CC BY
32
The climatic features of the winter period in the territory of the Russian Federation are analyzed. Recommendations are given on the preparation of machines for construction and road companies in an effective way of body thermostating, which allows to minimize heat losses from the heated elements of the machine to the environment.
Key words: body, thermostating, operation, technique, heat.
Gromov Igor Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, rez@permplanet. ru, Russia, Perm, Perm National Research Polytechnic University,
Chudinov Vladislav Alexandrovich, student, dj.dillyayandex.ru, Russia, Perm, Perm National Research Polytechnic University,
Shayakbarov Ilnur Elmarovich, student, [email protected], Russia, Perm, Perm National Research Polytechnic University
УДК 621.791
АНАЛИЗ ШИРИНЫ ВАЛИКА НАВАРЕННОГО МЕТАЛЛА ПРИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ НАВАРКЕ ПРОВОЛОКОЙ С РАЗВОРОТОМ ЭЛЕКТРОДА
И.Н. Зыбин, В.В. Булычев, В.В. Савосто, Г.В. Федоренко
Экспериментальным путем определены максимальные углы разворота электрода относительно детали при электроконтактной наварке проволокой с учетом осадки проволоки, обеспечивающие получения наваренного металла без дефектов. Проведены экспериментальные исследования влияния угла разворота электрода относительно детали на ширину валика наваренного металла при наварке с разной осадкой проволоки. На основании экспериментальных данных получена математическая модель, позволяющая определить ширину валика наваренного металла с учетом угла разворота электрода относительно детали и осадки проволоки.
Ключевые слова: электроконтакная наварка проволокой, разворот электрода, осадка проволоки, ширина валика металла.
Электроконтактная наварка проволокой (ЭКНП) является ресурсосберегающей технологией восстановления наружных поверхностей деталей типа «вал» широкой номенклатуры. Одним из основных показателей качества восстановленной ЭКНП детали является прочность соединения основного и присадочного металлов. В работах [1-3] отмечается необходимость разработки технологических мероприятий, способствующих повышению прочности соединения при ЭКП без повышения температур в зоне
380
приварки. Одним из мероприятий, направленных на повышение стабильности процесса электроконтактной наварки проволоки, является способ наварки с разворотом электрода на некоторый угол относительно детали [1, 3]. Схема ЭКНП с электродом, развернутом относительно детали, приведена на рис. 1.
Разворот электрода относительно плоскости формирования соединения обеспечивает увеличение силы трения между роликовым электродом и навариваемой проволокой, способствуя увеличению деформации проволоки. В результате этого увеличивается ширина участка электрода, контактирующего с навариваемой проволокой, что повышает равномерность износа электрода [1, 3]. Увеличение деформации проволоки вероятно может привести к увеличению ширины валика наваренного металла, являющимся одним из основных параметров процесса наварки. В частности, ширина валика наваренного металла непосредственно связана с шагом наварки.
Однако в настоящее время остается не выясненным диапазон значений углов разворота электрода относительно детали, при котором обеспечивается стабильность процесса ЭКНП с отсутствием дефектов наваренного металла (выплесков, вырывов, отслоения металла и т.д.). Также остается не исследованным вопрос, связанный с влиянием угла разворота электрода относительно детали при заданной осадке проволоки на ширину валика наваренного металла.
1 2 3
Рис. 1. Схема ЭКНП с разворотом электрода относительно детали: 1 - цилиндрическая деталь; 2 - роликовый электрод; 3 - привариваемая проволока; а - угол разворота оси электрода относительно оси детали
В связи с этим задачи, направленные на определение диапазона угла разворота электрода относительно детали, обеспечивающего стабильность процесса наварки без дефектов, и анализа влияния угла разворота электрода относительно детали на ширину валика наваренного металла при разных осадках проволоки являются актуальными.
381
Для решения поставленных задач были проведены экспериментальные исследования по наварке единичных валиков металла при углах разворота электрода относительно детали от 0° до 15°. Материал образцов -сталь 45. Диаметр наружной навариваемой поверхности образцов 50 мм. В качестве присадочной проволоки использовалась сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 2 мм. Осадка проволоки находилась в диапазоне 50... 80%. Ширина рабочей поверхности электрода 8 мм.
В результате эксперимента по наварке единичных валиков наваренного металла установлено, что при углах разворота электрода, превышающего 10°, и осадке проволоки более 65.70% в наваренном металле возникают дефекты в виде выдавливания проволоки из-под кромки электрода, переноса электродного металла на поверхность наваренного слоя, вырывы металла. Данные значения осадки проволоки рассматриваются в связи с тем, что при ее значении, находящимся в диапазоне 40.68% наварка осуществляется в твердой фазе без оплавления соединяемых металлов, а при осадке проволоки не менее 65.70% наварка осуществляется также в твердой фазе, но с оплавлением соединяемых металлов [4]. Таким образом, осадка проволоки 65.70% включает в себя такие значения, когда наварку можно выполнять как в твердой фазе без оплавления соединяемых металлов в зоне их контакта [5], так и в твердой фазе, но с оплавлением соединяемых металлов в зоне их контакта [6].
Пример единичного валика, наваренного с осадкой проволоки 65% и углом разворота электрода относительно детали 15° с дефектами наваренного металла приведен на рис. 2.
Рис. 2. Дефекты наваренного металла при ЭКНП с разворотом электрода: 1 - выдавленный металл; 2 - вырыв наваренного металла
Анализ результатов экспериментального исследования позволил сделать вывод, что угол разворота электрода относительно детали должен находиться в интервале 0°...10° при осадке проволоки не более 65% с целью предотвращения появления дефектов наваренного металла. С увеличением осадки проволоки до 70.80 % максимальный угол разворота электрода относительно детали должен быть не более 6°.7°.
382
Для оценки влияния угла разворота электрода относительно детали на ширину валика наваренного металла были также проведены экспериментальные исследования по наварке единичных валиков металла при углах разворота электрода относительно детали 0°, 5°, 10° и осадке проволоки, находящейся в диапазоне 50%...80%. Наварку образцов диаметром 50 мм из стали 45 выполняли присадочной проволокой Св-08Г2С диаметром 2 мм. Ширина рабочей поверхности электрода 8 мм.
Проведенные эксперименты показали, что ширина валика наваренного металла возрастает с увеличением угла разворота электрода относительно детали при одной и той же осадке проволоки. Это можно объяснить увеличением тангенциальных напряжений в зоне формирования соединения основного и привариваемого металлов, и увеличением ширины зоны контакта роликового электрода и привариваемой проволоки.
В нижеприведенной таблице представлены результаты экспериментальных исследований ширины валика наваренного металла в зависимости от осадки проволоки при разных углах разворота электрода относительно детали.
Известно [7,8], что зависимость ширины валика наваренного металла от осадки проволоки при а =0° носит нелинейный характер. С учетом этого для получения зависимости, отражающей влияние угла разворота электрода относительно детали при разных осадках проволоки на ширину валика наваренного металла, была получена математическая модель в виде полинома второй степени на основании экспериментальных данных, представленных в таблице.
Ширина валика наваренного металла, мм
Осадка проволоки е, % Угол наклона к пове! рабочей поверхности электрода рхности детали а , градус
0 5 10
50 3,2 3,3 3,4
55 3,6 3,7 3,9
60 4,1 4,3 4,4
65 4,5 4,6 4,8
70 5 5,3 -
75 5,8 6 -
80 6,5 6,7 -
Статистическая обработка полученных результатов позволила получить следующую формулу для расчета ширины валика наваренного металла в зависимости от осадки проволоки при различных углах разворота электрода относительно детали:
Ь = 4,45 - 0,11е - 0,031а + 0,001еа + 0,0017е2. (1)
383
Анализ полученной формулы показал, что ширина валика наваренного металла характеризуется линейной зависимостью от угла разворота электрода относительно детали и нелинейной зависимостью от осадки проволоки.
На рис. 3 представлены экспериментальные данные и теоретические зависимости ширины валика наваренного металла от осадки проволоки при разных углах разворота электрода относительно детали, вычисленные по формуле (1).
Погрешность в значениях ширины валика наваренного металла, вычисленная по формуле (1) и определенная экспериментально, составила менее 5%.
Ь, мм------
6,5 6
5,5 5
4,5 4
3,5
350 55 60 65 70 75 80 е, %
Рис. 3. Зависимости ширины валика наваренного металла от осадки проволоки: О ,□ , О - экспериментальные значения ширины валика наваренного металла при угле а 0°, 5° и 10° соответственно; 1,2,3 - зависимости, полученные с помощью формулы (1), при угле а 0°,
5° и 10° соответственно
Выводы
1. В результате проведенных экспериментальных исследований по ЭКНП единичного валика металла получены максимальные значения угла разворота электрода относительно детали с учетом осадки проволоки, при которых отсутствуют дефекты наваренного металла.
2. В результате статистической обработки результатов проведенных экспериментальных исследований по наварке единичного валика металла получена расчетная зависимость ширины валика наваренного металла от угла разворота электрода относительно детали и осадки проволоки.
384
Список литературы
1. Латыпов Р.А., Булычёв В.В., Коротков В.В. Повышение стабильности процесса электроконтактной приварки проволоки // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 3 [Электронный ресурс]. URL: www.science-education.ru/117-13387 (дата обращения: 20.12.20l7).
2. Булычев В.В. Теоретические предпосылки и практическая реализация электроконтактной приварки проволоки с притормаживанием роликового электрода // Наука и образование. 2011. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/188555.html (дата обращения: 20.12.2017).
3. Булычев В.В. Разработка элементов теории и технологических путей обеспечения стабильности формирования зоны соединения при электроконтактной приварке проволоки: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 2012. 34 с.
4. Технологические и допустимые интервалы изменения осадки проволоки при электроконтактной наварке различных групп деталей / В. А. Дубровский, А.Ю. Амеличева, А.В. Потапов, В.В. Зезюля, И.Н. Зыбин // Сварка и диагностика. 2017. № 5. С. 54 - 61.
5. Нафиков М.З. Обоснование технологических процессов и разработка технических средств восстановления автотракторных деталей электроконтактной наплавкой: дис. ... д-ра техн. наук. Уфа, 2010. 373 с.
6. Дубровский В. А. Создание технологий и оборудования электроконтактной наварки проволокой оплавлением: дис. ... д-ра техн. наук. М., 2006. 217 с.
7. Зыбин И.Н. Разработка технологии электроконтактной наварки проволокой наклонными электродами: дис. ... канд. техн. наук. М., 2003. 197 с.
8. Дубровский В.А., Булычев В.В., Зыбин И.Н. Изменение формы поперечного сечения присадочной проволоки при электроконтактной наплавке // Сварочное производство. 2001. № 6. С. 23 - 27.
Зыбин Игорь Николаевич, канд. техн. наук, доц., igor.zybin@,mail.ru, Россия, Калуга, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал,
Булычев Всеволод Валерьевич, д-р техн. наук, доц., декан, k4kflarambler.ru, Россия, Калуга, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал,
Савосто Владимир Витальевич, асп., [email protected], Россия, Калуга, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал,
Федоренко Григорий Вячеславович, магистрант, g. v.fedorenko@yandex. ru, Россия, Калуга, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал
THE ANALYSYS OF THE WIDTH OF THE WELDED METAL ROLLER WITHELTCTROCONTACT WELDING OF THE WIRE WITH THE ROTA TION OF ELECTRODE
I.N. Zybin, V. V. Bulychev, V. V. Savosto, G. V. Fedorenko
The maximum rotation angles of the electrode relative to the detail are experimentally determined by electrocontact welding of the wire, taking into account the wire precipitation, ensuring a welded metal without defects. Experimental studies of the influence of the angle of rotation of the electrode relative to the detail on the width of the welded metal roller during welding with different draught of the wire are carried out. On the basis of the experimental data, a mathematical model has been obtained that makes it possible to determine the width of the welded metal roller with the angle of rotation of the electrode relative to the detail and the draught of the wire.
Key words: electrocontact welding of the wire, rotation of the electrode, draught of the wire, width of the metal roller.
Zybin Igor Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, igor. zybin@,mail. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University, Kaluga Branch,
Bulychev Vsevolod Valeryevich, doctor of technical sciences, docent, dean, k4kflarambler. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University, Kaluga Branch,
Savosto Vladimir Vitalyevich, posgraduate, vovanpostbag@mail. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University, Kaluga Branch,
Fedorenko Grigory Vyacheslavovich, master, g. v.fedorenko@yandex. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University, Kaluga Branch
