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 d_пр=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 (Т_пл = 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