Способ многоэлектродной наплавки

. 5 О 1756054 А 1 5 В 23 К 9/04 ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР И КОМИТЕТМ И ОТКРЫТИЯМПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2(57) Использование: наплавка деталейверх него строения рельсового пути переменнойширины, Сущность изобретения: электродыже- располагают на некотором расстоянии одинот другого вдоль линии и.плавят в общую ина-сварочную ванну. Одну из кромок наплавляков: емого слоя формируют одним из крайних Вол- "электродов. Противоположную кромку фор мируют при послед 6 вательйомдобавлениипо одйому плавящемуСя: электроду через промежутки времени, равные Т = К б пг/гда Чн + й бэ/Чн, где К - 2 при 160 4 11600 э, дэ - диаметр электрода 1;2 ( бз ( 4 я на-мм; Чн - скорость наплавки, мм/с; п - поред.: рядковый номер включаемого электрода;а езиз- - угол непараллельно"тгй "кромок изделия,при этом каждый добавляемый электрод смещают вперед относительно предыдуще- ЙА-го электрода на Величину его диаметра. 1табл. 3 ил. 1(71) Ташкентский институт инженеролезнодорожного транспорта(54) СПОСОБ МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙПЛАВКИ О Изобретение относится к машиногстрое-, плавленного слоя, его высокую химическую нию при производстве и восстановлений де-: и структурную однородностьпри минимальтэлей машин и транспортных средств номиравномерномпроплавленииосновнометодоммногоэлектродной автоматической. го металла. Способ осуществим лишь для наплавкй и может быть использовано при" постоянной Ширины наплавленного слоя наплавке деталей верхнего строения рель-. при проплавлении постоянного числа элексового пути, например, крестовин стрелоч-тродов в общую ванну,ных переводов.Известен способ многоэлектродной ав-Наплавка этим способом слоя перементоматичЕской наплавки (Многоэлектродная ной ширины за один йроход невозможна. автоматическая наплавка под флюсом, - . Многопроходная - требует перекрытия ваТруды Всесоюзного научно-исследователь- ликов не менее чем на 15 мм, что снижает ского института железнодорожного транс- производительность труда, э возможные запорта, под ред, Н.П,Емельянова, вып.239 - шлаковки на стыке валиков; образуемая неТрансжелдориздэт, 1964, с.39), при котором ровная поверхностьувеличивают затраты ширина наплавленного слоя обеспечивает нэ вспомогательные операции - вырубку, хорошее формирование поверхности на- зачистку, подврку;гВместе с тем существует больюой кругдеталей переменной ширины, требующихвосстановления линейных размеров или упрочнейия наплавкой за один проход, Притакой наплавке обеспечивается высокаяпроизводительность наплэвочных работ,гарантируется отсутствие макродефектов ввиде трещин, неметаллических включений,химическая и структурная однородность,равномерность распределения механических характеристикв любых сечениях. Особое значение вйшеназвайное имеет принаплавке крестовин стрелочных переводов,замков железнодорожной автосцепки, лезвий плужных лемехов и т.д,Поэтому с целью йаплавки деталей переменной ширийы за один проход и обеспечения высокого качества наплавленного" металлапутем управления формировэниемсварочной ванны, одну из кромок наплавляемого слоя формируют одним из крайнихэлектродов многоэлектродной системы, эпротйвоположную кромку изделия формируютпри последовательном добавлении поодному плавящемуся электроду через промежутки времени, равныеК дэп,щиэтра. Ч.+ Чгде К 2 при 1601600 а;бз - диаметр электродов 1,2бэ. 4 мм;Чн - скорость наплавки,пав/с;о -порядковый номер включаемогоэлектрода:а - угол непарэллельностй кромок из- делия,при этом каждыйдобавляемый электродсмещают вперед относительно предыдущего на величину диаметраэлектрода.Использовэйие многоэлектродной наплавки с периодически изменяемым числомэлектродов и управление формироааниемзасчет смещения включаемых электродов,плавящихся в общей ванне, обеспечиваетгарантированное сплавление наплавленного слоя с изделием переменной ширины.При этом достигается высокая производительность и качество, устраняются макродефекты в виде трещин, неметаллическихвключений, гарантируется химическая иструктурная однородность; позволяющаяполучить высокие эксплуатационные свойства изделия,На фиг,1 представлена схема предлагаемого способа, вид в плане, где 1 - плавящиеся электроды; 2 - наплавляемое изделие переменной ширины; 3 - йогрэничная зона на участке включения очередного электрода;4 - фронтсварочной ванны без15 мещалась вдоль изделия по копиру на равном расстоянии от одной из образующих. Расстояние от крайнего электрода до кромки образующей находили эксперимен 20 тальноиустановили равным 2-м диаметрам 30 смещения электродов 351) п=2 дэ=О: 2) 0,5 п=23 бэ 3) п=2.;,3 бз Контроль за формированйем наплэвленно 40 валика от образующей изделия и точкой образовайия валика увеличенной ширины при щей является величина смещения электро дов Вь Несмотря на рост длины ванныв сувеличением тока от 200 до 1600 А и ростом числа электродов до 8 шт, периферийная часть наплавляемого слоя на каждом пограничном участке, соответствующем удалению крайнего электрода от кромки 55 образующей изделия на расстояние, большее двух диаметров электродов, формируется ступенчато с длиной ступени порядка 21 - 23 мм. 5 10 смещения электродов; 5 - фронт сварочной ванны со смещением электродов.На фиг.2 представлена схема предлагаемого способа, вид в сечении А, где 6 -включаемый электрод; 7 - ограждение сварочной ванны,П р и м е р. Проводилась многоэлектродная электродуговая наплавкэ сердечника крестовины железнодорожного перевода Р 50 марки 1/9. Сердечник ограждали двумя медными пластинами длиной 600 мм, толщиной 10 мм. Протяжеьгность наплавки от узкой части сердечника к широкой составила 500 мм, Многоэлектродная головка переэлектрода от его оси. Применяли порошковую проволоку,И 3,8 мм, расставленную по фронту с шагом 10 мм, Питание осуществляли постоянн"ыМ током обратной полярности от источника с жесткой характеристикой Напряжение составляло 32 В, сила тока на одич электрод - 200 А, скорость наг 1 лавки 12 м/ч. Наплавка велась под Флюсом АН, Наплавочная головка имела устройство дистанционного управления периодом включения электродов, Для получения сравнительных данных параллельно проводилйсь наплавки с различной величиной ГО СЛОЯ ПРОВОДИЛИ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ДЛИНЫ ПОграничного участка между точкой А Отрыва ьключенйи очередного электрода; Результаты проведенных исследованийпредставлены в таблице, Как видно из таблицы, определяющим фактором в сокращении расстояния между точкой А отрыва валика и кромкой образую175605456Смещение электродов на величийу расплава, зэполняЮщие собойучасток йе 0,5 и б,: ., сплошности найлавляемого слоя А - А 1, Анаприводит к существенному сакралогичное направленйе смеещениФ частиц щению границ пограничного слоя, э егоуд- . расплава будет наблюдаться в области осваивание, как видно из таблицы, 5 тальных электродов, но в степени, завися- обеспечивает пколйое слияние ванны рас-: ьцей отнэпряженнбсттймкагггнитногополя 1-гоплэва иего устранение, :. электрода в элементгетокга 1-гоэлектрода.Обнаруженное явление мгожно объяс- .Без вцдвгинутоговперед "эЛектроданить тем, что йри наплавке слоя металла, средние значений токов наотдельнгыэлерэвного ширийе наплавляемого изделия, 10 тродах и величинй йнднуцоируаемгыгх имимагвысокая температура в головной части вай- -. нитных полей будут близки междусобой, чтоны способствует максимальной концентра- - естественно приведеткквзгаимтномку уравноции плотности тока также в головной части,. вешиванию магнитных пблей и отсутствиюИдентичность граничных условий электри-" . . требуемого смещения расплава ческого й теплового полей обусловливает 15 При таком располбжении электродов вывод, что деформация температурного по- дуга замыкающего электрода обеспечивает ля будет аналогична деформации изотерми-не только более концентрированное тепло. ческих поверхностей, Известно также; что "вое воздействиегнэ метэолл.но и более инплотность тока по фронту многоэлектрод-". : тейсивное"злектлгродинамичетское ной системы зависит от взаимного располо воздействие и наряду с некоторым увеличе. жения электродов "и токоподводагк детали" ,. йием глубины проплэвления способствует и всетда больше на электРодах, Расопомлог-" г РостУРазмеРовгРаниц влааноНгьГЭтОгобъЯснЯ-женных йа минимальном расстоянии от не-"еттот факт, чтбточка Аотрытваграниц ванныго (направленйе наплавки принято на "приближается к выдвинутгомукэлектроду и токоподвод).:25 электродный мегталл," образуемый при плав- Естественно, что максимальное значе- " лении включаемого"элтекгтнрода"слйваегся с ние плотности объемйых электромагнитных: " : существующей ванной, не образуямениска, сифбудет достигаться нэ выдвинутом впе. Последнееобеспечивэет равномерноепро-ред электроде, имеющем наибольшую плот-плкэвление остновйого металлаикачествен-ность тока, Этим электродом в момент. ЗО ное формированиенаплавлоенноггослоя. включения очередного электрода является : В результате пригменления предлагаемозамыкающий по фронту, опережающий осго сйособа при наплавке крестовйн стреклочтальные на величину В = пс 1 Э;:;.: нь 1 х переводов Р 50 и Р 65 увеличиласьСхема образования обьемных электро-" .:пропускная способность железных дорог, магнитных сил в жидком металле показана тр 35 повысились скорости движейия поездов, на фиг,З, ток, текущий по дуговомупроме-"Экономический эффект от наплэвки г 1 о жутку йэ выдвинутом электроде, предста- -: сравнению с использованием йовых крестови.м в виде 1, а токи на остальных. вйн составил:электродах 1411. Исходя из представления Эр = (3-Зз) х Ар; об электромагнитном взаимодействии ли-" 40 где 31 - приведенная смтоимосоть базовой нейных токов, можйо опредкелйть направлен- крестовины за вычетомстоимости металлоние магнитного поля и образуемыхлома и снижения стоимлости на 15; Р 50 - электродинамйческих сйл. : -:248,89 рб; Р 65 - 363;88 рб.Определим нэпрэвленйе мэгнитнбгоы т .32 - затраты на восгстаноавлениеизнополя, индуцируемого токомвыдвинутогло 45 шенной крестовины 32 - -66,07 рб,электрода в столбе дуги и жидком металле: Ар - годовой обьем производствга прочетвертого электрода. дукции; Аг = 300 шт/год.Направление вектора напряженности Годовой экономичеСкий эффект для кре- магнитного поля выдвинутого вперед алекстовин Р 50 составил: трода Н в элементе тока дугового нромем" 50 Эг = (248,84 66;07)х 300 = 54846 рб, жутка четвертого электрода 14 б 34 приГодовой экономическийэффектдля кренаправлении тока 14 (фиг,З) будет совпадать стовин Р 65 составил: с вектором скорости наплавки Ч. Учитывая,:Эг = (363,88-66,07) х 300 = 89343 рб. что на элемент тока дуги длиной С, по кото- Оэнный расчет не учитывает экойомию рому течет ток силой 1, помещенный в маг-от увеличения скоростей движения поездов нитное поле напряженностью Н будет 55 и повышения пропускной способности додействовать сила Г 4 = СабЯа Н, направ- Рогленная в сторону выдвинутого электрода, в ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я ту же сторону будут смещаться и частицы Способ многоэлектродной наплавки;лрн котором алектроды раслолагакат на не.котором расстоянии один от другого вдоль линии и плавят в общую сварочную ванну от одного токоподвода, от л и ч а ю ц и й с я тем; что,:с целью наплавки деталей пере менной ширинй за один проход и обеспечения высокого качества наплавленного металла путем управления формированием сварочной ванйы, одну из крбмок йаплавленного слоя формйруют одним из крайних электродов многоэлектродной системы, а 10 противоположную кромку изделия формируют при последовательном добавлении поодному плавящемуся электродучерез промежутки времени, равйые Кбэп 1, п 1 бэ Т= + - ,/, Чгде К = 2 при 3 60 ( 1 ( 1600 а;б - диаметр электрода, 1,2бэ ( 4 мм; Ч, - скорость наплавки, мм/с;п - порядковый номер включаемого электрода,а- угол непараллельности кромок изделия, при этом каждый добавляемый электрод смещают вперед относительно предыдущего электрода на величину диаметра электрода.. Составитель В.МеликовТехред М,Моргентал Тираж Подписноеударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5