Расчет режимов наплавки в среде углекислого газа

Для восстановления поверхностей применяем наплавку в среде углекислого газа. Она получила большее применение, чем вибродуговая и успешно замещает в ряде случаев автоматическую наплавку под слоем флюса. Достоинства способа: меньшая по сравнению с флюсами стоимость углекислого газа, возможность наложения неудобных швов (вплоть до потолочных) сложной конфигурации, видимость сварочной ванны, более высокая производительность (на 25 - 30%), а также возможность, из-за малой зоны термического влияния, восстанавливать детали малого диаметра (начиная с 10 мм) и толщины (детали кабин и оперения тракторов и автомобилей).

Недостатком способа является склонность наплавленного слоя к образованию трещин и выгорание легирующих элементов. Причиной является разложение углекислого газа при высокой температуре на оксид углерода и атомарный кислород.

Для предотвращения этого явления применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца, кремния, хрома и других раскислителей: Св-08Г2С, Св-08ХГСМА, Св-15Х12НМВФБ.

Твердость слоя, наплавленного низкоуглеродистой проволокой марки Св-08Г2С, Св-12ГС составляет НВ 200-250, и проволоками с содержанием углерода более 0,3% (30ХГСА и др.) после закалки достигает 50 HRC.

Наплавочное оборудование: установки для дуговой наплавки УД-209, УД-609-06 "Ремдеталь", 01.06-081 "Ремдеталь" (для цилиндрических поверхностей), УД-609-04 "Ремдеталь" (для плоских поверхностей); сварочные полуавтоматы - А-547У, А-547Р; А-929С и универсальные полуавтоматы А-715, А-765 и А-1197, которые могут быть использованы также при наплавке под слоем флюса.

Выбираем наплавочную проволоку марки Нп-30ХГСА, наплавочное оборудование марки УД-209 "Ремдеталь" (для цилиндрических поверхностей). Скорость наплавки V_н, частоту вращения n, скорость подачи электродной проволоки V_np, шаг наплавки S и смещение электрода, толщину покрытия h, наплавляемого на наружные цилиндрические поверхности, определяют по формулам.

Силу тока определяют по эмпирической формуле

 

. (2.15)

Поверхность 1: А

Поверхность 2: А

Поверхность 3: А

Поверхность 4: А

 

Напряжение источника питания рассчитывают по формуле

 

 (2.16)

Поверхность 1: В

Поверхность 2: В

Поверхность 3: В

Поверхность 4: В

 

Шаг наплавки рассчитывают по зависимости

 

, (2.17), мм/об

 

где S - шаг наплавки, мм/об.

Смещение электрода l (в миллиметрах) определяют соответственно по зависимостям:

 

. (2.18)

Поверхность 1: мм

Поверхность 2: мм

Поверхность 3: мм

Поверхность 4: мм

 

Толщину покрытия, наплавляемого на наружные цилиндрические поверхности, определяют по формуле

 

, (2.19)

Поверхность 1: мм

Поверхность 2: мм

Поверхность 3: мм

Поверхность 4: мм

 

где h - толщина покрытия, мм; И - диаметральный износ детали, мм;

z - припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм.

Скорость наплавки определяют по формуле

 

, (2.20)

Поверхность 1: м/ч

Поверхность 2: м/ч

Поверхность 3: м/ч

Поверхность 4: м/ч

 

где V_н - скорость наплавки, м/ч;

_н - коэффициент наплавки, ( _н = 14 при наплавке постоянным током обратной полярности), г/А×ч;

I - сила тока, А;

h - толщина наплавленного слоя, мм;

S - шаг наплавки, мм /об;

 - плотность электродной проволоки ( = 7,85), г/см³.

Частоту вращения детали рассчитывают по формуле

 

, (2.21)

Поверхность 1: мин^-1

Поверхность 2: мин^-1

Поверхность 3: мин^-1

Поверхность 4: мин^-1

 

где n - частота вращения, мин^-1;

d - диаметр детали, мм.

Скорость подачи проволоки определяют по формуле

 

, (2.22)

Поверхность 1: м/ч

Поверхность 2: м/ч

Поверхность 3: м/ч

Поверхность 4: м/ч

 

где V_np - скорость подачи проволоки, м/ч;

d_пр - диаметр электродной проволоки, мм.

Норму времени определяют по формуле

 

Т_н = Т_о + Т_вс + Т_доп + Т_пз / N, (2.23)

Поверхность 1: Т_н= (0,921+2+0,292+16) /1=19,213 мин

Поверхность 2: Т_н= (1,857+2+0,386+16) /1=20,243 мин

Поверхность 3: Т_н= (0,656+2+0,266+16) /1=18,922 мин

Поверхность 4: Т_н= (4,929+2+0,693+16) /1=23,622 мин

 

где Т_о, Т_вс, Т_доп и Т_пз - соответственно основное, вспомогательное, дополнительное и подготовительно - заключительное время, мин;

N =1 - количество восстанавливаемых деталей в партии, шт.

Основное время рассчитывают по зависимости

 

Т_о =60 d L / 1000 V_н S, (2.24)

Поверхность 1: Т_о=60∙3,14∙50∙18/1000∙76,7∙2,4=0,921 мин

Поверхность 2: Т_о=60∙3,14∙55∙36/1000∙83,7∙2,4=1,857 мин

Поверхность 3: Т_о=60∙3,14∙45∙14/1000∙75,4∙2,4=0,656 мин

Поверхность 4: Т_о=60∙3,14∙65∙68/1000∙70,4∙2,4=4,929 мин

 

где L - длина наплавляемого покрытия, мм.

Вспомогательное время Т_вс принимают равным 2 мин.

Дополнительное время определяют по следующей формуле

 

Т_доп = (Т_о + Т_вс) К, (2.25)

Поверхность 1: Т_доп= (0,921+2) ∙0,1=0,292 мин

Поверхность 2: Т_доп= (1,857+2) ∙0,1=0,386 мин

Поверхность 3: Т_доп= (0,656+2) ∙0,1=0,266 мин

Поверхность 4: Т_доп= (4,929+2) ∙0,1=0,693 мин

 

где К - коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от суммы основного и вспомогательного, К = 0,1.

Подготовительно - заключительное время составляет 16 мин.