Дефектация деталей

При автоматической наплавке заданный режим почти не изменяется, поэтому в каждый момент времени расплавляется вполне определенное количество электродного металла и флюса. Это обеспечивает получение наплавленного металла, равномерного по химическому составу и свойствам.

Автоматическая наплавка под флюсом отличается высокой производительностью процесса. Коэффициент наплавки при автоматической наплавке под флюсом за счет более эффективного использования тепловой энергии в 1,5 раза выше, чем при ручной наплавке, и составляет                  14—15 г/А-ч.

В зависимости от величины сварочного тока производительность про-. цесса автоматической наплавки колеблется от 1,5 до 10 кг/ч. Наплавленный слой металла получается равномерным по толщине, что позволяет уменьшить припуск на обработку деталей после наплавки. Толщина слоя наплавленного   металла в зависимости от режима может быть получена в пределах от 0,5 до 5 мм и более.

При автоматической электродуговой наплавке, так же как и при ручной, возможно возникновение трещин и образование пор в наплавленном металле.

Возникающие при наплавке трещины бывают двух видов: кристаллизационные (горячие), образующиеся при температуре 1000—1300°С, и хрупкие (холодные), которые появляются при охлаждении детали до 200°С. Хрупкие (холодные) трещины образуются вследствие внутренних напряжений, возникающих при наплавке деталей. Уменьшить возможность их возникновения можно путем подогрева деталей перед наплавкой и медленным охлаждением после наплавки.

Причинами образования кристаллизационных (горячих) трещин являются растягивающие внутренние напряжения, возникающие в металле при охлаждении и образование прослоек жидкой эвтектики, которые ослабляют межкристаллизационные связи. Меры борьбы с этим видом трещин определяются причинами их возникновения и должны быть направлены на уменьшение внутренних напряжений и устранение эвтектических прослоек между кристаллами. Растягивающие внутренние напряжения в наплавленном металле могут быть уменьшены за счет подогрева детали перед наплавкой до температуры 250—400°С. Образование жидкой эвтектики по границам зерен можно уменьшить путем применения сварочной проволоки с минимальным содержанием углерода и серы, а также введением в состав проволоки и флюса веществ, содержащих марганец, алюминий и титан, которые связывают серу.

Основной причиной возникновения пор в наплавленном металле является проникновение в него водорода из влаги, содержащейся в гигроскопичном флюсе. Поэтому для уменьшения пористости наплавленного металла рекомендуется перед употреблением прокаливать флюс при температуре 300—350°С в течение 1—2 ч и вводить в состав флюса вещества, содержащие фтор и кремний, которые связывают водород.

Физико-механические свойства наплавленного металла при автоматической наплавке под флюсом в значительной степени зависят от выбора электродной проволоки и флюса. Наибольшее применение в авторемонтном производстве нашли электродные проволоки следующих марок: для наплавки деталей из малоуглеродистых сталей — св. 08, св. 08ГС и др.; для наплавки деталей из среднеуглеродистых и низколегированных сталей — пружинная проволока 2 кл., Нп-65, Нп-80, Нп-30ХГСА и др.

При автоматической наплавке применяют два вида флюсов: плавленые (АН-348А, АН-20, АН-30) и керамические (АНК-18, АНК-19).

Для получения наплавленного металла требуемого химического состава и свойств применяют следующие способы легирования: легирование через   электродную   проволоку,   легирование  через флюс, легирование через порошковую проволоку и комбинированный способ легирования.

При легировании через проволоку наплавку производят  высокоуглеродистой или легированной проволокой под плавленым     флюсом. Преимуществами этого способа являются: высокая точность легирования, равномерность наплавленного металла по составу и свойствам,   стабильность химического состава наплавленного металла при изменении  режима    наплавки. На рис. III. 4.6 показаны области изменения режимов наплавки, при которых обеспечивается постоянство химического состава наплавленного металла для различных способов легирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I — легирование через электродную проволоку, II — легирование через порошковую проволоку;          III — легирование через  флюс

 

Легирование наплавленного металла через проволоку получило наиболее широкое применение, несмотря   на   высокую стоимость и дефицитность легированной проволоки. При наплавке деталей высокоуглеродистой проволокой Нп-65 под флюсом АН-348А получают   наплавленный   металл   с   твердостью   НВ 280—300, а при наплавке проволокой Нп-ЗОХГСА   под   флюсом АН-20 твердость повышается до НВ 310—320. При легировании наплавленного металла через флюс наплавку производят малоуглеродистой дешевой проволокой (св. 08, св. 15) под слоем легированного керамического флюса. Этот способ легирования, несмотря на его экономические преимущества, не получил широкого применения вследствие большой неравномерности наплавленного металла по химическому составу и необходимости строго выдерживать режим наплавки (см. рис.  Ш.4.6).

При легировании через порошковую проволоку обеспечивается получение равномерного химического состава наплавленного металла. Наплавку производят порошковой проволокой, представляющей собой стальную трубку, полость которой заполнена шихтой, состоящей из смеси порошков графита, железа и ферросплавов. В качестве флюса при этом применяют плавленые флюсы АН-348А или АН-20. Изменяя состав шихты, можно получать в наплавленном металле требуемый химический состав и свойства. Недостатком этого способа легирования является дефицитность порошковой проволоки.

На авторемонтных предприятиях получил широкое применение комбинированный способ легирования наплавленного металла одновременно через проволоку и флюс. Так, при наплавке шеек коленчатых валов ЗИЛ-130 НИИАТ рекомендует применять пружинную проволоку 2 кл. с содержанием углерода 0,60—0,65% и флюс АН-348А с добавкой легирующих элементов (2,5% графита и 2% феррохрома в порошке). Твердость наплавленного металла при этом получают в пределах HRC 52—62 без термической обработки.

Режим автоматической наплавки под слоем флюса оказывает существенное влияние на производительность процесса, формирование валика наплавленного металла и его физико-механические свойства. Режим наплавки определяется следующими параметрами: диаметром электрода, напряжением дуги, силой сварочного тока, скоростью наплавки, скоростью подачи проволоки, вылетом электрода, шагом наплавки, смещением электрода с зенита.

Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от диаметра наплавляемой детали. При наплавке автомобильных деталей применяют проволоку диаметром 1,6—2,5 мм.

Сила сварочного тока оказывает большое влияние на глубину проплавления, размеры валика наплавленного металла и производительность процесса. С повышением силы тока увеличивается глубина проплавления основного металла, ширина и высота наплавленного валика, а также производительность процесса.

Силу тока выбирают в зависимости от диаметра электрода по специальным таблицам. Приближенно ее можно определить также по формуле I=110dЭ+10dЭ, где dЭ—диаметр электрода, мм.

При наплавке применяют обычно постоянный так обратной полярности.

Напряжение дуги связано с силой сварочного тока. Чем больше сила тока, тем выше должно быть напряжение дуги. С ростом напряжения дуги увеличивается ширина валика и уменьшается его высота. Чтобы получить хорошее формирование сварочного валика, напряжение дуги выдерживают в пределах 25—35 В. Скорость наплавки обычно выбирают в пределах 12—45 м/ч. С увеличением скорости наплавки уменьшается ширина наплавляемого валика и глубина проплавления.

Скорость подачи проволоки выбирают в зависимости от диаметра электрода и силы тока. Для электродов диаметром 1,6—2 мм при силе тока 140—360А скорость подачи проволоки изменяется в пределах 75—180 м/ч. Вылет электрода зависит от силы тока и устанавливается равным 10—25 мм. Шаг наплавки выбирают в зависимости от требуемой толщины слоя, а также от величины тока и напряжения в пределах 3—6 мм.

Смещение электрода с зенита в сторону, противоположную направлению вращения детали (см. рис. III.4.5), позволяет предупредить стекание металла и флюса. Особенно это относится к деталям малого диаметра. Смещение устанавливают в зависимости от диаметра детали. Для деталей диаметром от 50 до 150 мм оно должно быть в пределах 3—8 мм.

Оценивая автоматическую наплавку под флюсом как способ компенсации износа деталей при их восстановлении следует отметать следующие ее достоинства: высокая производительность процесса за счет применения больших плотностей тока и в 1,5 раза более высокий, чем при ручной сварке, коэффициент наплавки; экономичность процесса в отношении расхода электроэнергии (отсутствие потерь на излучение света и тепла) и электродного металла; возможность получения слоя наплавленного металла большой толщины (от 1,5 до 5 мм и более); равномерность слоя и небольшие припуски на последующую обработку; возможность получения за счет легирования наплавленного металла с необходимыми физико-механическими свойствами; независимость качества наплавленного металла от квалификации исполнителя; улучшение условий труда сварщиков за счет отсутствия ультрафиолетовых излучений.

К недостаткам этого процесса следует отнести: высокий нагрев детали: при наплавке; невозможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм из-за стекания наплавленного металла и трудности удержания флюса на поверхности детали; необходимость и определенную трудность удаления шлаковой корки; необходимость применения термической обработки наплавленного металла с целью повышения его износостойкости.

Наплавку под флюсом применяют при восстановлении шеек коленчатых валов двигателей, шлицевых поверхностей на различных валах, полуосей и других деталей автомобилей.

 

3. Восстановление коленчатых валов

 

Коленчатые валы (рис. IV.4.4) изготавливаются у двигателей ЗИЛ-130 из стали 45, HRC 52—62, у ЗМЗ-53 — из высокопрочного чугуна, HRC около 50, у ЯМЗ — из стали 50, HRC 524-62.

 

Изгиб коленчатого вала устраняют правкой его на прессе. Вал устанавливают на призмы крайними коренными шейками и, обеспечивая передачу усилия на среднюю шейку, перегибают его в противоположную сторону на величину, превышающую первоначальный прогиб примерно в 10 раз.

Увеличение длины шатунных шеек более допустимого размера ведет к выбраковке вала. Увеличение же длины передней коренной шейки компенсируют постановкой упорных шайб ремонтного размера. При длине шейки 32,64 мм вал бракуют.

Изношенные шпоночные и маслосгонные канавки восстанавливаются наплавкой с последующей обработкой до размера по рабочему чертежу.

Изношенные шейки под шестерню и ступицу шкива восстанавливают до размера по рабочему чертежу хромированием или наплавкой.

Износ шатунных и коренных шеек в пределах ремонтных размеров устраняется перешлифовкой под один из них. Для рассматриваемых двигателей уменьшение диаметра шеек при обработке под ремонтные размеры, происходит на величину 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 и 1,5 мм.

Шлифование шеек ведется на круглошлифовальных станках ЗА432 шлифовальными кругами для стальных валов Э46-60 СТ1-СТ25К, для чугунных — КЧ46СМ2-М25К размером ПП 900X30x305. Рекомендуемые режимы резания: скорость вращения шлифовального   круга 25—30 м/с,   коленчатого   вала 10 - 12 м/мин для шатунных шеек и 18—20 м/мин для коренных шеек, поперечная подача шлифовального круга 0,006 мм. При шлифовании необходимо выдерживать радиус галтелей и не увеличивать длину шатунных шеек.

Первоначально шлифуют коренные шейки после установки 
пала в центрах станка фланцем к задней бабке. Забитость центровых отверстий (устраняют проточкой фасок на токарно-винторезном станке с (использованием в качестве базовых поверхностей шейки под шестерню и наружного диаметра фланца. При шлифовании шатунных шеек вал устанавливают в центосместители, обеспечивая совмещение оси данной шатунной шейки с осью станка (радиус кривошипа 47,50±0,08' мм). Шлифо- 
вание ведут начиная с первой шейки; для шлифования следую- 
щих шеек вал поворачивают вокруг оси на соответствующий угол.

Все коренные и шатунные шейки должны иметь один ремонт- 
ный размер. На переднем противовесе коленчатого вала ставят 
клеймо с указанием ремонтных размеров коренных и шатунных шеек. Острые кромки фасок масляных каналов коренных и шатунных шеек притупляют шлифовальным конусным абразивным инструментом, используя пневматическую бормашинку.

Для получения необходимой шероховатости поверхности шеек их подвергают суперфинишированию на станке типа 2К34. Время обработки около 1 мин. Применяемые бруски: белый электрокорунд марки ЛОЗ-3 сечением 20X20 мм; для предварительного суперфиниширования твердость брусков С2РВ83-88, для окончательного С1РВ77-82.

Шейки валов, вышедшие за пределы последнего ремонтного размера, восстанавливают наплавкой под слоем флюса АН-348А проволокой Нп-ЗОХГСА с последующей нормализацией, проточкой шеек, упрочнением галтелей поверхностным пластическим деформированием, закалкой их ТВЧ, шлифованием и полированием   под   размер   рабочего   чертежа.

Применяют также наплавку под слоем легированного флюса (технология способа предложена НИИAT), после которой шейки коленчатого вала не требуют термической обработки. В этом случае легированный флюс используется при наплавке цилиндрической части шатунных и коренных шеек пружинной проволокой II класса 01,6 мм. Наплавку галтелей шатунных шеек производят электродной проволокой СВ-08 01,6 мм под обычным флюсом АН-348А. Рекомендуют следующие режимы наплавки цилиндрической части коренных и шатунных шеек: напряжение при холостом ходе 32—33 В, напряжение при наплавке 22— 24 В, сила тока 180—190 А, частота вращения вала 2,3— 2,4 об/мин при наплавке коренных шеек и 2,7 об/мин при наплавке шатунных шеек, шаг наплавки 4 мм/об, скорость подачи проволоки 1,9—2,0 м/мин, индуктивность — все витки дросселя РСТЭ-34. Галтели шатунных шеек наплавляют при следующем режиме: напряжение в режиме холостого хода и при наплавке и сила тока те же, индуктивность 5—7 витков дросселя РСТЭ-34, частота вращения вала 1,5 об/мин, скорость подачи проволоки 2,0 м/мин.