Способ изменения продольного профиля длиномерных деталей

17910 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 1 ТЕН Б ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ СТ(71) Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) А,Г. Дорошенко, Б,Л. Джумагалиев и , А.И, Егоров(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 496133, кл. В 23 К 29/00, 1974.(54) СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОДОЛЬНО. ГО ПРОФИЛЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ(57) Использование: ремонти восстановление изношенных деталей, Сущность изобретения: в области кривизны наплавляют Изобретение относится к способам ремонта и восстановления изношенных деталей, конкретно к способам правки балок из низкоуглеродистых сталей, Кроме того, оно может найти применение в машиностроении при изготовлении этих деталей.Известен способ правки металлйческих изделий нагревом путем поступательного перемещения электрической дуги вдоль зоны нагрева так, чтобы электрическая дуга одновременно с движением вдоль зоны нагрева перемещалась с постоянной линейной скоростью по окружности с диаметром, равным ширине зоны нагрева (а. с. М 288923; Г.М. Волынкин. Способ безударной . правки нагревом металлических изделий),Такая правка может быть применена для тонкостенны.( деталей (облицовки, крыльев автомобилей, деталей кабины и др.), но из-за высокой температуры дуги возможны повреждения деталей (прожоги, дополнительное коробление и др.).Кроме того, при правке этим способом не обеспечивается стабилизация формы де 51)5 В 23 Р 6/00, В 23 К 3 несколько параллельных сплошных полос металла, формируя из них слой до придания требуемой формы изделию, при этом каждую полосу формируют из двух сварочных швов, наплавляемых вдоль изделия от основания выпуклости к ее вершине, слойформируют, начиная с центральной полосы, длиной не более половины длины прогиба и дополнительных полос, которые выполйяют аналогичным приемом и располагают сим-" метрично относительно центральйой, причем дополнительные полосы накладывают с перекрытием до половины ширины предыдущих полос, при этом длина каждой дополнительной полосы короче предыдущей на 1013, 2 табл. талей. Поэтому данный способ неевозможно применить для правки рамных конструкций сельскохозяйственной техники, изготовленных из низкоуглеродистых сталей.Существует также способ термической правки сварных конструкций (а. с. М 1186318, Способ термической правки) путем нагрева деформированных участков деталей концентрйрованныМисточником тепла который перемещают по спирали. При правке выпуклости конструкцииего перемещаютот вершины выпуклости к ее основанию, а при правке аогнугости вотоснованиявог=нутости кее центру. Этот способ правки рекомендуется применять для удаления местных деформаций в листовых сварных конструкциях, преимущественнодля устранения бухтивности обшивок, облицовок и т. д. Для конструкций толстостенных и изготовленных из низкоуглеродистых сталей его невозможно применйть, так как это не предусмотрено в способе правки. Этот способ не предусматривает стабилизации формы детали, для создания больших оста 1791091 410 20 дующие недостатки лосу формируют из двух сварочных швов, 45 50 лосы накладывают с перекрытием до поло точных сжимающих напряжений в местах выпуклости или вогнутости их, например, закаляют; так какиз-за. высокой жесткости конструкций иэ толстостенных материалов для устранения деформаций нужны большие силовые воздействия.Наиболее близким по техницеской сущНости и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ изготовления металлических форм. Этот способ предусматриваетнаращйвание наплавкой слоя металла, состоящего йз нескольких параллельныхсплошных полос определенной толщины в зависимости от требуемой кривизны, По сравнению с вышеописанными аналогами способ-прототип имеет следующие преимущества; он применим для правки толстостенных изделий.Вместе с тем данный способ имеет слеа) Способ не предусматривает "операцию стабилизации формы детали послеее правки.б) Применить данный способ в производстве невозможно, так как нет режимов правки; не сказано, с какой стороны наплавлять металл, со стороны вогнутости или вь 1- пуклости, как влияют параметры наплавленного слоя на правку: ширина,длина, количество слоев (толщина наращенного слоя), материал наращенного металла, способ наплавки,Целью настоящего изобретения является повышение качества получения заданного профиля.Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе изменения продольного профиля длинномерных деталей, преимущественно балок, как и в прототипе, в области кривизны наплавляют несколько параллельных сплошных полос металла, формируя из них слой, до придания требуемой формы изделию.Способ отличается тем, что каждую понаплавляемых вдоль изделия от основания выпуклости к ее вершине, а слой формируют, начиная с центральной полосы длиной; не более половины длины прогиба, и дополнительных полос, накладываемых до завершения правки, прй этом дополнительные полосы выполняют аналогичным приемом и располагают симметрично относительно центральной, причем дополнительные повины ширины предыдущих полос, при этомдлина каждой дополнительной полосы короче предыдущей на 1013%.. Сопоставительный анализ- заявляемогорешения с прототипом показывает, что за 30 35 40 являемый способ отличается от известного тем, что йаплавку ведут со стороны выпуклости детали электродом, обеспечивающим наращивание самозакаливаемого металла, с целью правки и одновременно стабилизации формы детали, перемещением электрода вдоль изделия от основания к центру выпуклости, длиной полосы, не более половины длины прогиба, причем по мере наложения слоев (количество слоев зависит от величины прогиба детали), каждую последующую, дополнительную полосу делают на, 1013 О короче предыдущей и укладывают ее аналогично первой центральной полосе симметрично относительно нее, с перекрытием по ширине до половины ширины предыдущей полосы,Таким образом, предлагаемый способ соответствует критериям изобретения "новизна".Количество слоев наплавки зависит от величины прогиба детали и должно быть не более семи, ширина наплавки определяется шириной изделия. Ширина валика наплавки равна 23 диаметрам электрода, шаг наплавки должен обесйечивать перекрытие наращеннцх валиков,В результате такой наплавки происходит изгиб детали в сторону, противоположную первоначальному прогибу, т, е. правка изделия, Валики наращивают с перекрытием по всей ширине изделия до тех пор, пока прогиб на станет равным нулю, Если одного слоя наплавки для правки детали недостатоцно, наплавляют по первому слою второй, по второму - третьей ит. д., но не болеесеми слоев (табл, 1). Обычно одного - трех слоев достаточно для устранения прогиба у любой длинномерной детали сельскохозяйственной техники.Наплавка электродом, обеспечивающим наложение самозакаливаемого металла, имеющего следующий химсостав: С = =0,45.3,9; 53 = 0,32,5; Мп = 0,55,5; Сг = =3,529; Мо = 0,0.0,6; Т = 0,00,5: 8 = =0,0,5; Р = 00,04 обеспечивает не только правку детали, но и стабилизацию ее формьь Если не обеспечивать стабилизацию формй детали, то послеправки срабатывает эффект "памяти" металла и восстановленный прогиб может превысить исходный до правки, в некоторых случаях вдвое. Предлагаемый способ правки деталей осуществляется за счет создания управляемых сварочных деформаций. Сварочные деформации вызываются: неравномерным распределением температуры в сварочном изделии, литейной усадкой наълавМнйого металла; структурными изменениями металла в зоне воздействия дуги.5 10 15 го 25 30 35 40 45 50 55 Электродуговая сварка (наплавка) характеризуется быстрым разогревом небольшого объема металла, который при расширении оказывает давление на прилегающий к нему нагретый металл. Это давление возрастает с повышением температуры и вызывает деформацию изделия, в данном случае управляемую.После прекращения действия источника нагрева нагретые и наплавленные обьемы металла начнут охлаждаться и уменьшаться в объеме, при этом охлаждающийся металл восстанавливает свои упругие Свойства и, уменьшая свой объем, будут стягивать прилегающие слои металла, вызывая деформацию изделия. Как показал эксперимент (табл. 1) длина первого шва должна быть не более 1/2 прогиба, Наложение швов большей длины не оказывает влияния на деформацию изделия.Последующие валики накладь 1 ваются с обеих сторон первого валика одинаковой длины поочередно. Каждая пара швов должна быть короче предыдущей на 1013 О/, Наложение валиков должно идти от участка изделия с меньшей вогнутостью к участку с максимальной (большей) вогнутостью. Такой режим обеспечивает равномерную правку всего изделия. Если не выдерживать предложенный режим правки по длине швов(валиков), то возможен перегиб детали .в обратную сторону на участках с малымисходным прогибом, а.в зоне максимального первоначального изгиба изделия будет еще не выправлено, При петлевом движении электрода во время наложения валиков обеспечивается наибольший модельный прогрев детали и, следовательно, наибольшая управляемая деформация изделия и гарантийная температура под самозакаливание шва с целью фиксации формы деталипосле правки. Следует отметить, что металл электрода подается в сварочную ванну в жидком состоянии, При затвердевании этот металл, охлаждаясь, сокращается в объеме. Так как онуже органически связан с основным металлом, то его усадка, которую предусмат ривает основной металл, вызывает появление внутренних напряжений. Чем больше объем наплавленного металла, тем больше внутренние напряжения. Литейная усадка зависит, главным образом, от количества наплавленного металла. Однако, как показал эксперимент (табл. 1), количество слоевнаплавки при продольном положении швов должно быть не более семи с шагомнаплавки, обеспечивающим перекрытие валиков, Увеличение количества слоев более семи не оказывает влияния на деформацию детали, а следовательно, нецелесообразно. Нагрев металла до высоких температур и его последующее быстрое охлаждение вызывает в нем также структурные превращения, которые сопровождаются объемными изменениями, Изменение объемов вызывает в детали дополнительные деформации, хотя при сварке низкоуглеродистых сталей они и незначительные. Все перечисленные факторы, суммируясь, определяют окончательно деформацию изделия в данном случае при его правкЕ.Заявляемый способ правки длинномерных изделий из низкоуглеродистых сталей по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами1. Предусматривает неоднократную правку изделия.2. Способ предусматривает стабилизацию формы детали во время правки наложением валиков (швов) из самозакаливаемого металла. 3. Способ предусматривает режимы правки, что обеспечивает возможность егоприменения в производстве.Таким образом, существенными отличительными признаками, обеспечивающими положительный эффект изобретения являются: перемещение электрода во время на-. плавки с постоянной линейной скоростью, например, петлевым способом в направлении от основания к центру вогнутости, длина шва не более 1/2 длины прогиба, каждый последующий шов должен быть короче предыдущего на 10.13 О, количество слоев наплавки не более семи с шагом наплавки, обеспечивающим перекрытие наращенных валиков, наплавка должна осуществляться самозакаливаемым материалом.Эти признаки, по имеющимся сведениям, ранее не известны в области правки длинномерных изделий из низкоуглеродистых сталей. В целом совокупность указанных отличительных признаков, присущих предлагаемому техническому решению, обеспечивают достижение цели изобретения, По сведениям заявителя, данная совокупность отличительных йризнаков находящихся в функциональном единстве, предлагается впервые и в технике неизвестна, что дает основание считать предложенное техническое решение обладающим существенными отличиями.П р и м е р осуществления способа, Правке предлагаемым способом подвергалась балка (брус плуга ПНЛ-40) сечением 150 к 150 - 10 иэ стали 097 С длиной 7000 мм, Стрела прогиба до правки при установке балки на проверочной плите заме1791091 35 Таблица 1Влияние количества наплавленного металла на уменьшение прогиба детали Примечание Исследуемый параметр и ег состояниеющиеся факторы гиб детал мого ва длине Умен ьшае То жеНе уменьшает Все валики умен ьша гиб дет рвого сл прогиб граничение -Уменьшается То жеширина дета.умен ьшает а больше, чем ьныееньшает пробольше, чем есть слоев л Первый вали прогиб в 2 раз остал Первый слой ум гиб в два раза остальные шПрогиб деталиУменьшаетсяТо же рялась линейкой и составляла 15 мм на длине бруса 400 мм,После контроля на прогиб рассчитывали необходимое количество наплавляемыхваликов (швов) и слоев, подбирали марку 5электрода, которая бы обеспечивала наращивание при правке самозакаливэемогометалла, В качестве наплавочного материала был .выбран электрод марки ЭХ 9 С 2диаметром 4 мм. Количество наплавляемых 10валиков (швов) составляло шесть, а слоевтри (табл. 2), Правка наращиванием самозакаливаемого металла осуществлялась следующим образом,Псрвый валик (шов) наносился длиной 15200 мм от участка детали с меньшей вогнутостью к участку с максимальной вогнутость,о. Каждые последние валики наносилисьпопарно с перекрытием первого валика и вдальнейшемвсех предыдущих валиков. При 20этом они наращивались по обе стороныпредыдущих валиков одной длины. Последу,ощие валики наносились на 20 мм корочепредыдущих. Правка наложением сварныхшвов продолжалась до тех пор, пока прогиб 25детали не становился равным нулю. Поокончании правки проверялся прогиб. Твердость нарощенного металла составляла52,58. Правка балки осуществлялась в совхозе им, Дзержинского Кокчетавской области, где способ был внедрен в производствопри ремонте сельскохозяйственных машин,При правке был использован источник питанаплавляе тношении кпрогиба олее 1/4 длины олее 1/3 длины олее 1/2 длины длины прогиба ее 1/2 длиныпрогиба овый номер наплаво валикашва по рине детали; первый второйтретийседой овый номер наплавнного слоя: первый второй третий ния трансформатор ТС. Режим наплэвки: ток 180220 А, напряжение 2426 В, скорость наплавки 0,1 см/С.Эффективность предлагаемого способа правки балок из низкоуглеродистых сталей для ремонта сельскохозяйственных машин в условиях одного совхоза с площадью пашни 200025000 га составит 30000 руб. в год. Формула изобретения Способ изменения продольного профиля длинномерных деталей, при котором в области кривизны наплавляют несколько параллельных сплошных полос металла, формируя из них слой, до придания требуемой формы детали, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения качества получения заданного профиля балок, каждую полосу формируют из двух сварочных швов, наплавляемых одновременно вдоль изделия от основания выпуклости к ее вершине, а слой формируют, начиная с центральной полосы, длиной не более половины длины прогиба и дополнительных полос; накладываемых до завершения правки, при атом дополнительные полосы выполняют аналогично центральной и располагают симметрично относительно нее, причем дополнительные полосы накладывают с перекрытием до половины ширины предыдущих полос, а каждую дополнительную полосу выполняют короче предыдущей на 5 - 6,5/, с каждогоконца,1791091 10 Продолжейие табл, 1 зультаты правки Табли луга ПНЛИзменя едуемыи параметр и его состо- яние ся акторы ый номер наплавляемоговалика (шва):первыйвторойтретийчетвертыйпятыйшестойй номер наплавляемогослояпервыйвторойтретийВсего раняемого прогиба мм еличин рядк 1 Величина устраняемого прогиба,мморядковы Дорошенкотал Коррект оставительехред М,Мо Редак Орловска ал Заказ 8одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Пр 6 Тираж ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035; Москва, Ж, Раушская наб., 45