предназначена для восстанов­ления внутренних поверхностей верх­ней головки шатунов диаметром от 55 — 150 мм, а также стаканов под­шипников и других деталей. Привар­ка слоя осуществляется импульсами тока определенной длительности и силы. Время прохождения сварочно­го тока регулируется прерывателем. Работа на установке производится в полуавтоматическом режиме, произ­водительность достигает 60 см 2 /мин. Благодаря охлаждению водой нагрев и деформация деталей отсутствуют.

Кроме перечисленных выше разра­ботаны также установки для восста­новления клапанных гнезд головок цилиндров наваркой порошкообраз­ным материалом, для восстановле­ния зубьев шестерен гидронасосов и другие специализированные устрой­ства.

Наплавочные материалы. В каче­стве наплавочных материалов ис­пользуют компактные (ленты, проволоки) и порошкообразные материа­лы. Выбор материала определяет фи­зико-механические свойства покры­тий. Наиболее широкое распростра­нение в качестве материала при вос­становлении автомобильных деталей приваркой нашли стальные ленты.

В процессе восстановления деталей приваркой зона сварки охлажда­ется водой, что способствует образо­ванию в наплавленном слое закалоч­ных структур и предотвращает на­грев и деформацию детали. Твер­дость приваренного слоя зависит от содержания углерода и легирующих элементов в материале ленты. Для восстановления каждой конкретной детали выбирают ленту из такого сплава, который после приварки с од­новременной закалкой- обеспечивал бы твердость наплавленного слоя, от­вечающую твердости, указанной в ра­бочем или ремонтном чертеже на дан­ную деталь. Выбирая ленты с тем или иным содержанием углерода, можно в широких пределах (от 30 до 65 ИКС) изменять твердость приваренного слоя. Твердость приваренного слоя в НКС в зависимости от используемого материала ленты приведена ниже:

Сталь 20 . 30 — 35

При электроконтактной приварке проволоки используют проволоки сплошного сечения (Св-08, Св-08ГС, Св-08Г2С, НП-ЗОХГСА и др.) и по­рошковые (ПП-АН-10, ПП-АН-128). Для восстановления резьб применя­ют проволоки из малоуглеродистых сталей.

В качестве материалов для роли­ковых электродов наплавочных уста­новок используют специальные брон­зы, содержащие хром, цирконий и другие элементы.

Для приварки порошковых материа­лов используют порошковые сплавы ПХ20Н80, механические смеси КБХ и ФБХ-6-2 и самофлюсующиеся порошки ПГ-Ю-01, ПГ-СР-2. Однако использо­вание порошкообразных материалов при восстановлении автомобильных де­талей контактной приваркой слоя встречается еще достаточно редко. Это объясняется относительно низкой проч­ностью сцепления (усилие на разрыв 150—300 МПа) нанесенного покрытия с основой и его пористостью.Режимы приварки. По принятой классификации параметры, опреде­ляющие режимы наплавки, разделя­ются на электрические и механиче­ские.

К электрическим параметрам от­носятся сила сварочного тока и дли­тельность сварочного цикла. При не­достаточной силе тока полной сварки ленты и детали в сварной точке не происходит.

Увеличение силы тока и продолжи­тельности сварочного цикла стабили­зирует процесс сварки. При повыше­нии этих параметров до значений, превышающих номинальные, появ­ляются выплески металла, и на по­верхности восстанавливаемой дета­ли образуются поры и трещины.

К механическим параметрам отно­сятся: частота вращения детали, по­дача электродов, усилие сжатия электродов. Подача электродов, час­тота вращения детали и частота им­пульсов — важные параметры, соот­ношение которых следует подбирать

так, чтобы обеспечить 6 — 7 сварных точек на 1 см длины сварного шва. Этот показатель определяют мето­дом подбора частоты импульсов на эталонных образцах при постоянной скорости их вращения. Подача элек­тродов влияет на перекрытие свар­ных точек. Недостаточное перекры­тие ухудшает свариваемость прива­риваемого слоя с материалом детали. Повышенное перекрытие точек уве­личивает зону отпуска, что приводит к уменьшению средней твердости приваренного слоя. Оптимальные режимы контактной приварки ленты приведены в табл. 8.1.

При разработке технологического процесса восстановления резьбовых участков валов контактной сваркой следует установить правильное соот­ношение между усилием сжатия Q_сж и силой сварочного тока J_св в зависи­мости от шага резьбы и диаметра де­тали. Оптимальная зависимость между силой сварочного тока и уси­лием сжатия Q_сж =0,64

Сила сварочного тока должна быть такой, чтобы создать высокую температуру в месте контакта проволоки с деталью, достаточную для сварки ме­талла в твердой фазе, но в то же вре­мя не расплавить витки. Усилие сжа­тия приводит проволоку и деталь в тесное соприкосновение, способствуя разрыву оксидных пленок и слоев ад­сорбированных газов, обеспечивает возможность сварочного процесса и оказывает значительное влияние на качество сварного соединения. Дав­ление в месте контакта проволоки с деталью составляет Р= Q_сж/F = = 0,8—1,0 МПа (при плотности тока 300 — 400 А/мм 2 ). При таком соотно­шении сварочного давления и плотно­сти тока продолжительность свароч­ного цикла принимается 0,08—0,12 с. С увеличением шага резьбы продол­жительность сварочного цикла увеличивается. Уменьшение сварочного цикла приводит к недостаточному оплавлению проволоки и детали. Каче­ственное восстановление резьбы обеспечивается в том случае, когда последующая точка перекрывает предыдущую неменеечемна25~-30 %.

Чередование включения и выклю­чения тока происходит в виде свароч­ных импульсов и пауз между ними. В этом случае перекрытие сварных то­чек определяется совокупностью трех параметров: скорости сварки, продолжительности сварочного цик­ла t_св и продолжительности паузы t_п. Наилучшие результаты при сварке среднеуглеродистых сталей достига­ются, если соотношение между про­должительностью сварочного цикла и паузы составляет t_св/ t_св + t_п = 0.5. При этом t_п = t_св т.е. чередование вклю­чения сварочного тока происходит че­рез равные промежутки времени.

Технологические особенности вос­становления деталей контактной приваркой. Технология включает операции подготовки деталей и лен­ты, приварку ленты и механическую обработку приваренного слоя.

Подготовка детали под наварку заключается в тщательной ее очистке и обезжиривании, исправлении цент­ровых поверхностей и последующей механической обработке (шлифовке, точению) восстанавливаемой поверх­ности шейки до диаметра меньше но­минального на 0,154-0,3 мм.

Заготовки для восстановления ше­ек валов изготавливают вырубкой из ленты при помощи штампа или наре­зают на ножницах. Перед наваркой ленты очищают от грязи и обезжири­вают. Длина заготовки должна быть равна длине окружности восстанав­ливаемой шейки, при этом зазор в ме­сте стыка более 0,5 мм не допускает­ся. Ширина заготовки ленты должна на 1 —2 мм быть меньше ширины восстанавливаемой поверхности. Толщина ленты выбирается в зависи­мости от требуемой толщины нава­ренного слоя (учитывают износ вос­станавливаемой шейки, предваритель­ную ее обработку, припуск на последу­ющую механическую обработку).

Ленту приваривают в два приема: предварительно и окончательно. Пе­ред приваркой устанавливают вы­бранные режимы сварки. Затем де­таль закрепляют в патроне, а лента подводится под верхний контактный ролик и прихватывается к восстанав­ливаемой поверхности несколькими сварочными точками. После чего включают вращение детали и подачу электродов и окончательно привари­вают ленту.

Механическая обработка наварен­ных поверхностей осуществляется на любых круглошлифовальных стан­ках типа ЗМ132, ЗМ152 и др.

Рассмотренный способ использу­ется на ремонтных предприятиях для восстановления десятков Наименова­ний деталей, в том числе блоков ци­линдров, гильз цилиндров, валов ко­робок передач, шкивов, крестовин дифференциалов, разжимных кула­ков и пр. Однако отсутствие надежно­го оборудования, дефицитность мате­риала в виде лент сдерживают широ­кое внедрение этого прогрессивного способа восстановления на ремонт­ных предприятиях.

Способ электроконтактной приварки металлической ленты

Изобретение относится к области электроконтактной сварки и наплавки и может быть использовано для упрочнения и восстановления изношенных деталей металлической лентой. На стороне присадочной ленты, обращенной к наплавляемой детали, предварительно формируют рельеф в виде чередующихся гребней и впадин. Рельеф выполняют поперек направления обкатки детали наплавляющим роликом. Закрепляют присадочную ленту на детали и приваривают к ней пропусканием между наплавляющим роликом и деталью через присадочную ленту импульсов электрического тока. При приварке ленты впадины частично заполняют порошковым материалом. Повышается прочность сварного соединения металлопокрытия с основой. 2 ил.

Изобретение относится к области электроконтактной сварки и наплавки и может быть использовано при восстановлении изношенных и упрочнения деталей электроконтактной приваркой металлических лент.

Известен способ электроконтактной приварки металлической ленты, при котором металлическую ленту закрепляют на изделии и приваривают к нему, пропуская между наплавляющим роликом и изделием через металлическую ленту импульсы сварочного тока [1].

Недостатком известного способа является низкая прочность соединения наращиваемого слоя с основным металлом вследствие отсутствия пластической деформации металлической ленты в зоне контакта ее с изделием, что является необходимым условием соединения металлов в твердой фазе. Поэтому в большинстве случаев приварку металлической ленты известным способом производят на режимах, обеспечивающих образование литого ядра. Последнее смещается из зоны контакта металлической ленты с изделием в глубь основного металла из-за интенсивного теплоотвода от тонкой металлической ленты в массивный медный наплавляющий ролик. Указанный недостаток известного способа особенно заметен при наплавке изделий из легированных и жаропрочных сталей.

Изобретение позволяет получить новый технический результат - повышение прочности сварного соединения.

Этот технический результат достигается тем, что в способе электроконтактной приварки металлической ленты к восстанавливаемой детали, включающем предварительное формирование на стороне присадочной ленты, обращенной к наплавляемой детали, рельефа в виде чередующихся гребней и впадин, закрепление присадочной ленты на детали и приварку к ней пропусканием между наплавляющим роликом и деталью через присадочную ленту импульсов электрического тока, согласно изобретению рельеф на стороне присадочной ленты, обращенной к наплавляемой детали, выполняют поперек направления обкатки детали наплавляющим роликом, а при приварке ленты впадины частично заполняют порошковым материалом.

На фиг. 1 показана схема электроконтактной приварки металлической ленты к поверхности изделия. На фиг.2 показан профиль ленты.

Схема способа включает в себя изделие 1, к которому наплавляющим роликом 2 прижимают металлическую ленту 3, на поверхности которой имеется рельеф 4 с шагом S, в виде чередующихся гребней 5 и впадин 6 глубиной t. Впадины 6 могут быть частично заполнены порошковым материалом 7.

Способ может быть реализован следующим образом. Предварительно на стороне металлической ленты 3, обращенной к наплавляемому изделию 1, формируют рельеф 4, содержащий чередующиеся гребни 5 и впадины 6. Такой рельеф 4 может быть выполнен фрезерованием, прокаткой или другими способами. Рекомендуемый профиль рельефа 4 трапецеидальный, шаг 3. 5 мм, глубина 0,7. 1,5 мм. Рельеф 4 выполняют поперек направления обкатки изделия 1 наплавляющим роликом 2. При прохождении через зону формирования сварного соединения мощных импульсов сварочного тока, чередующихся с паузами, металл гребней 5 разогревается до пластического состояния и осаживается усилием наплавляющего ролика 2, испытывая при этом значительную деформацию. При осадке происходит относительное движение находящегося в пластическом состоянии присадочного металла по наплавляемой поверхности изделия 1, приводящее к разрушению и растворению плотных оксидных пленок, препятствующих образованию прочного сварного соединения. Прочность формируемого сварного соединения металлической ленты 3 с основным металлом изделия 1 можно дополнительно повысить, заполняя примерно наполовину впадины 6 металлической ленты 3 порошковым материалом 7.

Пример 1 осуществления способа. Наплавлялись разборные цилиндрические образцы диаметром 50 мм из стали 45 ГОСТ 1050-88 со вставными штифтами стальной холоднокатаной лентой толщиной 1,2 мм по ГОСТ 16523-70 из стали 45, на которой фрезерованием был выполнен трапецеидальный формы рельеф с шагом 4 мм и глубиной 0,7 мм. Режим наплавки: действующее значение тока наплавки I=8,5 кА; усилие прижатия наплавляющего ролика F=1,7 кН; длительности импульсов тока t_имп=0,04 с; длительности пауз t_n=0,08 с; скорость наплавки 20 мм/с. Одновременно для контроля такие же образцы и на том же режиме наплавлялись известным способом. При наплавке предлагаемым способом прочность сварного соединения, определенная по результатам отрыва штифтов от наплавленного слоя, составила 75 МПа, а при известном способе 48 МПа.

Пример 2. Условия наплавки те же, что и в примере 1. Наполовину впадины между гребнями профилированной стальной ленты были заполнены железным порошком ПЖ4 ГОСТ 9849-74. Экспериментально определенная прочность сварного соединения составила 90 МПа.

Из примеров видно, что предлагаемый способ позволяет повысить прочность сварного соединения металлопокрытия с основой.

1. Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей. - М.: Колос, 1981, с.89-91 (прототип).

Способ электроконтактной приварки металлической ленты к восстанавливаемой детали, включающий предварительное формирование на стороне присадочной ленты, обращенной к наплавляемой детали, рельефа в виде чередующихся гребней и впадин, закрепление присадочной ленты на детали и приварку к ней пропусканием между наплавляющим роликом и деталью через присадочную ленту импульсов электрического тока, отличающийся тем, что рельеф на стороне присадочной ленты, обращенной к наплавляемой детали, выполняют поперек направления обкатки детали наплавляющим роликом, а при приварке ленты впадины частично заполняют порошковым материалом.

Читайте также:

  
• Сталь 12а что это
  
• Стальной прокат прямоугольного сечения
  
• Стальные нити как избавиться
  
• Сталь 40хфа гост 4543 71
  
• Перегородка стальная консольная сетчатая что это