Упрочняющая обработка восстанавливаемых деталей

Язык труда и переводы:
УДК:
629.33.004.67
Дата публикации:
30 мая 2022, 12:49
Категория:
Инновационные технологии ремонта, реновации и восстановления в машиностроении
Авторы
Звягина Елена Юрьевна
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Платов Сергей Иосифович
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Аннотация:
Рассмотрены способы упрочняющей обработки восстанавливаемых поверхностей детали. Выявлены преимущества и недостатки представленных методов. Это является актуальной задачей в настоящее время. Предложен совмещенный способ, позволяющий использовать эффект лучшей упрочняющей обрабатываемости подогретого металла, что дает возможность сократить производственный цикл восстановления, повысить качественные показатели восстановленных деталей.
Ключевые слова:
ремонт, наплавка, упрочнение, восстановление изношенных поверхностей
Основной текст труда

В настоящее время существует множество способов восстановления изношенных деталей: механическая и слесарная обработка, сварка, наплавка, металлизация, хромирование, никелирование, склеивание, упрочнение поверхности деталей и восстановление их формы под давлением [1–3].

Как правило, после восстановления детали одним из способов ее подвергают механической или слесарной обработке, что необходимо для восстановления посадок сопряженных деталей, устранения овальности или конусности их поверхностей, обеспечения требуемой чистоты обработки. Механической и слесарной обработкой восстанавливают детали с плоскими сопрягаемыми поверхностями [3–5].

При ремонте оборудования сварку применяют: для получения неразъемных соединений при восстановлении разрушенных и поврежденных деталей, для восстановления размеров изношенных деталей и повышения их износостойкости путем наплавки более стойких металлов [1]. Автоматизированные процессы сварки и наплавки являются более совершенными и экономически эффективными по сравнению с ручными способами.

Поврежденные и изношенные детали можно восстанавливать давлением. Этот способ основан на использовании пластичности металлов, т. е. их способности под действием внешних сил изменять свою геометрическую форму, не разрушаясь. Детали восстанавливают до номинальных размеров при помощи специальных приспособлений, путем перемещения части металла с нерабочих участков детали к ее изношенным поверхностям. При восстановлении деталей давлением изменяется не только их внешняя форма, но также структура и механические свойства металла [6].

Наплавка широко применяется в тех случаях, когда трущимся поверхностям необходимо придать большую износоустойчивость [4].

Механическая обработка лезвийным и абразивным инструментом наплавленного металла с повышенной поверхностной твердостью и большим припуском на обработку из-за наличия выступов и впадин в местах перекрытия наплавляемых валиков является непроизводительным, трудоемким процессом, требующим большого расхода твердосплавных пластин резцов и шлифовальных кругов. В связи с этим весьма интересен вопрос использования тепла сварочной дуги при восстановлении деталей путем совмещения в одной технологической схеме процессов автоматической электродуговой наплавки под флюсом и упрочняющей обработки нанесенного слоя металла.

В настоящее время разработаны технологические методы восстановления поверхностных  слоев, позволяющие совмещать в единой технологической схеме операции наплавки, фрезерования и шлифования.

Наплавку, осуществляли пружинной проволокой второго класса под легированным флюсом. Высота наплавленного слоя составляла 1,5 мм. У поверхности наплавленный металл имеет структуру мелкоигольчатого мартенсита с остаточным аустенитом.

Наплавку производили на следующих режимах, в зависимости от диаметра детали, который изменялся в диапазоне от 50 до 300 мм: диаметр электродной проволоки от 1,4 до 4,0 мм; шаг наплавки от 3,5 до 5 мм/об; сила тока от 190 до 320 А; напряжение дуги от 20 до 30 В; скорость подачи проволоки от 1,3 до 4,5 м/мин.

Диаметр накатного ролика, твердостью HRC 60–64 ед. варьировался от 80 до 150 мм, ширина ролика от 12 до 18 мм, профильный радиус ролика составлял 7 мм. Накатку производили с усилием 10 кН.

Фрезерование детали осуществлять на следующих режимах при скорости резания V = 220–250 м/мин, глубина резания t = 0,5–1,0 мм, подача на зуб фрезы Sz= 0,1–0,15 мм/зуб. Температура наплавленного металла варьируется 500…900 °С, в зависимости от диаметра обрабатываемой детали.

Шлифование производили на скоростях 25–30 м/с, с глубиной резания 0,1–0,5 мм. Расстояние круга от сварочной дуги составляло 30 мм. Далее, по глубине, — структура сорбита с ферритом. Шлифование обработанного фрезой горячего наплавленного металла производили мягкими кругами, как в процессе его нанесения, так и после выключения сварочной дуги и отвода фрезы. Шлифование обработанной фрезой поверхности производили кругами 24A25ПМ37K5.

Шлифование наплавленного металла в холодном состоянии детали осуществляли кругами той же марки и на тех же режимах, что и при шлифовании горячего наплавленного металла. У деталей, шлифованных новым кругом, на поверхности имеются глубокие риски от зерен шлифовального круга.

Таким образом, более высокий класс шероховатости поверхности детали и большая стойкость шлифовального круга наблюдаются при обработке горячего наплавленного металла после прекращения горения сварочной дуги и отвода фрезы. Это объясняется уменьшением вибрации детали от фрезы и сварочной дуги.

Литература
  1. Мрочек Ж.А., Кожуро Л.М., Филонов И.П. Прогрессивные технологии восстановления и упрочнения деталей машин. Минск, Технопринт, 2000, 268 с.
  2. Бабич В.Е., Багрец Д.А., Белоцерковский М.А. и др. Актуальные проблемы прочности. В 2 т. Т. 2. Витебск, ВГТУ, 2018, 512 с.
  3. Федорова Л.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств резьбовых соединений сельскохозяйственной техники отделочно-упрочняющей электромеханической обработкой. Дис. докт. техн. наук. Москва, 2006, 341 с.
  4. Цирков П.А., Вялков В.Г., Глазунов С.Н., Варламова Л.Д. Способ восстановления электродуговой наплавкой изношенных поверхностей изделий, изготовленных из чугуна и стали. Заготовительные производства в машиностроении, 2020, т. 18, № 7, с. 333–335.
  5. Звягина Е.Ю., Огарков Н.Н., Полякова М.А., Сухова М.Д. Определение глубины и степени упрочнения поверхности прокатного валка при текстурировании его дробью. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2020, т. 63, № 9, с. 735–741. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-9-735-741
  6. Шекшеев М.А., Ширяева Е.Н. Формирование структуры наплавленного металла низко-углеродистой стали при различных технологических воздействиях. Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2021, т. 19, № 1, с. 42–47. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-1-42-47
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.