RU2087288C1

RU2087288C1 - Method of machine worn-part reclamation

Info

Publication number: RU2087288C1
Application number: RU95107900A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Юдин
Original assignee: Башкирский государственный аграрный университет
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1997-08-20
Also published as: RU95107900A

Abstract

FIELD: machine worn-part reclamation at repair, applicable in various branches of mechanical engineering. SUBSTANCE: an electrode wire is fed tangentially to the surface of the rotating part to be reclaimed. A strip is pressed to the part behind the arc zone by the roller, before the strain zone the strip is formed to shape by behind rolls along the arc of a circle whose radius equals the distance between the heat source and strip surface. Welding current is divided into two controlled flows, one of which is passed between the electrode and one of the bending rolls to heat the strip, and the other - between the same electrode and pressure roller. Welding bath is formed on the part due to the arc. The bath metal flows into the wedge-shaped cavity formed between the part and strip. The strip edges prevent sputtering of molten electrode metal. The shaped strips make it possible to obtain an equistrong joint in the cross-section, enhance the utilization factor of electrode wire. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии восстановления изношенных деталей при ремонте машин, в частности к автоматической электродуговой наплавке, может найти применение в различных отраслях машиностроения и является усовершенствованием известного способа по а.с. N 1609604. The invention relates to a technology for the restoration of worn parts in the repair of machines, in particular to automatic electric arc surfacing, can find application in various industries and is an improvement of the known method for AS N 1609604.

Известен способ восстановления изношенных поверхностей деталей машин, при котором полосу металла, непрерывно поджимаемую роликом, приваривают к вращающейся детали, для чего источник нагрева помещают между деталью и полосой и образуют на поверхности восстанавливаемой детали сварочную ванну путем расплавления источником нагрева поверхностного слоя детали, полосу нагревают тем же источником и в процессе поджатия полосу и полученный металл прослойки пластически деформируют, дополнительно подогревая их в очаге деформации путем пропускания тока между электродом и роликом. A known method of restoring worn surfaces of machine parts, in which a strip of metal continuously pressed by a roller is welded to a rotating part, for which a heat source is placed between the part and the strip and a weld pool is formed on the surface of the restored part by melting the source of the surface layer of the part, the strip is heated by by the same source and in the process of preloading, the strip and the obtained metal of the interlayer are plastically deformed, additionally heating them in the deformation zone by skipping Nia current between the electrode and the roll.

При этом способе деталь вращают со скоростью, превышающей обычные скорости наплавки примерно в 5 раз, электродную проволоку подают к поверхности детали по касательной под малым углом к ней и возбуждают между ними мощную электрическую дугу. Последнюю располагают на определенном расстоянии от поверхности полосы по средней части, которая нагревает ее и при выбранной схеме подвода проволоки и скорости вращения обеспечивает выброс жидкого металла в клиновое пространство между деталью и полосой. При вращении детали из этого металла под давлением ролика образуется в зоне деформации прослойка, причем было установлено, что в нее переходит лишь 85.87% массы расплавленного металла электродной проволоки. With this method, the part is rotated at a speed that is approximately 5 times higher than the usual surfacing speed, the electrode wire is fed tangentially to the surface of the part at a small angle to it and a powerful electric arc is excited between them. The latter is placed at a certain distance from the surface of the strip in the middle part, which heats it and, with the selected wire feed pattern and rotation speed, provides the discharge of liquid metal into the wedge space between the part and the strip. When a part of this metal is rotated under pressure from a roller, an interlayer is formed in the deformation zone, and it was found that only 85.87% of the mass of molten metal of the electrode wire passes into it.

Недостатками этого способа являются, во-первых, большой расход /до 15%/ расплавленного металла электродной проволоки на разбрызгивание, связанный с открытой формой клинового пространства перед зоной деформации, во-вторых, соединение полосы по ширине получается неравномерной прочности по причине того, что электрическая дуга, располагаясь по средней части плоской поверхности полосы, нагревает ее значительно больше, чем крайние, удаленные от дуги. Дополнительный нагрев прослойки и полосы в зоне деформации пропусканием тока между электродом и роликом, повышая в целом прочность соединения, не обеспечивает равнопрочности этого соединения по ширине полосы. The disadvantages of this method are, firstly, the high consumption / up to 15% of the molten metal of the electrode wire for spraying associated with the open form of the wedge space in front of the deformation zone, and secondly, the connection of the strip in width is uneven due to the fact that the electric the arc, located on the middle part of the flat surface of the strip, heats it much more than the extreme, remote from the arc. Additional heating of the interlayer and strip in the deformation zone by passing current between the electrode and the roller, increasing the overall strength of the joint, does not provide equal strength of this joint along the width of the strip.

Предлагаемое решение позволяет увеличить коэффициент использования электродного металла путем значительного снижения его расхода на разбрызгивание благодаря горению дуги в закрытом по краям полосы пространстве, обеспечить равнопрочность соединения полосы по ширине равномерным нагревом ее поверхности и тем самым повысить качество восстановленных поверхностей деталей машин. The proposed solution allows to increase the utilization rate of electrode metal by significantly reducing its spray consumption due to arc burning in the space closed at the edges of the strip, to ensure equal strength of the strip connection across the width by uniform heating of its surface, and thereby improve the quality of restored surfaces of machine parts.

Настоящий технический эффект достигается тем, что перед очагом деформации полосу профилируют по дуге окружности радиусом, равным расстоянию от источника нагрева до поверхности полосы. This technical effect is achieved by the fact that in front of the deformation zone, the strip is profiled along an arc of a circle with a radius equal to the distance from the heating source to the strip surface.

На чертеже изображена схема приварки полосы на поверхность изношенной детали предлагаемым способом. The drawing shows a diagram of the welding strip on the surface of the worn part of the proposed method.

К восстанавливаемой поверхности вращающейся детали 1 автоматически по касательной под малым углом α к ней подают электродную проволоку 2, между которыми горит электрическая дуга 3 /источник нагрева/. Непосредственно за зоной горения дуги 3 к детали 1 с определенным усилием поджимают роликом 4, расположенным под углом b, полосу 5. Сварочный ток от источника питания 6 разделяют на два независимо регулируемых потока 7 и 8 резисторами 9. Поток 8 пропускают между электродом 2 и гибочным роликом 10 через деталь 1 и полосу 5, а поток 7 между тем же электродом 2 и поджимаемым роликом 4. Деталь 1 вращают с линейной скоростью /скорость приварки/ 54.84 мм/с. При самозатягиваемой подаче полосы 5 гибочные ролики 10 и 11 профилируют ее по дуге окружности радиусом, равным расстоянию от электрической дуги 3 до полосы 5, при этом последняя предварительно подогревается током потока 8. Дуга 3 равномерно нагревает профилированную полосу 5, т.к. все точки ее нагрева равноудалены от дуги 3, и образует на поверхности детали 1 сварочную ванну 12, металл которой затекает в образованную между поверхностями детали 1 и полосы 5 форму. Кромки профилированной полосы 5, вплотную прилегая к поверхности детали 1 перед очагом деформации 13, препятствуют разбрызгиванию расплавленного металла и тем самым способствуют повышению коэффициента использования электродного металла. Под давлением вращающегося за счет трения ролика 4 полоса 5 распрямляется, при этом металл, захватываемый в очаг деформации 13, получает кроме продольного течения и поперечное, чем способствует интенсивности поперечной деформации полосы 5, благодаря чему усиливается процесс разрушения окисной пленки на привариваемой поверхности. Равномерный нагрев точек по дуге окружности на поверхности полосы 5 за счет равноудаленности их от дуги 3 и усиление поперечной деформации при распрямлении ее под действием ролика обеспечивают равнопрочность соединения полосы 5 по ширине. Кроме того, предлагаемый способ благодаря уширению полосы 5 позволяет получать плотно прилегающие друг другу смежные витки на восстанавливаемой поверхности детали. Отметим также, что принятая схема разделения сварочного тока, при которой основной его поток пропускают через очаг деформации 13, способствует еще большему повышению качества соединения полосы 5. To the surface of the rotating part 1 being restored, an electrode wire 2 is automatically fed tangentially at a small angle α to it, between which an electric arc 3 / a heat source / burns. Directly behind the burning zone of the arc 3, the strip 5 is pressed with a certain force by the roller 4 located at an angle b, strip 5. The welding current from the power source 6 is divided into two independently adjustable streams 7 and 8 by resistors 9. The stream 8 is passed between the electrode 2 and the bending a roller 10 through a part 1 and a strip 5, and a stream 7 between the same electrode 2 and a compressible roller 4. The part 1 is rotated with a linear speed / welding speed / 54.84 mm / s. With a self-tightening feed of strip 5, the bending rollers 10 and 11 profile it along a circular arc with a radius equal to the distance from the electric arc 3 to strip 5, while the latter is preheated by the current of stream 8. Arc 3 uniformly heats the shaped strip 5, because all points of its heating are equidistant from arc 3, and forms a weld pool 12 on the surface of part 1, the metal of which flows into the form formed between the surfaces of part 1 and strip 5. The edges of the profiled strip 5, adjacent to the surface of the part 1 in front of the deformation zone 13, prevent the molten metal from spraying and thereby increase the utilization rate of the electrode metal. Under the pressure of the roller 4 rotating due to friction, the strip 5 straightens, while the metal captured in the deformation zone 13 receives, in addition to the longitudinal flow, the transverse one, which contributes to the intensity of the transverse deformation of the strip 5, which enhances the process of destruction of the oxide film on the welded surface. Uniform heating of points along an arc of a circle on the surface of strip 5 due to their equidistance from arc 3 and intensification of lateral deformation when it is straightened under the action of a roller ensure equal strength of the strip 5 joint in width. In addition, the proposed method due to the broadening of the strip 5 allows you to get tightly adjacent to each other adjacent coils on the restored surface of the part. We also note that the adopted separation scheme of the welding current, in which its main flow is passed through the deformation zone 13, contributes to an even greater improvement in the quality of the connection of the strip 5.

Пример. Приварка полосы металла толщиной 1 мм на образцы из стали 45 диаметром 55 мм производилась электродной проволокой Св-15ГСТЮЦА /ГОСТ 2246-70/ диаметром 1,6 мм с помощью специального устройства, смонтированного на базе токарного станка. Ширина привариваемой полосы 12 мм была принята по результатам исследования методом скоростной киносъемки разбрызгивания в процессе приварки полосы расплавленного металла электродной проволоки. В качестве источника питания служил сварочный выпрямитель ВДУ-601У, регулирование токов в цепях электрод поджимной ролик и электрод гибочный ролик осуществляли резисторами. Ток в зону приварки подводили с помощью поджимного ролика электрода из высокоэлектропроводного материала, упрочненного жаропрочной проволокой. Диаметр поджимного ролика 50 мм, ширина 14,5 мм, ролик охлаждали двухпроцентным водным раствором кальцинированной соды. Диаметр гибочных роликов 35 мм, радиус гибочного профиля принимали равным расстоянию от дуги до поверхности полосы. Example. Welding of a 1 mm thick metal strip onto steel samples of 55 mm in diameter was performed with an Sv-15GSTYUTSA / GOST 2246-70 / electrode wire of 1.6 mm diameter using a special device mounted on the basis of a lathe. The width of the welded strip 12 mm was adopted according to the results of a study by the method of high-speed filming of spraying in the process of welding a strip of molten metal of electrode wire. A VDU-601U welding rectifier was used as a power source, current control in the circuits of the electrode clamping roller and electrode bending roller was carried out by resistors. Current was supplied to the welding zone using a pinch roller of an electrode made of high-conductivity material reinforced with heat-resistant wire. The diameter of the pinch roller was 50 mm, the width was 14.5 mm, and the roller was cooled with a two percent aqueous solution of soda ash. The diameter of the bending rollers was 35 mm, the radius of the bending profile was taken equal to the distance from the arc to the strip surface.

Режим приварки:
полярность тока обратная
напряжение на дуге, В 26
ток в цепи электрод ролик поджимной, А 220.240
ток в цепи электрод ролик гибочный, А 60.80
углы, град
a 10
b 20
частота вращения образца, мин^-1 19
скорость подачи электродной проволоки, мм/с 92
усилие прижатия ролика, H 800
радиус гибочного профиля ролика, мм 8.12
Суммарный ток в сварочной цепи поддерживали постоянный и равный 300 А.Welding Mode:
reverse polarity
arc voltage, V 26
current in the chain electrode roller pinch, A 220.240
current in the chain electrode roller bending, A 60.80
angles, degrees
a 10
b 20
sample rotation frequency, min ^-1 19
electrode wire feed rate, mm / s 92
pressing force of a roller, H 800
radius of a bending profile of a roller, mm 8.12
The total current in the welding circuit was maintained constant and equal to 300 A.

Для получения сравнительных результатов при исследовании коэффициента разбрызгивания расплавленного металла и равнопрочности соединения по ширине полосы ее приваривали сначала без профилирования /способом по основному а.с. /, затем с профилированием. Опыты проводили с трехкратной повторностью на каждом режиме, изменяя радиус гибочного профиля от 8 до 12 мм через 2 мм и соответственно ему расстояние от дуги до поверхности полосы. To obtain comparative results in the study of the coefficient of dispersion of molten metal and the equal strength of the joint along the width of the strip, it was first welded without profiling / by the main A.S. method /, then with profiling. The experiments were carried out with triplicate in each mode, changing the radius of the bending profile from 8 to 12 mm through 2 mm and, accordingly, the distance from the arc to the strip surface.

Предлагаемый способ позволил увеличить скорость приварки в 1,2 раза благодаря тому, что плотно прилегающие к поверхности детали кромки профилированной полосы не позволяют металлу вытекать за ее пределы. Уширение полосы после приварки составило 17% /14,04 мм при исходной ширине 12 мм/, удлинение 20%
Изменение размеров полосы в результате ее поперечной и продольной деформаций происходит как при профилировании, так и при приварке, причем, как показали опыты, 7,3% уширения и 5,0% удлинения приходятся на процесс профилирования, а на процесс приварки 9,7% и 15,0% соответственно.The proposed method allowed to increase the welding speed by 1.2 times due to the fact that the edges of the profiled strip tightly adjacent to the surface of the part do not allow the metal to flow out of its limits. The strip broadening after welding was 17% / 14.04 mm with an initial width of 12 mm /, elongation 20%
The change in the size of the strip as a result of its transverse and longitudinal deformations occurs both during profiling and welding, and, as experiments have shown, 7.3% broadening and 5.0% elongation are attributed to the profiling process, and to the welding process 9.7% and 15.0%, respectively.

Несмотря на то, что при увеличенной скорости приварки время нахождения металла в очаге деформации под действием усилия ролика несколько сокращается, однако дополнительные деформации, вызванные интенсивностью уширения и удлинения привариваемой полосы, обеспечивают получение качественного соединения. Despite the fact that with an increased welding speed, the time spent by the metal in the deformation zone under the action of the roller force is somewhat reduced, however, additional deformations caused by the intensity of broadening and elongation of the welded strip provide a high-quality connection.

В результате выброса единичных капель расплавленного металла за пределы полосы разбрызгивание составило 2% против 15% при известном способе приварки. As a result of the ejection of single drops of molten metal outside the strip, the spatter was 2% versus 15% with the known welding method.

Профилированную полосу располагают по отношению к предыдущему приваренному витку таким образом, чтобы в процессе распрямления и последующего уширения она плотно прилегала к смежному витку. The profiled strip is positioned in relation to the previous welded coil so that during straightening and subsequent broadening it fits snugly against the adjacent coil.

Проверка качества приварки полосы методом отслаивания и анализом микрошлифов показала, что предлагаемым способом обеспечивается равнопрочное ее соединение по всей ширине благодаря, во-первых, равномерному нагреву полосы по дуге окружности, что было подтверждено результатами замера температур хромель-копелевыми термопарами, и, во-вторых, усилению поперечной ее деформации. Checking the quality of welding the strip by peeling and analysis of microsections showed that the proposed method provides equal strength connection across the entire width due to, firstly, uniform heating of the strip along an arc of a circle, which was confirmed by the results of temperature measurements with chrome-kopel thermocouples, and secondly , strengthening its transverse deformation.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества: обеспечивается равнопрочное соединение полосы по поперечному ее сечению и повышение коэффициента использования металла электродной проволоки. Эти преимущества позволяют заметно повысить качество восстановленной детали при некотором снижении ее себестоимости. The proposed method has the following advantages: provides equal strength connection of the strip along its cross section and increasing the utilization of the metal of the electrode wire. These advantages make it possible to significantly improve the quality of the reconditioned part with some reduction in its cost.

Claims

A method of restoring worn surfaces of machine parts, in which a strip of metal continuously pressed by a roller is welded to a rotating part, for which a heat source is placed between the part and the strip and a weld pool is formed on the surface of the restored part by melting the surface layer of the component with a heating source, the strip is heated with the same source and in the process of preloading, the strip and the obtained metal of the interlayer are plastically deformed, additionally heating them in the deformation zone by passing current between the electrode and the roller, characterized in that in front of the deformation zone, the strip is profiled along an arc of a circle with a radius equal to from the heating source to the strip surface.