Способ автоматической электродуговой наплавки и установка для его осуществления

 

Использование: восстановление изношенных деталей машин. Сущность изобретения: неравномерное проплавление в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл . Периодически и одновременно увеличивают силу сварочного тока, напряжение сварки и скорость подачи присадочной проволоки на период 0,14-0,16 с. Устройство для наплавки плавящимся электродом снабжено пластиной с установленным на ней штоком, подпружиненным относительно нее, рычагом и кулачком. Мундштук выполнен составным из двух трубок, смежные концы которых шарнирно соединены с одной стороны со штоком, а с другой стороны - с рычагом. Рычаг установлен с возможностью взаимодействия с кулачком, а пластина , рычаг и кулачок закреплены на подающем механизме. 2 с.п.ф-лы, 10 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4686353/08 (22) 24.02.89 (46) 23.06.92. Бюл. ЬЬ 23 (71) Ремонтно-механический завод Производственного объединения "Якутуголь" (72) Н.А.Чаусский, С.Н.Чакириди и Л.А.Галактионов (53) 621.791.92 (088.8) (56) Наплавочные материалы стран-членов

СЗВ. Каталог Междунар. ЦНТИ, 1979.

Сварочное оборудование. Каталогсправочник. — Киев; Наукова думка, 1981.

Ермаков С,В, Низкотемпературная абразивная износостойкость наплавленного металла деталей землеройных машин северного исполнения. УДК 621.791.02. 1983, с. 124 — 125.

Установка УД 209.УХЛ4 типа для дуговой наплавки, Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОКТБ института электросварки им. Е.О.Патона, АН УССР, 1983.

Изобретение относится к сварочной технике, к способам автоматической электродуговой наплавки стальной или порошковой проволокой, а также порошковой лентой под слоем флюса и может быть использовано при восстановлении изношенных деталей машин. Преимущественная область использования — при восстановлении деталей машин, работающих в условиях совместного воздействия низких температур и ударных нагрузок, например деталей

„„5U„„1741998 А1 (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ И УСТАНОВКА

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: восстановление изношенных деталей машин. Сущность изобретения: неравномерное проплавление в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл. Периодически и одновременно увеличивают силу сварочного тока, напряжение сварки и скорость подачи присадочной проволоки на период 0,14 — 0,16 с. Устройство для наплавки плавящимся электродом снабжено пластиной с установленным на ней штоком, подпружиненным относительно нее, рычагом и кулачком. Мундштук выпол- ф нен составным из двух трубок, смежные концы которых шарнирно соединены с одной стороны со штоком, а с другой стороны — с рычагом, Рычаг установлен с возможностью взаимодействия с кулачком, а пластина, рычаг и кулачок закреплены на подающем механизме. 2 с,п.ф-лы, 10 ил.

Ъ большегрузных автосамосвалов, экскаваторов и бульдозерно-рыхлительных агрегатов отечественного и импортного производства, работающих в условиях Крайнего Севера, Для северных районов страны в связи с географической удаленностью от индустриальных центров и большими объемами наплавочных работ наиболее распространенной, предпочтительной и экономически выгодной является автомати1741998 ческая наплавка стальной или порошковой проволокой, а также порошковой лентой открытой дугой или под слоем флюса, которая характеризуется высокой и роизводител ьностью, возможностью получения слоев с необходимыми физико-механическими свойствами благодаря широкому легированию наплавленного металла, возможностью получения наплавленных слоев толщиной 0,8 — 10 мм.

При работе деталей, наплавленных равномерным проплавлением, в условиях совместного воздействия низких температур и ударных нагрузок износ интенсифицируется вследствие появления сколов наплавленного слоя. Причиной скола наплавленного слоя является то, что в зоне сплавления наплавленного покрытия с основным металлом появляются микротрещины, которые, появляясь на различных участках зоны, переходят в одну общую трещину и происходит скол наплавленного слоя, Известно сварочное оборудование, в состав которого входит трубчатый мундштук, подающий механизм и кассета для присадочной проволоки.

Однако на всех устройствах процесс наплавки производится равномерным проплавлением при номинальных элементах режима, т.е. при постоянных силе тока и напряжении дуги, Износостойкое наплавленное покрытие при этом равномерно ложится на поверхность изделия.

В научно-исследовательской работе по результатам исследований механических свойств наплавленного металла на основе испытаний на твердость, динамическое царапание и ударный срез рекомендуется в условиях Крайнего Севера применять автоматическую электродуговую наплавку под флюсом порошковой проволокой ППАН120, так как получаемый при этом тип наплавленного металла 18Х1Г1М превышает остальные типы металлов, кроме

ЗОХ5Г2СМ по комплексному критерию износостойкости, который составляет KMI =

=1,98 и по критерию технологической прочности который составляет El = 4,22.

Автоматическая электродуговая наплавка порошковой проволокой под флюсом не позволяет применять порошковую проволоку ПП-АН122, при которой получаемый наплавленный металл ЗОХ5Г2СМ обеспечивает наибольшую износостойкость при отрицательных температурах и является намного прочнее, чем рекомендуемый тип металла 18Х1Г1М, Комплексный критерий износостойкости данного металла

ЗО

ЗОХ5Г2СМ составляет: Км2 = 3,32; критерий технологический прочности E2 = 5,06.

Однако при работе деталей, наплавленных автоматической электродуговой наплавкой под флюсом порошковой проволокой ПП-АН122, происходит скол наплавленного слоя по зоне сплавления. Отдельные трещины, возникающие в зоне сплавления в результате совместного воздействия низких температур и ударных на-, грузок, переходят в одну общую трещину, в результате наплавленный слой, не успев выработаться, либо отслаивается полностью от изделия, либо появляются сколы частями.

Наиболее близким является устройство

УД209,УХЛ4, которое выполняет наплавку наружных цилиндрических поверхностей порошковой проволокой под слоем флюса и содержит трубчатый мундштук, подающий механизм и кассету для проволоки, На устройстве УД209.УХЛ4 процесс наплавки производится только при номинальных элементах режима, т.е. при постоянных силе тока и напряжении дуги, при этом наплавленное покрытие равномерно ложится на поверхность изделия.

Целью изобретения является получение неравномерного проплавления в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл.

Сущность изобретения заключается в том, что неравномерное проплавление в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл получают путем периодического и одновременного увеличения силы сварочного тока, напряжения сварки и скорости подачи присадочной проволоки на период

0,14 — 0,16 с. Устройство для сварки плавящимся электродом снабжено пластиной с установленным на ней штоком, подпружиненным относительно нее, рычагом и кулачком, мундштук выполнен составным из двух трубок, смежные концы которых шарнирно соединены с одной стороны со штоком, а с другой стороны — с рычагом, при этом рычаг установлен с возможностью взаимодействия с кулачком, а пластина, рычаг и кулачок закреплены на подающем механизме, На фиг. 1 показано наплавленное покрытие с периодическими углублениями в основной металл; на фиг. 2 — осциллограмма тока и напряжения, необходимых для обеспечения неравномерного проплавления; на фиг. 3 — падающая вольтамперная характеристика сварочного выпрямителя и вольтамперная характеристика дуги при номинальном режиме наплавки; на фиг. 4— жесткая вольтамперная характеристика сварочного выпрямителя и вольтамперная

1741998 характеристика дуги при номинальном режиме наплавки; на фиг. 5 — устройство для наплавки неравномерным проплавлением; на фиг, 6 — структурная схема подключения генератора импульсов и мундштука к наплавочной установке; на фиг. 7 — электрическая схема генератора импульсов, дающего периодическое кратковременное увеличение силы тока и напряжения дуги; на фиг. 8— генератор импульсов, общий вид; на фиг. 9 10 — переход вольтамперной характеристики сварочного выпрямителя в возрастающую при включении генератора импульсов и вольтамперная характеристика дуги в момент срабатывания мундштука сварочной головки; на фиг. 10 — переход жесткой вольтамперной характеристики сварочного выпрямителя в возрастающую при включении генератора импульсов и вольтамперная характеристика дуги в момент срабатывания мундштука сварочной головки.

Неравномерное проплавление в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия 1 в основной металл 2 получают при автоматической электродуговой наплавке изделий, при которой заданную толщину износостойкого покрытия формируют в номинальном режиме наплавки при постоянных значениях тока, напряжения и скорости подачи присадочной проволоки путем периодического и одновременного увеличения силы сварочного тока, напряжения сварки и скорости подачи присадочной проволоки на период 0,140,16 с.

Устройство для осуществления способа состоит из трубчатого мундштука 3, подающего механизма 4, кассеты 5 для проволоки, пластины 6 с установленным на ней штоком

7, подпружиненным относительно нее, рычага 8 и кулачка 9. Мундштук 3 выполнен составным из двух медных трубок 10 и 11, смежные концы которых шарнирно соединены с одной стороны со штоком 7, а с другой стороны — с рычагом 8, при этом рычаг установлен с возможностью взаимодействия с кулачком 9. Пластина 6, рычаг 8 и кулачок 9 закреплены на подающем механизме 4. Мундштук 3 подключают к тиристорному преобразователю сварочного выпрямителя 12. К выпрямителю 12 подключают генератор 13 импульсов, соединенный со стабилизатором 14 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 13 импульсов настраивают на нужное время периода и время импульса.

Временем периода называют время, при котором наплавку ведут в номинальном режиме при постоянных значениях тока, 15

55 напряжения и скорости подачи присадочной проволоки. Временем импульса называют время, при котором увеличивают силу сварочного тока, напряжение сварки и скорость подачи присадочной проволоки. Время импульса или время действия пружины мундштука составляет 0,14-0,16 с. А время периода нужно. рассчитать для каждого типоразмера деталей для того, чтобы углубления износостойкого наплавленного покрытия в основной металл располагались в шахматном порядке и на оптимальном расстоянии друг от друга, близком к 30 мм.

Так как известен диаметр детали, сначала рассчитывают длину окружности по формуле где X=3,14;

D — диаметр наплавляемой детали.

Затем определяют количество равных частей и, на которое можно разделить длину окружности, чтобы расстояние между углублениями было оптимальным ! и=

Для того, чтобы углубления располагались в шахматном порядке, расстояние L между ними рассчитывают

n +05

Рассчитывают время периода

Tn =—

Vv где VH — скорость наплавки.

Время периода задается переключателем S> и регулируется потенциометром Вз.

Время импульса задается переключателем

Sz и регулируется потенциометром Rs. Величина силы тока во время импульса задается потенциометром Кв. Трубки мундштука находятся в горизонтальном положении.

Включают подающий механизм и начинается время периода, при котором заданную толщину износостойкого покрытия формируют в номинальном режиме наплавки при постоянных значениях тока, напряжения и скорости подачи проволоки, В это время устойчивое горение дуги обеспечивается в точках А и Б вольтамперной характеристики сварочного выпрямителя и вольтамперной характеристики дуги. При вращении кулачка

9 рычаг 8 поднимает медные трубки вверх, Дойдя до максимальной точки вершины кулачка, рычаг 8 соприкасается с микропереключателем 15 (SB) генератора импульсов, включает его и сразу после этого западает в резкую впадину на кулачке. Рычаг резко опускается, опускает медные трубки и в это время присадочная проволока перемещает1741998

45

50 ся в зону наплавки с резко возрастающей скоростью. Сила тока в этом время резко возрастает, в результате в зоне сплавления образуется углубление покрытия в основной металл, В тот момент, когда рычаг включает микропереключатель 15 (SB) генератора импульсов, напряжение увеличивается и подается на блок фазового управления. Генератор импульсов создает возрастающую вол ьтамперную характеристику сварочного выпрямителя в момент, когда надо получить в зоне наплавки углубление в основной металл, Пересечение возрастающей вольтамперной характеристики сварочного выпрямителя при включении генератора импульсов и вольтамперной характеристики дуги в момент срабатывания мундштука сварочной головки в точках В и

Г обеспечивает устойчивое горение дуги во время импульса. Таким образом, срабатывающие одновременно генератор импульсов и мундштук обеспечивают периодическое кратковременное увеличение силы сварочного тока, напряжения сварки и скорости подачи присадочной проволоки, что обеспечивает получение неравномерного проплавления в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл.

Использование изобретения позволит исключить сколы наплавленного слоя в условиях совместного воздействия низких температур и ударных нагрузок и даст возможность применять для наплавки порошковую проволоку ПП-Ak122. Значительно повысится долговечность тяжело нагруженных и интенсивно изнашивающихся деталей ходовых устройств мощных агрегатов, работающих в условиях Крайнего Севера.

Формула изобретения

5 1. Способ автоматической электродуговой наплавки изделий, при котором заданную толщину износостойкого покрытия формируют в номинальном режиме наплавки при постоянных значениях тока, напря10 жения и скорости подачи присадочной. проволоки,отл ичаю щийся тем,что, с целью получения неравномерного проплавления в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в

15 основной металл, во время образования углублений периодически и одновременно увеличивают силу сварочного тока, напряжения сварки и скорость подачи присадочной проволоки на период 0,14 — 0,16 с.

20 2. Установка для автоматической электродуговой наплавки плавящимся электродом, содержащая трубчатый мундштук, подающий механизм и кассету для проволоки, отличающаяся тем, что, с целью

25 получения неравномерного проплавления в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл, она снабжена пластиной с установленным на ней штоком, подпружи30 ненным относительно нее, рычагом и кулачком, мундштук выполнен составным из двух трубок, смежные концы которых шарнирно соединены с одной стороны со штоком, а с другой стороны — с рычагом, при этом рычаг

35 установлен с возможностью взаимодействия с кулачком, а пластина, рычаг и кулачок закреплены на подающем механизме, muz

° в

1741998

Тс

Тс

1741998

Я-

Ю555045 "

40-, гЮ;

Л" оt

6/ОI

Р 500 3DD АО0 5 Ы0

58I

50 of ! !

Ю!

Z0- ! 0Ж 70 Я0 500 Ю 500 500 7Ю г

Юы4

1741998

1741998

1741998

1

t I дЮ 4М ЫР ЮО 700 7l

28

57

Юиг 9