Вы здесь

Удосконалення технології наплавлення деталей металургійного устаткування валиками регламентованої форми.

Автор: 
Псарьова Ірина Сергіївна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2004
Артикул:
3404U004151
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ СЛУЖЕБНЫХ СВОЙСТВ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА
Как было сказано выше, возможности известных методов и приемов повышения
эксплуатационных характеристик наплавляемого слоя практически исчерпаны. В этой
связи в настоящее время ведутся работы по разработке новых подходов к решению
задачи повышения качества наплавленного металла. Из них следует отметить три
направления:
– формирование слоев с заданным распределением свойств в зависимости от
характера и вида изнашивания [40, 53 – 56];
– использование для упрочнения рабочих поверхностей наплавочных материалов,
изменяющих свои свойства под действием эксплуатационных нагрузок [44 – 52];
– управление формой и траекторией нанесения наплавляемых валиков на рабочую
поверхность.
Последнее направление дает новые возможности обеспечения оптимального
соответствия свойств наплавленного металла с учетом его неоднородности и других
характеристик условиям эксплуатации. Так, предлагаемые автором методы
формирования швов сложной формы, создание на пути распространения трещин
искусственных препятствий в виде дискретных участков, наплавленных материалом
отличным по химическому составу и свойствам от остального металла упрочненного
слоя и др. методы [57 – 62] позволяют существенно повысить эксплуатационные
характеристики упрочняемых изделий.
Для решения задачи управления формой и траекторией нанесения наплавляемых
валиков необходимо изучить влияние различных факторов на условия формирования
сварочной ванны и шва, комплекс его эксплуатационных характеристик в
зависимости от направления приложения рабочих воздействий (условия изнашивания,
трещиностойкость в различных направлениях по отношению к оси шва).
2.1. Разработка методики оценки стойкости наплавленного металла против
термической усталости и износа при повышенной температуре
Учитывая неоднородность свойств наплавленного металла в различных направлениях
для изучения условий его изнашивания и разрушения в процессе эксплуатации
необходимо разработать методику дифференцированной их оценки и на основании
результатов испытаний разработать технологию наплавки, обеспечивающую
устранение этих различий.
При разработке новых наплавочных материалов или выборе из числа известных
возникает необходимость исследования их свойств в условиях, имитирующих
реальные условия эксплуатации. В металлургии при производстве металла и
машиностроении при его технологической обработке наиболее часты выходы рабочего
инструмента из строя вследствие износа и образования сетки трещин разгара на
рабочей поверхности [63]. Материалы, из которых выполняются рабочие узлы
агрегатов и инструмент, эксплуатирующиеся в весьма жестких условиях, выбирают с
высокими показателями сопротивляемости износу. Это обуславливает сложности при
изготовлении механической обработкой образцов для исследований (повышенная
износостойкость исследуемых сплавов требует увеличения затрат на механическую
обработку при изготовлении образцов). С целью экономии средств и сокращения
времени исследований разработаны лабораторные методы испытаний специальных
образцов на износ и термическую усталость, при изготовлении которых сведены к
минимуму затраты на их механическую обработку.
Так как при испытаниях для получения достоверной информации о свойствах
материалов необходимо большое количество образцов, то проблема трудоемкости их
изготовления из высокопрочных и стойких к износу металлов становится еще более
актуальной.
Предложенная методика испытаний образцов, наплавленных опытными сплавами,
позволяет существенно снизить трудоемкость их изготовления [1 Разработка
методик испытаний наплавленного металла проведена под руководством канд. техн.
наук Носовского Б.И.].
Разработанная методика практически полностью исключает механическую обработку
образцов перед испытаниями, позволяет минимизировать их количество, не требует
изготовления большого количества различных наплавочных материалов, обеспечивает
высокую повторяемость экспериментов за счет автоматизации процесса наплавки
образцов.
Схемы наплавки образцов и их испытания на износ приведены на рис.2.1.
Сталь изучаемого состава наплавляется на торец стального стержня 1 диаметром 20
мм (рис. 2.1а). Наплавленный металл 2 с помощью разъемного медного
кристаллизатора 3 формируется в виде цилиндра со сферической поверхностью
верхней его части. Условия отвода тепла в медный кристаллизатор предопределяют
ориентацию кристаллитов в наплавленном металле – они растут в направлении от
периферии к центру (рис. 2.1б). Сферическая форма верхней части образца
позволяет осуществлять его испытания без предварительной токарной обработки.
Требуемый состав наплавленного металла обеспечивается благодаря использованию
сплошной или порошковой проволоки либо навески порошковой шихты
соответствующего состава. В последнем случае шихта перед процессом наплавки
помещается на торец стального стержня и в ходе наплавки плавящимся электродом
полностью расплавляется жидким металлом сварочной ванны. Режим наплавки при
использовании стального
электрода диаметром 3 мм следующий: IД = 300...350 А; UД = 30...32 В.
В процессе наплавки малых доз металла и легировании наплавляемого слоя за счет
шихты, предварительно уложенной на наплавляемую поверхность, для получения
заданного состава испытуемого металла необходимо точно дозировать объем
наплавленного металла. При этом на точность дозирования из-за кратковременности
процесса плавления электрода большое влияние оказывает продолжительность
периода зажигания и горения дуги, т. е. необходимо точно фиксировать момент
зажигания дуги и только после этого начинать отсчет времени плавления эле