Практическая работа №1.Восстановление изношенной поверхности детали автоматизированной наплавкой под слоем флюса

Готовят и подают шоколад, как и какао. Если шоколад поступает в плитках, то его предварительно измельчают.

Часть 1.

Практическая работа №1.Восстановление изношенной поверхности детали автоматизированной наплавкой под слоем флюса

Цель работы: используя исходные данные и справочные материалы, рассчитать режимы и нормы времени для технологического процесса восстановления детали.

1.1. Теоретические сведения

Автоматическая наплавка под слоем флюса применяется при восстановлении шеек коленчатого вала, шлицевых валов и т.д.

Сущность процесса сварки и на­плавки. Схема наплавки приведена на рис. 1.1.

Рисунок 1.1. – Схема автоматической наплавки под слоем флюса:

1 – деталь; 2 – слой флюса; 3 – газовое пространство; 4 – бункер с флюсом; 5 – мундштук; 6 – проволока; 7 - электрическая дуга; 8 – шлаковая корка; 9- наплавленный слой.

Сварка (наплавка)под слоем флюса представляет собой разновид­ность электродуговой сварки, при ко­торой дуга горит под слоем сварочно­го флюса, обеспечивающего защиту сварочной ванны от воздуха. Наряду с защитными функциями флюс ста­билизирует горение дуги, обеспечи­вает раскисление, легирование и ра­финирование расплавленного сплава сварочной ванны.

К достоинствам сварки (наплавки) подслоем флюса относится: высокая производительность процесса, благо­даря применению больших токов, большой глубины проплавления, а также почти полного отсутствия по­терь металла на угар и разбрызгива­ние; возможность автоматизации процесса; высокое качество наплав­ленного металла в результате надеж­ной защиты флюсом сварочной ван­ны; улучшение условий труда свар­щика.

Достоинства: экономичность и доступность; возможность получения слоя наплавленного металла большой толщины (1,5…5,0 мм); равномерность слоя и небольшие припуски; возможность получения наплавки за счет легирования металла с необходимыми механическими свойствами; низкая требовательность к квалификации исполнителя; высокая безопасность труда

При сварке под слоем флюса про­изводительность процесса по машин­ному времени повышается в 6 — 12 раз по сравнению с ручной дуговой сваркой. Это достигается за счет ис­пользования больших плотностей то­ка в электродной проволоке (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Сила и плотность тока на электроде при ручной дуговой сварке и сварке под слоен флюса

Недостатки: высокий нагрев детали при наплавке; невозможность наплавки детали диаметром менее 40 мм; необходимость удаления шлаковой корки; необходимость термообработки наплавленного металла для повышения его износостойкости

Вос­станавливаемая деталь вращается в процессе наплавки с определенной скоростью. Электродная проволока автоматически подается в зону свар­ки. Дуга горит между концом элект­рода и восстанавливаемой поверхно­стью изделия под слоем флюса, кото­рый непрерывно подается из бунке­ра. Под действием теплоты, выделяе­мой сварочной дугой, плавятся элек­тродная проволока и основной ме­талл, а также часть флюса, попавше­го в зону горения дуги. В зоне горения дуги образуется полость, заполнен­ная парами металла, флюса и газа­ми. Их давление поддерживает флю­совый свод, образующийся над сва­рочной ванной. Под влиянием давле­ния дуги жидкий металл оттесняется в сторону, противоположную направ­лению сварки, образуя сварочную ванну. Расплавленный флюс в ре­зультате значительно меньшей плот­ности всплывает на поверхность рас­плавленного металла шва и покрыва­ет его плотным слоем. Оболочка из расплавленного флю­са предохраняет металл наплавки и околошовной зоны от кислорода и азота воздуха и, кроме того, препят­ствует разбрызгиванию жидкого ме­талла. Благодаря тому, что расплав­ленный флюс обладает низкой тепло­проводностью, замедляется процесс охлаждения наплавленного металла. Это облегчает всплытие на поверх­ность ванны шлаковых включений и растворенных в металле газов, что резко повышает качество наплавлен­ного слоя сплава.

Сварочные флюсы и электродные проволоки. Сварочным флюсом (ГОСТ 9087 — 81) называется неме­таллический материал, расплав ко­торого необходим для сварки и улуч­шения качества шва.

К флюсам для автоматической и полуавтоматической сварки предъ­являют ряд следующих требований:

обеспечение стабильности горения дуги в процессе сварки;

получение заданного химического состава наплавленного металла;

обеспечение требуемого формиро­вания металла;

получение швов без трещин и с ми­нимальным (допустимым) числом шлаковых включений и пористостью;

обеспечение легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности на­плавленного металла.

Решение этих задач связано с со­ставом свариваемого материала и ис­пользуемой электродной проволоки. Поэтому используемые для наплавки флюсы весьма разнообразны.

Химический состав наплавленного металла формируется в результате расплавления основного и электрод­ного материалов, а также зависит от степени защиты от воздуха. Степень защиты от воздуха определяется как образующимся в результате горения дуги шлаковым куполом над реакци­онной зоной, так и высотой слоя твер­дых частиц флюса над этой зоной. Вы­сота слоя насыпаемого на место свар­ки флюса с определенным грануло­метрическим составом частиц зави­сит от режимов сварки. Для наиболее распространенных флюсов, применя­емых при сварке (наплавке) конст­рукционных малоуглеродистых и ма­лолегированных сталей, которые ши­роко используются в автомобильном производстве, рекомендации по коли­честву флюса, насыпаемого на место сварки, приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Высота слоя флюса и грануляции частиц для сварки на различных режимах

Флюсы классифицируют по следу­ющим основным признакам.

1. Назначению: флюсы общего назначения приме­няют для сварки и наплавки углеро­дистых и низколегированных сталей;

флюсы специального назначения применяют для специальных спосо­бов сварки, таких как электрошлако­вая сварка, сварка легированных сталей и т. д.

2. Способу изготовления:

плавленые, т. е. получаемые сплавлением шихты в электрических или пламенных печах

неплавленые — т. е. изготовленные без расплавления шихты.

К неплавленым относятся флюсы, изготовленные измельчением и смешиванием отдельных компонен­тов, а также керамические флюсы, которые получают смешиванием по­рошкообразных шлакообразующих, легирующих, раскисляющих и других компонентов.

1. Химическому составу: оксидные флюсы, состоящие из окислов металлов и фтористых соединений, применяемые для сварки и на­плавки углеродистых и низколегиро­ванных сталей;

солевые флюсы, со­стоящие из фтористых и хлористых солей, применяемые для сварки ак­тивных металлов;

солеоксидные флюсы,применяемые при сварке и наплавке высоколегированных ста­лей.

4. Химическому составу шлакообразующей части:

кислые флюсы, содержащие кис­лые окислы SiO₂ и TiO₂;

нейтральные флюсы, содержащие в основном фто­риды и хлориды;

основные флюсы, со­держащие окислы основного харак­тера, такие как СаО, МgО и FеО.

Сварочные флюсы и электродные проволоки. Сварочным флюсом (ГОСТ 9087 — 81) называется неме­таллический материал, расплав ко­торого необходим для сварки и улуч­шения качества шва.

К флюсам для автоматической и полуавтоматической сварки предъ­являют ряд следующих требований:

обеспечение стабильности горения дуги в процессе сварки;

получение заданного химического состава наплавленного металла;

обеспечение требуемого формиро­вания металла;

получение швов без трещин и с ми­нимальным (допустимым) числом шлаковых включений и пористостью;

обеспечение легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности на­плавленного металла.

Электродная проволока для свар­ки под флюсом выпускается по Госу­дарственному стандарту, который распространяется на горячекатаную и холоднокатаную проволоку из угле­родистых, легированных и высоколе­гированных сталей. В ГОСТе указы­вается диаметр проволоки, химический состав, размеры мотков и другие данные. Примерный химический со­став материала проволоки можно оп­ределить по буквам и цифрам, входя­щим в обозначение марки проволоки. Сварочная проволока имеет индекс "СЬ", а наплавочная "Нп". Цифры указывают среднее содержание угле­рода в сотых долях процента. Марку проволоки выбирают в соответствии с химическим составом свариваемой стали. Например, для сварки малоуг­леродистых сталей используют низ­коуглеродистые проволоки СЬ-08, СЬ-08А, СЬ-08ГА и др. Легирующие элементы, входящие в состав прово­локи, имеют те же обозначения, что и при маркировке стали. Буква "А" указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фос­фора. Проволока, изготовленная из стали, выплавленной электрошлако­вым или вакуумно-дуговым способом или же в вакуумно-индукционных пе­чах, обозначается буквами Ш, БД и ВИ,

Наплавочную проволоку разделя­ют на три группы: из углеродистой стал и типа Нп-30, Нп-40, Нп-80 и дру­гие, всего 8 марок; из легированной стали, например Нп-ЗОХ5, Нп-ЗОХГСА, всего 11 марок; из высоколе­гированной стали, например Нп-4X13, Нп-45Х4ВЗФ, Нп-45Х2В8Т, всего 9 марок.

Для наплавки под слоем флюса ис­пользуют также и порошковые прово­локи марки ПП-ЗХ2В8, ПП-10ХВ14.

Для повышения производительно­сти процесса наплавки под флюсом последнее время в .качестве напла­вочного электродного материала ис­пользуют сплошные или порошковые ленты толщиной 0,3— 1 мм и шири­ной 20 — 100 мм. Однако для исполь­зования данных материалов для на­плавки автомобильных деталей тре­буется проведение дополнительных исследований.

Решение этих задач связано с со­ставом свариваемого материала и ис­пользуемой электродной проволоки. Поэтому используемые для наплавки флюсы весьма разнообразны.

Химический состав наплавленного металла формируется в результате расплавления основного и электрод­ного материалов, а также зависит от степени защиты от воздуха. Степень защиты от воздуха определяется как образующимся в результате горения дуги шлаковым куполом над реакци­онной зоной, так и высотой слоя твер­дых частиц флюса над этой зоной. Вы­сота слоя насыпаемого на место свар­ки флюса с определенным грануло­метрическим составом частиц зави­сит от режимов сварки. Для наиболее распространенных флюсов, применя­емых при сварке (наплавке) конст­рукционных малоуглеродистых и ма­лолегированных сталей, которые ши­роко используются в автомобильном производстве, рекомендации по коли­честву флюса, насыпаемого на место сварки, приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Высота слоя флюса и грануляции частиц для сварки на различных режимах