[go: up one dir, main page]

RU2215624C1 - Способ высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей - Google Patents

Способ высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей Download PDF

Info

Publication number
RU2215624C1
RU2215624C1 RU2002127684/02A RU2002127684A RU2215624C1 RU 2215624 C1 RU2215624 C1 RU 2215624C1 RU 2002127684/02 A RU2002127684/02 A RU 2002127684/02A RU 2002127684 A RU2002127684 A RU 2002127684A RU 2215624 C1 RU2215624 C1 RU 2215624C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wire
arc
surfacing
electric arc
linear velocity
Prior art date
Application number
RU2002127684/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002127684A (ru
Inventor
Нематулла Машрабов
Original Assignee
Челябинский государственный агроинженерный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Челябинский государственный агроинженерный университет filed Critical Челябинский государственный агроинженерный университет
Priority to RU2002127684/02A priority Critical patent/RU2215624C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2215624C1 publication Critical patent/RU2215624C1/ru
Publication of RU2002127684A publication Critical patent/RU2002127684A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к изготовлению и ремонту деталей машин, а именно к способам автоматической электродуговой наплавки изношенных валов, и может быть использовано в машиностроении для нанесения на шейки валов специальных сплавов. Изобретение позволяет получить наплавленные слои толщиной 0,2-0,5 мм без потерь на разбрызгивание присадочного металла при высокой производительности по площади наплавляемой поверхности. При наплавке деталей дугу зажигают между вращающейся с линейной скоростью свыше 500 мм/с деталью и неплавящимся электродом, установленным под острым углом к вектору линейной скорости детали. В зону горения дуги подают присадочную проволоку с постоянным осевым усилием, вращая ее вокруг своей оси. Присадочную проволоку подают под тупым углом 140-160o к вектору линейной скорости детали, обеспечивая постоянное ее прижатие к поверхности детали в зоне активного пятна электрической дуги. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к изготовлению и ремонту деталей машин, а именно к способам автоматической электродуговой наплавки поверхности деталей, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей цилиндрических деталей, а также для придания поверхности детали особых физико-механических свойств при их изготовлении.
Большинство деталей двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий современных сельскохозяйственных машин имеют износы в пределах 0,1...0,3 мм. Для ремонта этих деталей применяются различные способы электродуговой наплавки, которые в реальных условиях производства не позволяют получить толщину наплавки менее одного мм на сторону. При дальнейшей механической обработке излишне наплавленный металл нерационально переводится в стружку. Для экономного расходования наплавленного металла с учетом последующей механической обработки необходимо наплавлять слой толщиной 0,3...0,6 мм.
Известны различные способы наплавки, заключающиеся в том, что к наплавляемой детали и электроду подводят напряжение. Дуга, горящая между деталью и электродом, расплавляет участок наплавляемой поверхности детали и электрод, который по мере расхода подается в зону наплавки; расплавленный металл электрода сплавляется с металлом детали, кристаллизуется и образует наплавленный слой [Основы ремонта машин. Под ред. Петрова Ю.П. - М.: Колос, 1972, с. 220-265]. Эти способы наплавки дают удовлетворительные результаты при получении толщины наплавки 1,0...1,5 мм и более и в случае, если термическое воздействие процесса наплавки не сказывается отрицательно на свойствах детали. Однако при изготовлении и ремонте деталей часто требуется нанесение слоев толщиной в несколько десятых долей мм, например при восстановлении шеек валов под подшипники качения или при нанесении антикоррозионных покрытий на деталях типа штоки гидравлических цилиндров и т.п.
Известен способ наплавки, например, в среде защитных газов неплавящимся электродом [Петров Г.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов. - М.: Высшая школа, 1977, с.7, рис. 1.13б], при котором зажигают дугу между неплавящимся электродом и деталью, а присадочную проволоку подают в дугу или сварочную ванну, образующуюся на детали. Способ дает толщину наплавки более одного мм, кроме этого процесс обладает очень малой производительностью по площади поверхности, наплавляемой в единицу времени (около 20...30 мм2/с).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ электродуговой наплавки цилиндрических деталей [А.С. 599935. Способ электродуговой наплавки. Опубл. в Б.И., 1978, 12], при котором наплавляемая деталь вращается с повышенной скоростью 150...300 мм/с, а по касательной к поверхности автоматически подается электродная проволока. Непосредственно за зоной горения дуги к детали с небольшим усилием прижимается формирующий ролик, вращающийся от трения о деталь. Капли металла, образующиеся на конце электрода при горении дуги, сбрасываются на ролик и последним переносятся на поверхность детали и формируются роликом в тонкий слой. Способ дает повышенную производительность относительно аналогов, малую зону термического влияния на деталь (около 0,3 мм) и удовлетворяющую производство толщину наплавки - 0,5 мм.
Этот способ обладает следующими недостатками. Наплавляемые валики имеют подрез (резкий переход наплавляемого валика к поверхности детали), что приводит к образованию большого количества пор и раковин в зоне сплавления соседних валиков. В итоге появляется дефект вследствие крупно-капельного переноса электродного металла с электрода на ролик, а затем на деталь.
Другим недостатком процесса является использование электродных проволок малого диаметра 0,5...0,9 мм, которые для обеспечения процесса должны подаваться в зону дуги с высокой скоростью, около 1500 мм/с. Высокие скорости подачи проволоки требуют создания сложных, неудобных в эксплуатации механизмов для подачи проволоки.
Целью изобретения является повышение экономичности процесса наплавки путем обеспечения оптимальной толщины наплавки и уменьшения разбрызгивания и угара металла при сохранении высокой производительности процесса и высокого качества слоя.
Поставленная цель достигается тем, что в способе высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей зажигают дугу между вращающейся с линейной скоростью свыше 500 мм/с деталью и неплавящимся электродом, подведенным под острым углом к вектору линейной скорости детали, в зону горения дуги подают с постоянным осевым усилием присадочную проволоку, вращая ее вокруг своей оси под и тупым углом к вектору линейной скорости детали, обеспечивая постоянное прижатие к детали в активном пятне электрической дуги, причем тупой угол выбирают в пределах 140...160 градусов.
Таким образом, отличительными признаками изобретения являются:
1) подведение проволоки под тупым углом, 2) постоянное прижатие проволоки к детали, 3) прижатие проволоки в зоне активного пятна дуги на детали. Только совместное действие всех признаков дает положительный эффект изобретения.
При анализе патентной и технической литературы заявитель не обнаружил другого тождественного и эквивалентного заявляемому технического решения и поэтому полагает, что предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности "новизна". Кроме того, совокупность существенных признаков и достигаемый результат явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию "изобретательский уровень".
В обычных процессах дуговой сварки и наплавки на детали образуется сварочная ванна, т.е. некоторый объем жидкого металла, причем открытая поверхность сварочной ванны значительно превышает площадь активного пятна электрической дуги. Активное пятно дуги перемещается по поверхности сварочной ванны и не имеет определенного положения. В заявляемом процессе вследствие высокой скорости наплавки сварочная ванна отсутствует и активное пятно занимает определенное (в неподвижной системе координат, связанной со станиной станка) положение на детали, что создает возможность подведения присадочной проволоки в зону активного пятна дуги, т.е. в строго определенные температурные условия. Постоянное прижатие проволоки в зоне активного пятна обеспечивает расплавление конца проволоки и переход в жидком виде части металла проволоки в наплавляемый валик. В то же время, именно постоянный контакт проволоки с деталью обеспечивает дополнительно переход части металла проволоки в наплавляемый валик за счет трения конца электрода о деталь, т.е. механический перенос металла на деталь. Высокая скорость наплавки и присутствие между концом плавящейся проволоки и деталью прослойки жидкого металла с температурой, близкой к температуре кристаллизации (плавления) металла, создают особые условия трения конца проволоки о наплавляемую поверхность, способствующие формированию концом проволоки ровного и качественного наплавляемого валика.
Подведение проволоки под тупым углом обеспечивает необходимую механическую прочность на вылете, что также способствует формированию валика равномерного сечения. Кроме того, подведение проволоки под тупым углом обеспечивает саморегулирование процесса наплавки, например, в случае колебаний напряжения в электрической цепи. Так, при его уменьшении длина дуги уменьшается и активное пятно на детали удаляется от конца проволоки; последняя, продвигаясь вперед, восстанавливает относительное положение зоны контактирования проволоки и активного пятна дуги на детали.
Отличительным признаком, обеспечивающим положительный эффект изобретения, является постоянное прижатие проволоки к детали в зоне активного пятна дуги на детали. Эти признаки по имеющимся сведениям ранее неизвестны. Отличительный признак - подведение проволоки под тупым углом к вектору линейной скорости - в технике известен. Однако в известных технических решениях этот признак обеспечивает переход металла присадочной проволоки в сварочную ванну в виде капель. В заявленном процессе подача проволоки под тупым углом обеспечивает иной, неизвестный ранее, эффект, а именно - продольную устойчивость и механическую прочность присадочной проволоки на вылете мундштука.
Следующим отличительным признаком изобретения является подача присадочной проволоки под углом 140...160 градусов. Указанные пределы установлены экспериментально. В таблице приведены значения гребнистости наплавленного слоя, т.е. разности между минимальной и максимальной толщиной слоя, в зависимости от угла. При установке присадочной проволоки под углом менее 140 градусов нарушается продольная устойчивость присадочной проволоки на вылете и ухудшается стабильность процесса. С увеличением угла свыше 160 градусов уменьшается удельное давление проволоки на деталь, что уменьшает долю металла, переносимого с присадочной проволоки в наплавляемый валик за счет трения (намазывания), а это также ухудшает формирование валика - увеличивается его гребнистость.
Пример осуществления способа наплавки
Установка для осуществления способа электродуговой наплавки цилиндрических деталей включает следующие основные механизмы:
- серийный токарно-винторезный станок, служащий для осуществления вращения детали и обеспечения подачи;
- наплавочная головка, которая монтируется на суппорте токарно-винторезного станка. Наплавочная головка включает механизм дня придания присадке вращательного движения и осуществления постоянного осевого усилия поджатая присадки; на головке монтируется специальная горелка;
- аппаратура для обеспечения процесса наплавки: электрические щит и пульт управления, аппаратура для подачи аргона;
- выпрямитель сварочный, например ВДУ-1201.
Деталь укрепляют, например, в патроне токарного станка и вращают с линейной скоростью свыше 500 мм/с. Неплавящийся электрод, например, из вольфрама укрепляют на суппорте станка, электрически изолируя его от металла станка. Электрод устанавливают под острым углом ближе к прямой по отношению к вектору скорости, а также ось электрода относительно горизонтальной оси детали выбирают острым (25...35 градусов). Присадочную проволоку подают в вертикальной плоскости под тупым углом и в горизонтальной плоскости под острым углом к вектору линейной скорости детали. Узел подачи присадочной проволоки укреплен на суппорте станка и электрически изолирован от детали. Сварочное напряжение подведено к неплавящемуся электроду и детали.
Способ осуществляют следующим образом. Устанавливают необходимый режим наплавки и параметры, например, приведенные ниже. Источник питания электрической дуги - выпрямитель ВДУ-1201; характеристика выпрямителя - падающая; полярность - прямая; рабочее напряжение - 14...16 В; ток - 480...500 А; материал - сталь 45; диаметр - 60 мм; частота вращения детали - 3 об/с.
Вольфрамовый электрод диаметром 4 мм установлен на расстоянии 2 мм от детали; расход защитного газа аргона - 0,15 л/с.
Присадочная проволока марки Нп65Г диаметром 2 мм; осевое усилие F=10 H; подача суппорта станка S=0,5 мм/об.
Электрод установлен под прямым углом по отношению к вектору скорости. Угол между осью электрода и горизонтальной осью детали составляет 30 градусов. Угол между осью присадочной проволоки и вектором линейной скорости детали равен 150 градусов, этот угол в горизонтальной плоскости - 15 градусов.
Процесс наплавки протекает следующим образом. После включения вращения детали зажигают дугу между электродом и деталью. Дугу зажигают с помощью осциллятора или коротким замыканием дугового промежутка угольным электродом. Вследствие высокой скорости вращения детали столб дуги вытягивается в сторону вращения детали, удлиняясь до величины 5...8 мм, и принимает наклонное положение по отношению к вектору скорости детали. Дуга подплавляет поверхность детали на незначительную глубину, при этом сварочная ванна на детали не образуется. При включении подачи присадочной проволоки ее конец, скользя по поверхности детали, продвигается навстречу дуге в зоне активного пятна на детали. Здесь конец проволоки расплавляется, расплавленный металл присадки смешивается с подставленным металлом поверхности детали и концом присадочной проволоки, постоянно контактирующей с поверхностью детали, соскребается (сдвигается) с ненаплавленной поверхности детали в сторону наплавляемой, где и формируется наплавляемый валик. Формированию валика со стороны, обратной подаче, способствует угол между вектором линейной скорости детали и осью присадочной проволоки в горизонтальной плоскости. Таким образом, наплавляемый валик образуется как за счет кристаллизации жидкого металла присадочной проволоки и подплавленной поверхности, так и за счет механического переноса (намазывания) металла присадочной проволоки при ее трении о подплавленную поверхность детали. Учитывая, что еще не расплавившийся конец присадочной проволоки нагревается в процессе наплавки до температуры, когда сталь теряет механическую прочность, перенос металла присадки за счет трения оказывает существенное влияние на формирование наплавляемого слоя.
Расстояние между концом электрода и концом присадочной проволоки в процессе наплавки устанавливается определенным и автоматически поддерживается неизменным за счет комплексного действия геометрических и электрических параметров процесса, вследствие чего обеспечивается высокая стабильность процесса наплавки.
Указанный режим наплавки дает полное сплавление слоя с основой при толщине слоя 0,25 мм; время наплавки шейки длиной 25 мм приблизительно 28 с. Если присадку подогревать на вылете от дополнительного источника питания током I1= 180 A при U1=4 B, то толщина наплавки увеличивается до 0,5 мм. Изменением значений U1 и I1 можно получить промежуточные значения толщины наплавки.
Положительный эффект способа объясняется следующим. Экономия металла достигается за счет уменьшения толщины наплавки, а следовательно, и припуска на дальнейшую механическую обработку - шлифование. Предлагаемый способ наплавки дает минимальную шероховатость наплавленного слоя, что позволяет назначать припуск на последующую обработку (шлифование) в пределах 0,1...0,15 мм на сторону. При восстановлении деталей с малыми взносами предлагаемый способ наплавки дает экономию присадочного металла в 4...6 раз по сравнению со способом, принятым за прототип. Другая причина - уменьшение потерь металла на разбрызгивание и угар до 1...4%, поскольку присадочный металл переходит в наплавляемый валик непосредственно в точке контактирования проволоки с деталью, минуя столб дуги, тогда как в процессе-прототипе электродный металл проходит через дуговой промежуток, перегревается и частично сгорает.

Claims (2)

1. Способ высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей, при котором зажигают дугу между вращающейся с линейной скоростью свыше 500 мм/с деталью и неплавящимся электродом, подведенным под острым углом к вектору линейной скорости детали, а в зону горения дуги подают присадочную проволоку с постоянным осевым усилием, вращая присадку вокруг своей оси, отличающийся тем, что присадочную проволоку подают под тупым углом к вектору скорости вращения детали, обеспечивая ее постоянное прижатие к детали в активном пятне электрической дуги.
2. Способ высокоскоростной электродуговой наплавки по п. 1, отличающийся тем, что присадочную проволоку подают под углом 140-160o к вектору скорости детали.
RU2002127684/02A 2002-10-15 2002-10-15 Способ высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей RU2215624C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002127684/02A RU2215624C1 (ru) 2002-10-15 2002-10-15 Способ высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002127684/02A RU2215624C1 (ru) 2002-10-15 2002-10-15 Способ высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2215624C1 true RU2215624C1 (ru) 2003-11-10
RU2002127684A RU2002127684A (ru) 2004-04-10

Family

ID=32028249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002127684/02A RU2215624C1 (ru) 2002-10-15 2002-10-15 Способ высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2215624C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2266180C1 (ru) * 2004-04-05 2005-12-20 Челябинский государственный агроинженерный университет (ЧГАУ) Устройство для подачи вращающейся наплавочной проволоки

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU599935A1 (ru) * 1976-01-05 1978-03-30 Челябинский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства Способ электродуговой наплавки
RU2053068C1 (ru) * 1992-04-06 1996-01-27 Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе Способ дуговой наплавки в среде защитных газов
RU2087282C1 (ru) * 1995-02-21 1997-08-20 Башкирский государственный аграрный университет Способ восстановления изношенных поверхностей деталей машин
RU2143962C1 (ru) * 1997-03-25 2000-01-10 Шефель Владимир Викторович Способ восстановления наплавкой поверхностей катания
RU2159171C1 (ru) * 1999-05-26 2000-11-20 Курский государственный технический университет Способ дуговой двухслойной наплавки

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU599935A1 (ru) * 1976-01-05 1978-03-30 Челябинский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства Способ электродуговой наплавки
RU2053068C1 (ru) * 1992-04-06 1996-01-27 Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе Способ дуговой наплавки в среде защитных газов
RU2087282C1 (ru) * 1995-02-21 1997-08-20 Башкирский государственный аграрный университет Способ восстановления изношенных поверхностей деталей машин
RU2143962C1 (ru) * 1997-03-25 2000-01-10 Шефель Владимир Викторович Способ восстановления наплавкой поверхностей катания
RU2159171C1 (ru) * 1999-05-26 2000-11-20 Курский государственный технический университет Способ дуговой двухслойной наплавки

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2266180C1 (ru) * 2004-04-05 2005-12-20 Челябинский государственный агроинженерный университет (ЧГАУ) Устройство для подачи вращающейся наплавочной проволоки

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6781083B1 (en) Weld overlay system
CN110977109B (zh) 一种适用于超窄间隙的gtaw焊接系统及焊接方法
US9403233B2 (en) DC electrode negative rotating arc welding method and system
CN110923700A (zh) 一种钢表面涂层、制备方法及装置
CN101391331A (zh) 基于焊丝分流的双面电弧焊装置及焊接方法
CN108907414A (zh) 一种高熔敷效率高焊接速度双钨极tig窄间隙焊接方法
DK145074B (da) Fremgangsmaade til reparering eller renovering af slidte eller beskadigede drivaksler specielt propelleraksler
CN113941763A (zh) 一种采用粗焊丝的摇动/旋转电弧熔化极焊接方法
US3798406A (en) Process for welding metal coated sheet structures
US3966504A (en) Method and apparatus for thermochemical gas scarfing
RU2215624C1 (ru) Способ высокоскоростной электродуговой наплавки цилиндрических деталей
KR101242823B1 (ko) 인서트 칩, 플라즈마 토치 및 플라즈마 가공장치
RU2211123C1 (ru) Способ высокоскоростной аргонно-дуговой наплавки цилиндрических деталей
RU2356708C1 (ru) Способ высокоскоростной аргонно-дуговой наплавки цилиндрических деталей
WO2003066233A1 (de) Verfahren und spritzpistole zum lichtbogenspritzen
RU2640105C1 (ru) Способ гибридной лазерно-дуговой сварки
US6858813B1 (en) Weld overlay system
RU2053068C1 (ru) Способ дуговой наплавки в среде защитных газов
RU2815524C1 (ru) Способ плазменной сварки и наплавки
US4419563A (en) Rotary arc-welding method
RU81667U1 (ru) Устройство двухдуговой наплавки медного ведущего пояска
RU2815965C1 (ru) Способ плазменной наплавки и сварки комбинацией дуг
RU2380205C1 (ru) Устройство для высокоскоростной аргонодуговой наплавки цилиндрических деталей
RU2231431C1 (ru) Способ дуговой сварки деталей с большой разницей толщин
SU599935A1 (ru) Способ электродуговой наплавки

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041016