CC BY
28
Из анализа полученной зависимости можно сделать вывод, что на глубине 70« 1000 мкм отмечено увеличение твёрдости до НУ = 518-546 МПа, в то время как твёрдость основы составляет НУ = 212-225 МПа.
Тем самым подтверждается возможность совмещения процесса формирования АМП и упрочнения материала основы.
В ходе дальнейших исследований предполагается проведение теоретического обоснования процесса и поиск оптимальных режимов его проведения.
Библиографический список
1. Гаркунов Д.Н. Триботехника (конструирование, изготовление и эксплуатация машин): Учебник. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МСХА, 2002. - 632 с.
2. Асташкевич Б. М. Износостойкость и роль активных защитных слоев на поверхностях деталей цилиндропоршневой группы транспортных дизелей // Вестник машиностроения. - 2000. - № }. - С. 13-20.
ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В.Н. Чижов, М.Г. Желтунов, A.A. Калчгужный
В настоящее время электрошлаковые технологии (ЭШТ) становятся все более и более востребованными, они применяются уже не только по своему основному предназначению - сварка деталей неограниченной толщины за один проход, для которого они специально разрабатывались. Данные технологии находят применение практически во всех отраслях машиностроения: для восстановления деталей, изготовления заготовок для судостроения, котлостроения, изготовления штампов. Также они нашли широкое применение в металлургии для получения металлов высокой частоты методом электрошлакового переплава, электрошлаковая подпитка
слитков и отливок, позволяющая уменьшить размеры усадочной раковины, а также электрошлаковая отливка металлов. Кроме того, ЭШТ имеют более высокие значения КПД процесса, минимальное потребление технологических расходных материалов, сравнительно простое технологическое оборудование. Вышеперечисленные достоинства позволяют считать ЭШТ перспективными в плане ресурсосбережения.
Практически во всех случаях электро-шлаковый процесс конструктивно оформлен таким образом, что шлаковая ванна контактирует с формирующими устройствами. В простейшем случае данными уст-
ройствами являются медные водоохлож-даемые ползуны, в тело которых отводится большое количество тепловой энергии, теряемой безвозвратно. Однако так происходит не всегда, существует технология, в которой исключена данная потеря энергии - это электрошлаковый тигельный переплав, где в качестве шлакоудерживающего устройства используется графитовая либо магнезитовая форма. Но данная технология имеет один существенный недостаток; минимальная масса заготовки для внедренных технологий составляет 150 кг (шатун пресса), кроме того, технологические параметры, такие как сила тока, количество электродов и скорость их подачи, определяются исходя из мощности имеющегося источника тока и имеют довольно большой разбег.
В настоящее время на кафедре технологии металлов и ремонта машин АГАУ разработан способ восстановления проушин звеньев гусениц подобным методом, однако масса переплавленного металла составляет не более 50-80 г. Предварительные исследования показали, что режимы процесса, рекомендуемые для сварки металлов по классической электрошлаковой технологии (вертикальный шов, медные водоохлаждаемые ползуны), оказались неприемлемы для предлагаемого процесса. Экспериментально установленные режимы
переплава оказались на 40-50% ниже расчетных. Предполагается, что это происходит вследствие отсутствия интенсивного охлаждения шлаковой ванны.
Для обоснования данного предположения рассмотрим составляющие теплового баланса классического элекгрошлакового процесса [1].
41 и 42 _ тепло, выделяемое в омическом сопротивлении электрода между точкой токоподвода и местом плавления (для удобства измерения его разделяют на тепло Я ь выделяемое в сухом вылете электрода, И тепло q2, выделяемое в погруженной части электрода). ':
4з - тепло, выделяемое в шлаковой ванне при прохождении через неё электрического тока, являющегося основной статьей приходной части теплового баланса шлаковой ванны и теплового общего баланса.
ц4 и Я5 - тепло, выделяемое соответственно в расплавленном металле при замыкании электрода с металлической ванной через капли и в сопротивлении растекания металлической ванны.
46 - тепло поступающее в электрод от шлаковой ванны путем теплопередачи.
Ц7 - тепло, поступающее в расплавленный металл (в капли) во время его переноса через шлаковую ванну.
Яа - тепло, передаваемое от шлаковой ванны в металлическую ванну.
ц9 - тепло, передаваемое основному металлу выше места начала плавления кромок.
4ю - тепло, передаваемое основному металлу через оплавляемые кромки выше уровня начала кристаллизации.
'Л / к-
4п - тепло, передаваемое через закристаллизовавшийся металл к основному металлу ниже уровня начала кристаллизации.
Ц\2 ~ потери тепла на излучение с поверхности шлаковой ванны.
41 з - отвод тепла в ползуны от шлаковой ванны.
<\\а - отвод тепла в ползуны от шва и основного металла.
415 и Я16 - тепло, поступающее от металлической ванны к расплавленному металлу через шлак и соответственно кружным путем через металл.
4п ~ тепло, выделяющееся при кристаллизации расплавленного основного металла.
418 - тепло, рассеивающееся в основном металле выше уровня плавления и не участвующее в плавлении кромок.
Таким образом, тепловая устойчивость электрошлакового процесса будет определяться следующим выражением [1]:
% +% -Чи-ЧЬ ~<5и+сЬ- 1)
Если проанализировать все тепловые составляющие, то можно сделать вывод о том, что они делятся на:
1) тепловые составляющие, характеризующие тепловыделение;
2) тепловые составляющие, характеризующие теплоотведение;
3) тепловые составляющие, характеризующие перераспределение тепла в зоне электрошлакового процесса.
Ниже приведена сравнительная характеристика тепловых процессов (за исключением процессов перераспределения тепла) по классической схеме и примерное их соотношение (табл.). ^
Таблица
Характеристики составляющих теплового баланса
Составляющая теплового баланса Определяющая формула Соотношение в общем тепловом балансе (формула (1) [2]
Подводимое тепло Яі и 42 0 ~ Ї К-электрода^ « 95%
4з О — \ V 1 гч-шлаковой йакны1 * 2%
44 и 45 І ї^-металяа^ « 1%
4п ^2%
Отводимое тепло 4и ^23%
412 «10%
4із « 34%
4н **28%
418 ¡»5%
Если рассматривать предлагаемый электрошлаковый процесс восстановления проушин звеньев гусениц, то можно предположить, что подводиться тепловая энергия будет за счет тех же источников, что и при классическом процессе. Однако отводиться тепла будет меньше на величины Яв и ц 14. Если учесть то, что при установившемся процессе величина теплоотвода в тело шлакоудерживающего тигеля незначительна и предлагаемый процесс скоротечен, то величиной теплоотвода в тело тигеля можно пренебречь. Также в силу конструктивных особенностей будут отсутствовать такие составляющие, как я^-Таким образом, формула (1) преобразуется для разработанного процесса следующим образом:
<51+42+^ + 4* +<35 “411-412+417=0 •
Можно предположить, что при одинаковых конструктивных параметрах (размер и физико-химические свойства шлаковой ванны) классической сварки и предлагае-мого способа восстановления проушин 5’ звеньев гусениц соответствующие величины 412, Я17, Яп, Яи 42, Я4 И Я5 будуг равны, и как следствие величина подводимого тепла должна быть при условии выполнении уравнения теплового баланса в предлагаемом способе ниже на величину Яп+Ян, то есть на 44%.
Или если это представить в уравнении теплового баланса подведенного в зону электрошлакового процесса (штрихом обозначены составляющие по классическому способу):
q, + q, +q, +q, + q_ =0 , 44*0'
-4 a3 ^14 т.5 t ’с подведен к 00 9
сделав несложные математические преобразования, получим: *.
1 = 0, 44* 1*.
Таким образом, приблизительно на 44% (с учетом всех сделанных допущений) величина тока по предлагаемому способу будет ниже, чем при классическом способе проведения процесса за счет сохранения части тепловой энергии при прочих одинаковых условиях.
Следовательно, предлагаемый способ восстановления, основанный на электро-шлаковом тигельном переплаве, является еще более ресурсосберегающим, чем классический электрошлаковый процесс.
Библиографический список ;
1. Сварка в машиностроении: Справочник: В 4 т. / Редкол.: Г.А. Николаев (пред.) и др. -М.: Машиностроение, 1979. - Т. 1; Под ред. H.A. Ольшанского. - 1978. - 504 с.
2. Технологии механизированной дуговой и электрошлаковой сварки. - изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1977.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОМ НАГРЕВЕ И СВАРКЕ МЕТАЛЛОВ
О.Г. Бельчикова
Технологии электроконтактного нагрева и сварки металлов являются весьма перспективными способами изготовления и восстановления деталей, что способствует их развитию и внедрению в производство [}]. Они отвечают современным требованиям ресурсосбережения: позволяют использовать уже имеющуюся материальную базу, недорогое и доступное оборудование для электроконтактной сварки и присадочные материалы в виде металлических порошков, не требуют защитных сред (или вакуума); поддаются механизации и автоматизации. Совмещение электроконтакт-
ного нагрева и диффузионной сварки дает возможность получения на поверхности новых и изношенных деталей микропористых маслоемких износостойких композиционных покрытий [2].
Однако из обзора и анализа способов электроконтактного нагрева и сварки выяснено, что неточно установленные режимы процесса приводят к появлению брака (перегретые, оплавленные участки поверхности или плохо спеченные покрытия); не-регламентированный и численно неопределенный тепловвод в детали приводит к их деформации (прогиб автомобильных
