Наплавка гребных валов под флюсом
Содержание:
Введение.
Переоборудование токарных станков.
Гребной вал.
Механизм изнашивания поверхностей деталей.
Характеристика видов износа.
Наплавка металла.
Общая характеристика процесса наплавки.
Технологический процесс и техника наплавки деталей.
Автоматическая наплавка под флюсом.
Расчет наплавки под флюсом.
Подготовка к наплавке.
Требования ТБ при ремонте гребного вала.
Экономическая эффективность наплавки судовых гребных валов.
Литература.
Введение:
Автоматическая наплавка под флюсом стальных цилиндрических деталей судовых и портовых механизмов по винтовой линии широко применяется на промышленных предприятиях речного флота и регламентирована правилами Речного Регистра. Ежегодно на наплавку цилиндрических деталей этими предприятиями расходуется около 100 тонн электродной проволоки.
Как показало обследование ряда предприятий, режимы автоматической наплавки цилиндрических деталей на практике в большинстве случаев подбираются экспериментально, либо выбираются по данным отдельных литературных источников. Вместе с тем анализ литературы выявил значительные расхождения в рекомендуемых различными источниками значениях параметров режима. В результате применяемые на предприятиях режимы наплавки цилиндрических деталей зачастую не обеспечивают необходимой стабильности процесса наплавки, хорошего качества слоя наплавленного металла, а также достаточной производительности и экономичности процесса.
Отличными особенностями
большинства цилиндрических деталей
судов внутреннего плавания и
портовых механизмов являются относительно
небольшой диаметр и
В 1966 – 1970 годах на кафедре сварки судовых конструкций, машин и механизмов ЛИВТа был проведен ряд исследований по установлению влияния отдельных параметров режима автоматической наплавки под флюсом стальных цилиндрических деталей сплошного сечения на формирование слоя наплавленного металла и на нагрев наплавляемой детали.
В результате исследований была разработана методика, позволяющая произвести расчетных выбор схемы наплавки (однозаходная и двухзаходная) и расчетное определение параметров режима наплавки (шага Н и скорости Vн наплавки, числа оборотов детали, т.е. шпинделя наплавочной установки ny, скорости подачи электродной проволоки Vn,напряжения на дуге Uq и смещения электрода с зенита а), обеспечивающих хорошее формирование наплавленного слоя, высокие производительность, экономичность и качество наплавки, в зависимости от диаметра D наплавляемой детали, необходимого приращения его ∆D в результате наплавки и последующей обточки, а так же длины Lн надлежащего наплавке участка. Устанавливаемые расчетом по этой методике схема и значения параметров режима наплавки обеспечивают выполнение работы в каждом отдельном случае при наименьшем возможном расходе наплавочных материалов, электроэнергии и наименьших возможных отходах металла наплавленного слоя при его обточке.
Выполнение автоматической
наплавки цилиндрических деталей производится
на специальных наплавочных
Переоборудование токарных станков в наплавочные установки.
Для переоборудования токарно – винторезного станка в наплавочную установку необходимо располагать следующими данными:
- Таблица чисел оборотов n и величин подач Н станка;
- Таблицами скоростей подач Vn электродной проволоки, обеспечиваемых подающим механизмом сварочного полуавтомата, устанавливаемого на суппорте станка;
- Номенклатурой подлежащих наплавке деталей, с указанием их диаметров D, длин наплавляемых участков Lн и величин необходимых приращений диаметра ∆ Dпосле наплавки и последующей обточки.
Суммарное передаточное отношение i всех передач, необходимое для снижения оборотов токарного станка определяется по формуле:
i = 0,125 Dmax × nmin (1)
где: nmin – минимальное число оборотов токарного станка, об/мин;
Dmax – наибольший диаметр наплавляемых деталей, см.
Если диаметр подлежащим наплавке деталей превышает наибольший диаметр деталей, обрабатываемых над нижней частью суппорта, то высота центров может быть повышена путем установки подкладок под переднюю и заднюю балки.
Определенное по формуле передаточное отношение i может быть получено посредством одного или нескольких из следующих мероприятий:
- Установка червячного или цилиндрического редуктора;
- Проточка старых или изготовление новых шкивов;
- Замена электродвигателя на двигатель с меньшим числом оборотов.
Полученное путем
Число оборотов наплавочной установки определяется по формуле:
ny=nст/i1
(об/мин)
где: ny и nст – число оборотов установки и токарного станка.
Проверяется возможность удобной настройки установки на двухзаходную наплавку. При этом в диапазоне значений шага наплавки H=10÷ 20 мм, численно равным значениям подач установки, должна быть обеспечена возможность регулирования величин шага с интервалами ∆ Н не более 0,6 ÷ 0,8 мм без перенастройки гитары, что зачастую достигается включением звена увеличения шага. В отдельных случаях, при переоборудовании иностранных станков старых моделей кроме включения звена увеличения шага приходится заказывать другие шестерни для гитары или же подбирать специальную комбинацию из следующих шестерен.
Механизм подачи электродной проволоки должен обеспечить подачу проволоки со скоростями в диапазоне Vn= 75 ÷ 300 м/час (1,25 – 5,0 м/мин). Можно рекомендовать использование механизмов подачи специализированных головок типа А – 580 и А – 580М для дуговой выплавки под флюсом тел вращения или сварочных полуавтоматов типа ПШ – 5.
Приспособление для установки
подающего механизма
Емкость для флюса может быть установлена непосредственно на станке или подвешена над станком на специальной балке-траверсе.
После переоборудования станка должно быть составлено описание (паспорт) наплавочной установки.
Гребной вал.
Гребной вал — ось, вращающая
движитель, — гребной винт, гребные колеса
или крыльчатый движитель. Внутренний
конец гребного вала винтовою судна соединяется
с коренным валом двигателя непосредственно
или у многооборотных двигателей через
редуктор. Противоположный конец гребного
вала выводится за борт в кормовой части
судна ниже уровня воды и на него надевается
гребной винт. У одновинтовых судов дейдвудная
труба с гребным валом проходит через
специальное отверстие в ахтерштевне,
у двух- и четырехвинтовых — соответственно
по одной или по две дейдвудных трубы с
каждого борта по обе стороны ахтерштевня,
а у трехвинтовых — сквозь ахтерштевень
и по одной с каждой его стороны. Гребные
валы винтовых судов располагают: у одновинтовых
по линии диаметральной плоскости, у многовинтовых
параллельно ей.
У некоторых ледоколов, помимо кормовых,
имеются один-два носовых винта, служащих
не столько для тяги судна, сколько для
разрежения впереди себя ледяной каши,
зачастую сбивающейся в мощные массивы.
В этом случае гребной вал выводится в
подводной носовой части судна.
Гребной вал колесных судов располагается
горизонтально, перпендикулярно диаметральной
плоскости, причем оба конца выводятся
за противоположные борта на некоторой
высоте над водой. У колесных пароходов
гребной вал является концами коленчатого
вала и приводится во вращательное движение
непосредственно шатунами паровой машины
с горизонтально или несколько наклонно
расположенными цилиндрами. У колесных
теплоходов гребной вал соединяется с
валом двигателя обычно при помощи системы
зубчатых колес (редуктор).
Гребные валы достигают диаметра 1000 мм, длиной около 10 м и массой 50 тонн.
Обычно валы изготавливают из углеродистых сталей марок 35, 40, 45 и легированных
сталей марок 40ХН, 38ХГН, 38ХВА и др.
2. Механизм изнашивания поверхностей деталей.
Стандартной терминологии в области трения и изнашивания пока нет. Предложены следуюшие определения:
Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и его остаточной деформации и является основным фактором, ограничивающим срок службы оборудования, работающего в самых различных условиях.
Износ – результат изнашивания, проявляющийся в виде отделения или остаточной деформации металлов.
Интенсивность изнашивания – отношение величины износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или объему выполненной работы.
Относительная износостойкость - безразмерный показатель, характеризующий соотношение абсолютных величин износа двух материалов, из которых один принят за эталон.
Скорость изнашивания - отношение величины износа ко времени, в течение которого он возник.
Обычно вид изнашивания определяется условиями службы деталей. В ряде случаев одним и тем же внешним условиям эксплуатации могут соответствовать различные виды изнашивания.
Изнашивание осуществляется в результате взаимодействия рабочего органа машины или конструкции с сопряженной деталью или с обрабатываемой средой и зависит от следующих факторов: состава, структуры и свойств как материала, из которого изготовляется рабочий орган сопряженной детали или обрабатываемой среды, так и от внешних условий – температуры, давления, агрессивности среды.
Исследователями выдвигаются с разной степенью аргументированности гипотезы о механизме изнашивания. Они в основном включают предположение о том, что процесс изнашивания сводится к сумме большого числа элементов царапания или усталостного явления вследствие многократного пластического передеформирования одних и тех же участков рабочей поверхности. Процесс изнашивания рассматривается также, как образование на рабочей поверхности пластически выдавленных канавок; или как при изнашивании микрорельеф, структура и прочностные характеристики металла претерпевают необратимые изменения, в результате которых формируется своеобразное остаточное состояние поверхностных слоев после снятия нагрузки.
В любом случае при всех
условиях процесс изнашивания
Для того, чтобы отделить от монолитной детали некоторый микро или макрообъём, нужно затратить энергию, по крайней мере, равную величине энергии, необходимой для образования двух новых поверхностей соответствующей площади .
Энергия, расходуемая на разрушение, складывается из энергий необходимых на: упругую деформацию Еу, на вдавливание составляющих изнашивающей среды в метал Ев на глубину, равную средней величине износа за один цикл; образование трещины Е от ; энергии, соответствующей работе приложенного напряжения при раскрытии трещины Ерт и эффективной энергии образования новых поверхностей 2Еп : Ер = Еу + Ев+ Еот + Ер.т + 2Еп
Характеристика видов износа
Обычно вид изнашивания определяется условиями службы деталей. В ряде случаев одним и тем же внешним условиям эксплуатации могут соответствовать различные виды изнашивания.
По признаку основных явлений, обусловливающих эффект изнашивания, его можно объединить в следующие четыре главные группы: механический, молекулярно-механический, коррозионно-механический и кавитационный (рис. 1) .
По виду сред и условиям
работы пар трения выделяют механическое
изнашивание, абразивное изнашивание,
высокотемпературное
По механизму разрушения трущихся поверхностей различают следующие виды изнашивания: адгезионное, абразивное, при резании (зазоре, царапании), коррозионное, поверхностная усталость, ударное, кавитационно-эрозионное.
На практике редко встречаются случаи изнашивания по какому–либо одному из видов, приведенных выше. Обычно вид изнашивания определяется условиями эксплуатации деталей в сложных реальных условиях и по любой из известных классификаций может быть отнесен к нескольким из выделенных видов. В ряде случаев одним и тем же внешним условиям эксплуатации могут соответствовать различные виды изнашивания.
Рисунок 1 – Классификация основных видов изнашивания
Наплавка металла.
Наплавка металла — это нанесение металла на поверхность детали с помощью сварки.
По техническим признакам различают следующие виды наплавки:
- по степени механизации процесса — ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая;
- по способу защиты металла в зоне сварки — под слоем флюса, под расплавленной обмазкой электрода в вакууме и в защитном газе;
- по характеру протекания процесса — непрерывные и прерывные.
Сущность наплавки под слоем флюса состоит в том, что сварочная дуга, возникающая между электродом и изделием, защищается от окисления кислородом воздуха слоем расплавленного гранулированного флюса толщиной 20—40 мм. Флюс, поступающий в зону сварочной дуги, плавится под действием выделяемого ею тепла.
Принципиальная схема полуавтоматической электродуговой наплавки деталей под слоем флюса показана на рис. 2.
Сварочный ток от источника тока по проводам подводится к контактам, касающимся сварочной проволоки и медной шины, расположенной на патроне.
Для наплавки деталей под
слоем флюса выпускаются
Рис. 2. Схема установки для полуавтоматической электродуговой наплавки деталей под слоем флюса:
1 — патрон токарно-винторезного
станка; 2 — восстанавливаемая деталь;
3 — слой шлака; 4 — наплавленный
металл; 5 — флюс; 6 — электродная
проволока; 7 — контакт провода
от источника тока с
Общая характеристика процесса наплавки
Одной из важных отраслей современной сварочной техники является наплавка – нанесение расплавленного металла на поверхность изделия, нагретую до оплавления или до температуры надежного смачивания жидким наплавленным металлом. Наплавленный металл связан с основным металлом весьма прочно и образует одно целое с изделием. Толщина слоя от 0,5 до 10 мм и более. Это один из наиболее распространенных способов повышения износостойкости и восстановления деталей и конструкций.
Наплавка позволяет создавать биметаллические изделия, у которых высокая прочность и низкая стоимость сочетаются с большой долговечностью в условиях эксплуатации. Многократное повторное восстановление изношенных деталей во много раз уменьшает расход металла для изготовления запасных частей оборудования.
Путем наплавки на рабочей
поверхности изделия получаем сплав,
обладающий комплексом свойств - износостойкостью,
кислотоупорностью, жаростойкостью и
т.д. Масса наплавленного металла
не превышает нескольких процентов
от массы изделия. При ремонте
восстанавливаются
Увеличение стойкости важно, если от нее зависит работа того или иного агрегата, а его замена связана с простоем.
Дуговая наплавка в отличие от сварки развивалась гораздо медленнее. Ручная износостойкая наплавка открытой дугой известна с 20-х годов прошлого столетия, но ее промышленное применение ограничивалось коренными ее недостатками: низкой производительностью, высококвалифицированной рабочей силой, тяжелыми условиями труда, непостоянным качеством наплавленного металла, обилием различных дефектов.
Для наплавки наибольшее применение получила дуговая сварка плавящимся электродом.
Требования к качеству наплавленного металла строже чем к сварным швам. Наплавленный металл по свойствам должен существенно отличаться от основного металла. Часто в нем недопустимы поры, трещины и иные пороки, поэтому требования к нему строже, чем к сварным швам.
Автоматическая наплавка свободна от перечисленных недостатков и способствовала успешному ее внедрению.
Механизированная наплавка
– это непрерывность процесса,
которая достигается
Оптимальный состав наплавленного металла должен быть выбран с учетом особенностей его эксплуатации, а электродная проволока, флюс, термический режим наплавки – так, чтобы наплавленный металл обладал необходимым химическим составом и физическими свойствами.
Процессы наплавки применяются при ремонте и восстановлении первоначальных размеров и свойств изделий, изготовлении новых изделий с целью обеспечения надлежащих свойств конкретных поверхностей. При восстановлении наплавку обычно выполняют тем же металлом, из которого изготовлено изделие, однако это не всегда целесообразно. Иногда необходимо получить металл, отличающийся от металла детали, так как условия эксплуатации поверхностных слоев могут значительно отличаться от условий эксплуатации всего изделия. Изготовление изделия целиком из металла, который обеспечивает эксплуатационную надежность работы его поверхностей не экономно. Целесообразно изготавливать изделие из более дешевого, но достаточно работоспособного металла и только на поверхностях, работающих в особых условиях, иметь по толщине необходимый слой другого материала (применять биметалл). Это может быть достигнуто: поверхностным упрочнением (поверхностная закалка, электроискровая и другие виды обработки); нанесением тонких поверхностных слоев значительной толщины на поверхность (на низкоуглеродистую сталь нанесением бронзы, коррозионностойкой стали и др.)
Для успешного развития наплавки
промышленностью выпускается
Развитие наплавки направлено в первую очередь на полную механизацию трудоемких наплавочных работ за счет автоматической и полуавтоматической наплавки. Разрабатываются новые технологии.
Технологический процесс и техника наплавки деталей
Разработка рационального
технологического процесса восстановления
деталей оборудования с применением
наплавки является сложной задачей.
Для одной и той же детали можно
разработать несколько
Технологический процесс восстановления изношенных деталей методами наплавки включает следующие основные операции: дефектовку деталей и подготовку к их наплавке; наплавку; термическую и механическую обработку; контроль качества. Особенно тщательно нужно удалить продукты коррозии, загрязнения и остатки коррозионных сред. Простая промывка деталей растворителями — бензином, керосином, ацетоном, как правило, не обеспечивает полного удаления этих веществ из пор и поверхностных трещин. В процессе наплавки эти вещества начинают выгорать, что резко ухудшает качество наплавленного металла.
Для предприятий с большим объемом
наплавочных работ организуются
специальные отделения для
Поверхности смятые, наклепанные, неравномерно изношенные, имеющие задиры, трещины или эксцентрично изношенные должны быть механически обработаны перед наплавкой. Если на деталях, подлежащих наплавке, в процессе эксплуатации образуется накипь, например на деталях котлов и трубопроводов, запорной арматуре и т.п., то для ее удаления можно пользоваться одним из следующих составов: 1 кг кальцинированной соды и 0,5 л керосина на 10 л воды или 750-800 г едкого натра и 150 г керосина на 10 л воды. После промывки детали обдувают сжатым воздухом.
При повторном восстановлении деталей с дефектами в поверхностном слое необходимо полностью удалять наплавленные слои до основного металла, а также все трещины. Отверстия, пазы или канавки на наплавляемой поверхности, которые необходимо сохранить, заделывают медными, графитовыми или угольными вставками. Поверхности детали, которые необходимо предохранять от брызг и налетов оксидов, закрывают сухим или мокрым асбестом. Начинать наплавку подготовленных деталей можно только после того, как будут точно определены их ремонтные размеры, т.е. после окончательной обработки поверхностей сопряженных деталей.
Техника и режимы проведения процесса
наплавки должны обеспечивать: минимальное
проплавление основного металла
и перемешивание его с
Уменьшение глубины
Эффективным методом снижения доли
основного металла в
Рисунок 6 – Образование наплавленного слоя: а) – при небольшом шаге наплавки; б) – при малом шаге наплавки; в – ширина валика; t – шаг наплавки; с – толщина наплавленного слоя; h – глубина проплавления
При ручной и полуавтоматической наплавке электрод располагается под углом 70-75оС к поверхности детали. Уменьшение угла наклона и проведение наплавки углом вперед понижает тепловое воздействие на поверхность детали и глубину проплавления, позволяет получать более широкие и гладкие валики с меньшим усилением.
Наплавка цилиндрических и конических
деталей производится продольными
швами вдоль образующей изделия
и кольцевыми швами по винтовой линии.
Последний способ находит более
широкое распространение
При наложении валиков вдоль образующей трудно обеспечить равномерные шаг и толщину наплавленного слоя, возможно также искажение формы изделия при наплавке значительных участков поверхности с одной стороны детали. С целью предупреждения образования значительных остаточных деформаций валики необходимо наплавлять поочередно с разных сторон изделия, располагая их симметрично по диаметру. Для предупреждения образования трещин и уменьшения величины остаточных напряжений при наплавке массивных деталей применяется предварительный и сопутствующий подогревы до температуры 200-450°С. Чем больше жесткость детали и меньше пластичность наплавленного слоя, тем выше должна быть температура подогрева.
После наплавки изделия во многих случаях требуется проведение термообработки. Термическая обработка может применяться с целью изменения физико-механических свойств наплавленного слоя (например, закалка, отжиг) или с целью стабилизации структурного состояния и снятия внутренних напряжений (отпуск).
Термообработка деталей с
Механическую обработку

- Наплавка металла
- Наполеон армиясының талқандалуы және Еуропадағы бейбіт реттеу мәселелері
- Наполеон Бонапарт
- Наполеон Бонапарт
- Наполеон Бонапарт: государственный деятель, полководец, диктатор
- Наполеон Бонапарт: история личности
- Наполеон бонапарттың дипломатисы
- Написание программы по расчету аудиторной нагрузки на преподавателя
- Написать программу на языке VBA
- Написать программу "проверка памяти"
- Написать программу «Шифр Цезаря»
- Напитки брожения типа кваса на основе меда
- Напишите программу ,реализующую простой калькулятор
- Напівпровідникові наноструктури та перспективи їх використання