Способ автоматической электродуговой наплавки и установка для его осуществления

,1741998 9) .ЫЛ 23 К 9/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ большров иотечесва, рара,егрузных а ульдозерн твенного и отающих в осамосвалов, экскаваторыхлительных агрегатов импортного производстусловиях Крайнего Севераионов страны в связиаленностью от индустри большими объемами на работ наиболе й, предпочтительной дной является автомати ля северныхфической удх центров иочныхостраненномически выго геогра альны плав распр эконо ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ремонтно-механический завод Производственного объединения "Якутуголь" (72) Н,А.Чаусский, С.Н.Чакириди и Л.А.Галактионов(56) Наплавочные материалы стран-членов СЭВ, Каталог Междунар. ЦНТИ, 1979.Сварочное оборудование. Каталог- справочник. - Киев; Наукова думка, 1981.Ермаков С,В, Низкотемпературная абразивная износостойкость наплавленного металла деталей землеройных машин северного исполнения. УДК 621.791.02. 1983, с. 124 - 125.Установка УД 209.УХЛ 4 типа для дуговой наплавки, Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОКТБ института электросварки им. Е.О.Патона, АН УССР, 1983. Изобретение относится к сварочной технике, к способам автоматической электродуговой наплавки стальной или порошковой проволокой, а также порошковой лентой под слоем флюса и может быть использовано при восстановлении изношенных деталей машин. Преимущественная область использования - при восстановлении деталей машин, работающих в условиях совместного воздействия низких температур и ударных нагрузок, например деталей(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование; восстановление изношенных деталей машин. Сущность изобретения: неравномерное проплавление в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл, Периодически и одновременно увеличивают силу сварочного тока, напряжение сварки и скорость подачи присадочной проволоки на период 0,14-0,16 с. Устройство для наплавки плавящимся электродом снабжено пластиной с установленным на ней штоком, подпружиненным относительно нее, рычагом и кулачком. Мундштук выпол- ф нен составным из двух трубок, смежные концы которых шарнирно соединены с одной стороны со штоком, а с другой стороны - с рычагом, Рычаг установлен с возможностью взаимодействия с кулачком, а пластина, рычаг и кулачок закреплены на подающем механизме. 2 с,п.ф-лы, 10 ил.аЪческая наплавка стальной или порошковой проволокой, а также порошковой лентой открытой дугой или под слоем флюса, которая характеризуется высокой производительностью, возможностью получения слоев с необходимыми физико-механическими свойствами благодаря широкому легированию наплавленного металла, возможностью получения наплавленных слоев толщиной 0,8 - 10 мм.При работе деталей, наплавленных равномерным проплавлением, в условиях совместного воздействия низких температур и ударных нагрузок износ интенсифицируется вследствие появления сколов наплавленного слоя. Причиной скола наплавленного слоя является то, что в зоне сплавления наплавленного покрытия с основным металлом появляются микротрещины, которые, появляясь на различных участках зоны, переходят в одну общую трещину и происходит скол наплавленного слоя,Известно сварочное оборудование, в состав которого входит трубчатый мундштук, подающий механизм и кассета для присадочной проволоки.Однако на всех устройствах процесс наплавки производится равномерным проплавлением при номинальных элементах режима, т.е. при постоянных силе тока и напряжении дуги, Износостойкое наплавленное покрытие при этом равномерно ложится на поверхность изделия.В научно-исследовательской работе по результатам исследований механических свойств наплавленного металла на основе испытаний на твердость, динамическое царапание и ударный срез рекомендуется в условиях Крайнего Севера применять автоматическую электродуговую наплавку под флюсом порошковой проволокой ППАН 120, так как получаемый при этом тип наплавленного металла 18 Х 1 Г 1 М превышает остальные типы металлов, кроме ЗОХ 5 Г 2 СМ по комплексному критерию износостойкости, который составляет Км = =1,98 и по критерию технологической прочности который составляет Е = 4,22,Автоматическая электродуговая наплавка порошковой проволокой под флюсом не позволяет применять порошковую проволоку ПП-АН 122, при которой получаемый наплавленный металл ЗОХ 5 Г 2 СМ обеспечивает наибольшую износостойкость при отрицательных температурах и является намного прочнее, чем рекомендуемый тип металла 18 Х 1 Г 1 М, Комплексный критерий износостойкости данного металла 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 ЗОХ 5 Г 2 СМ составляет: Км 2 = 3,32; критерийтехнологический прочности Е 2 = 5,06.Однако при работе деталей, наплавленных автоматической электродуговой наплавкой под флюсом порошковойпроволокой ПП-АН 122, происходит скол наплавленного слоя по зоне сплавления. Отдельные трещины, возникающие в зонесплавления в результате совместного воздействия низких температур и ударных на-,грузок, переходят в одну общую трещину, врезультате наплавленный слой, не успев выработаться, либо отслаивается полностьюот изделия, либо появляются сколы частями.Наиболее близким является устройствоУД 209,УХЛ 4, которое выполняет наплавкунаружных цилиндрических поверхностейпорошковой проволокой под слоем флюса исодержит трубчатый мундштук, подающиймеханизм и кассету для проволоки,На устройстве УД 209.УХЛ 4 процесс наплавки производится только при номинальных элементах режима, т.е. при постоянныхсиле тока и напряжении дуги, при этом наплавленное покрытие равномерно ложитсяна поверхность изделия.Целью изобретения является получениенеравномерного проплавления в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл.Сущность изобретения заключается втом, что неравномерное проплавление в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основнойметалл получают путем периодического иодновременного увеличения силы сварочного тока, напряжения сварки и скоростиподачи присадочной проволоки на период0,14 - 0,16 с. Устройство для сварки плавящимся электродом снабжено пластиной сустановленным на ней штоком, подпружиненным относительно нее, рычагом и кулачком, мундштук выполнен составным из двухтрубок, смежные концы которых шарнирносоединены с одной стороны со штоком, а сдругой стороны - с рычагом, при этом рычагустановлен с возможностью взаимодействия с кулачком, а пластина, рычаг и кулачокзакреплены на подающем механизме,На фиг. 1 показано наплавленное покрытие с периодическими углублениями восновной металл; на фиг. 2 - осциллограмматока и напряжения, необходимых для обеспечения неравномерного проплавления; нафиг, 3 - падающая вольтамперная характеристика сварочного выпрямителя и вольтамперная характеристика дуги приноминальном режиме наплавки; на фиг. 4 -жесткая вольтамперная характеристикасварочного выпрямителя и вольтамперная15 20 25 30 1= .й О,35 40 50 55 характеристика дуги при номинальном режиме наплавки; на фиг. 5 - устройство для наплавки неравномерным проплавлением; на фиг, 6 - структурная схема подключения генератора импульсов и мундштука к наплавочной установке; на фиг, 7 - электрическая схема генератора импульсов, дающего периодическое кратковременное увеличение силы тока и напряжения дуги; на фиг, 8 -генератор импульсов, общий вид; на фиг. 9 10- переход вольтамперной характеристики сварочного выпрямителя в возрастающую при включении генератора импульсов и вольтамперная характеристика дуги в момент срабатывания мундштука сварочной головки; на фиг. 10 - переход жесткой вольтамперной характеристики сварочного выпрямителя в возрастающую при включении генератора импульсов и вольтамперная характеристика дуги в момент срабатывания мундштука сварочной головки.Неравномерное проплавление в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия 1 в основной металл 2 получают при автоматической электродуговой наплавке изделий, при которой заданную толщину износостойкого покрытия формируют в номинальном режиме наплавки при постоянных значениях тока, напряжения и скорости подачи присадочной проволоки путем периодического и одновременного увеличения силы сварочного тока, напряжения сварки и скорости подачи присадочной проволоки на период 0,14- 0,16 с,Устройство для осуществления способа состоит из трубчатого мундштука 3, подающего механизма 4, кассеты 5 для проволоки,пластины 6 с установленным на ней штоком 7, подпружиненным относительно нее, рычага 8 и кулачка 9, Мундштук 3 выполнен составным из двух медных трубок 10 и 11, смежные концы которых шарнирно соединены с одной стороны со штоком 7, а с другой стороны - с рычагом 8, при этом рычаг установлен с возможностью взаимодействия с кулачком 9. Пластина 6, рычаг 8 и кулачок 9 закреплены на подающем механизме 4. Мундштук 3 подключают к тиристорному преобразователю сварочного выпрямителя 12. К выпрямителю 12 подключают генератор 13 импульсов, соединенный со стабилизатором 14 напряжения.Устройство работает следующим образом,Генератор 13 импульсов настраивают на нужное время периода и время импульса. Временем периода называют время, при котором наплавку ведут в номинальном режиме при постоянных значениях тока,напряжения и скорости подачи присадочной проволоки, Временем импульса называют время, при котором увеличивают силу сварочного тока, напряжение сварки и скорость подачи присадочной проволоки. Время импульса или время действия пружины мундштука составляет 0,14-0,16 с. А время периода нужно. рассчитать для каждого типоразмера деталей для того, чтобы углубления износостойкого наплавленного покрытия в основной металл располагались в шахматном порядке и на оптимальном расстоянии друг от друга, близком к 30 мм. Так как известен диаметр детали, сначала рассчитывают длину окружности по форму- ле где К=3,14;О - диаметр наплавляемой детали,Затем определяют количество равныхчастей и, на которое можно разделить длинуокружности, чтобы расстояние между углублениями было оптимальным1и=30Для того, чтобы углубления располагались в шахматном порядке, расстояние Емежду ними рассчитывают1и+0,5Рассчитывают время периода1Тп= - ,Чигде Ч - скорость наплавки,Время периода задается переключателем Я и регулируется потенциометром Вз.Время импульса задается переключателемЯг и регулируется потенциометром Йз. Величина силы тока во время импульса задается потенциометром Рв. Трубки мундштуканаходятся в горизонтальном положении.Включают подающий механизм и начинается время периода, при котором заданнуютолщину износостойкого покрытия формируют в номинальном режиме наплавки припостоянных значениях тока, напряжения искорости подачи проволоки, В это времяустойчивое горение дуги обеспечивается вточках А и Б вольтамперной характеристикисварочного выпрямителя и вольтампернойхарактеристики дуги. При вращении кулачка9 рычаг 8 поднимает медные трубки вверх,Дойдя до максимальной точки вершины кулачка, рычаг 8 соприкасается с микропереключателем 15 (ЯВ) генератора импульсов,включает его и сразу после этого западает врезкую впадину на кулачке. Рычаг резкоопускается, опускает медные трубки и в этовремя присадочная проволока перемещает1741998 40 45 50 ся в зону наплавки с резко возрастающей скоростью. Сила тока в этом время резко возрастает, в результате в зоне сплавления образуется углубление покрытия в основной металл, В тот момент, когда рычаг включает микропереключатель 15 (ЗВ) генератора импульсов, напряжение увеличивается и подается на блок фазового управления. Генератор импульсов создает возрастающую вол ьтамперную характеристику сварочного выпрямителя в момент, когда надо получить в зоне наплавки углубление в основной металл, Пересечение возрастающей вольтамперной характеристики сварочного выпрямителя при включении генератора импульсов и вольтамперной характеристики дуги в момент срабатывания мундштука сварочной головки в точках В и Г обеспечивает устойчивое горение дуги во время импульса. Таким образом, срабатывающие одновременно генератор импульсов и мундштук обеспечивают периодическое кратковременное увеличение силы сварочного тока, напряжения сварки и скорости подачи присадочной проволоки, что обеспечивает получение неравномерного пропла аления в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл.Использование изобретения позволит исключить сколы наплавленного слоя в условиях совместного воздействия низких температур и ударных нагрузок и даст возможность применять для наплавки порошковую проволоку ПП-АН 122. Значительно повысится долговечность тяжело нагруженных и интенсивно изнашивающихся деталей ходовых устройств мощных агрегатов, работающих в условиях Крайнего Севера.формула изобретения 5 1. Способ автоматической электродуговой наплавки изделий, при котором заданную толщину износостойкого покрытия формируют в номинальном режиме наплавки при постоянных значениях тока, напря жения и скорости подачи присадочной,проволоки,отл ичаю щийся тем,что, с целью получения неравномерного проплавления в виде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в 15 основной металл, во время образования углублений периодически и одновременно увеличивают силу сварочного тока, напряжения сварки и скорость подачи присадочной проволоки на период 0,14 - 0,16 с.20 2. Установка для автоматической электродуговой наплавки плавящимся электродом, содержащая трубчатый мундштук, подающий механизм и кассету для проволоки, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью 25 получения неравномерного проплавления ввиде периодических углублений износостойкого наплавленного покрытия в основной металл, она снабжена пластиной с установленным на ней штоком, подпружи ненным относительно нее, рычагом и кулачком, мундштук выполнен составным из двух трубок, смежные концы которых шарнирно соединены с одной стороны со штоком, а с другой стороны - с рычагом, при этом рычаг 35 установлен с возможностью взаимодействия с кулачком, а пластина, рычаг и кулачок закреплены на подающем механизме,