CC BY
62
УДК 621.791.92
Псарас Г.Г., Рубайло В.К., Авраменко E.H.
ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ И ОСОБЕННОСТИ ВИБРОДУ ГОВОЙ НАПЛАВКИ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Вибродуговая наплавка в среде водяной эмульсии плавящимся электродом отличается минимальным количеством тепла, вводимом в наплавляемую деталь, экономичностью и возможностью получения слоя металла высокого качества
Однако, отсутствие технологичного и надежного в работе оборудования для вибродуш-вой наплавки и недостаточно исследованный процесс, затрудняют применение вибродуговой наплавки для восстановления изношенных деталей машин [1,2].
В результате выполненных исследований были созданы наплавочная головка, приведенная на рис. 1, отличающаяся малым весом, простотой конструкции в высокой надежностью при длительной эксплуатации, сварочные малые горелки и аппаратура управления, а также разработана технология восстановления изношенных деталей машин вибродуговой наплавкой.
Рис. 1 - Головка для вибродуговой наплавки.
Наплавочная вибродуговая головка (НВГ-2) устанавливается нижним фланцем 1, через электроизоляционную прокладку, на токарно-винторезный станок, вместо снятого суппорта. В основание головки жестко вмонтирован квадратный направляющий стержень 4. К основанию, через четыре отверстия, приварен наружный стакан с внутренней ленточной резьбой, в который вкручена втулка 3 с наружной резьбой. К этой втулке приварена пластина 2 с квадратным отверстием, в котором расположен направляющий стержень.
На наружном стакане на ленточной резьбе вращается втулка подъема 6, которая фиксируется от самопроизвольного перемещения двумя прижимами 5. Вращая втулку подъема через отверстия, выполняют подъем или опускание наплавочной головки на заданную высоту.
На втулке 3 установлен верхний фланец, на котором крепятся две опорные стойки 8. В опорные стойки помещен корпус наплавочной головки, вращающийся в вертикальной плоскости на валу наклона 10 в двух разрезных зажимах наклона
Закрепление головки в заданном положении производится стягиванием пластин 13 болтами 12.
Головка может вращаться вокруг вертикальной оси на 360° и жестко закрепляться винтами 7.
Подача наплавочной проволоки 14 выполняется роликами 18 и 19 через направляющую втулку 15 и далее в огневую часть 22. Огневая часть наплавочной головки крепится болтом 21 в разрезной втулке кронштейна. Форма огневой части выбирается в зависимости от конструкции наплавляемой детали и в соответствии с технологией наплавки.
Наплавочная проволока с огневой частью совершает вибрацию вокруг оси 20 эксцентриковым механизмом 11, способным изменять амплитуду колебаний от нулевого значения до 5мм.
Эксцентриковый механизм вибрации установлен между двумя вертикальными плитами 9 и 16. Подача сварочной проволоки осуществляется электродвигателями Д-90 С от сварочного полуавтомата А-547 с номинальным напряжением 27 В и потребляемь 1м током 8,5 А. Для вращения вибратора применен электродвигатель Д-184 с номинальным напряжением 27 И, потребляемым током 15 А, с числом оборотов ПОЮ об/мин, мощностью 180 Вт.
Питание электродвигателей подачи наплавочной проволоки и вибрации выполняется от выпрямителя.
Головка может наплавлять проволокой диаметром от 1,0 мм до 2,0 мм с плавной регулировкой подачи. Частота колебаний электродной проволоки изменяется плавно до 100 Гц, а амплитуда колебаний регулируется до 5 мм через 0,5 мм. Вес головки составляет 40 кг с габаритами 450 x290 x260 мм.
Наплавка выполняется на постоянном токе обратной полярности в среде эмульсии, содержащей 10% глицерина и 90% дистиллированной воды. При необходимости наплавка может выполняться в среде защитных газов, например, в аргоне или в углекислом газе. В этом случае вместо муцдшгука в огневую часть головки помешается малая сварочная горелка 1У1СГ-2.
Вода, поступающая на направляемую деталь, попадает в зону дуги, диссоциирует на водород и кислород, превращается в пар и затрачивается на ионизацию дуги. Неизбежный излишек воды охлаждает наплавляемую деталь, превращаясь частично в пар, а остаток стекает в водонакопитель и снова подается на наплавляемую деталь по замкнутому циклу.
Водавзоне дуги превращается в пар по реакциям (1,2): .
Н2От <-» НгО{П) , (1)
Н20(п)^Н20(Г) , (2)
и далее
2Н20 <г>2Н2+02 (3)
2Н20 <г>20Н+Н2 (4)
Молекулярный кислород и водород диссоциирует на атомарный по реакциям
(5)
02<*Ю (6)
Н2 2Н
Считается, что атомарный кислород и водород взаимодействует с образованием нерас-творяющейся в расплавленном металле гтвдроксильной группы ОН Это затрудняет попадание водорода в металл шва, а кислороду не дает возможности окислять расплавленный металл сварочной ванны. Атомарный кислород и водород способствуют ионизации дугового промежутка, стабили зируя процесс горения дуги.
При вибродуговой наплавке из-за активного охлаждения металла образуется ванна меньших размеров, чем при обычном способе наплавки. Это снижает время существования сварочной ванны и способствует повышению плотности наплавляемого металла.
Исходными данными для расчета режима наплавки являются: требуемая площадь сечения наплавленного валика, ^н , мм2; скорость наплавки,^ , м/ ч; диаметр наплавочной проволоки, мм и напряжение на дуге,
Диаметр наплавочной проволоки и напряжение на дуге принимаются в зависимости от диаметра наплавляемой детали и находятся в пределах: йэ = 1,4 - 1,8 мм и = 18-28 В. Расчет режима наплавки выполняется по формулам:
р .V у _ гв уи
' (7)
где Уп - скорость подачи надбавочной проволоки, м/ ч; Рп - площадь наплавленного валика, мм2; Ун- скорость наплавки, м/ ч;
р - площад ь сечения наплавочной проволоки, мм2; т\ - коэффициент перехода электродного металла в наплавленный, Ц =0,8 -0,85.
Сила сварочного тока при наплавке определяется по зависимости:
, _У_гг£э1
" ~ 0,1.?/ ' <Ю
где
1Я - сила сварочного тока при наплавке, А; и - напряжение на дуге, В; с/д- диаметр наплавочной проволоки, мм.
Число оборотов наплавляемой детали зависит от скорости наплавки и диаметра наплавляемой детали и равно:
я =
5.3-Г,
я
* И
ч
(9)
где и,- число оборотов наплавляемой детали, об/ мин; - диаметр наплавляемой детали, мм.
Шаг наплавки устанавливается по эмпирической формуле:
1Ш =(2,0-3,0)-¿з , (10)
где tш - шаг наплавки, мм;
Скорость перемещения наплавочной головки определяется по формуле:
Ут=Ч* , (И)
где Уг - скорость перемещения тележки с наплавочной головкой, мм/ мин.
Качество формирования наплавляемого валика Л = (0,8-1,2)^ ,
где А - амплитуда колебаний электрода, мм;
Необходимая частота, колебаний электрода определяется по зависимости:
у = 0,5-</э.Л
(13)
где р - производительность наплавки, кг/ч.
Расход эмульсии составляет 0,5 -1,0 л/ мин.
Использование разработанной наплавочной головки и представленной современной технологии обеспечивает получение наплавленного металла высокого качества при длительной эксплуатации наплавленных деталей машин.
1. Псарас Г.Г., Ежелъ А.К. Сварщику цветных металлов: Справочное пособие,- Донецк: Дон-
басс, 1985.-169 с.
2. Багрянский К. В., Добротина 3. А., Хренов К. К. Теория сварочных процессов.- Киев: Вища школа, 1976. - 419 с.
Перечень ссылок
