RU2078655C1

RU2078655C1 - Method and welding apparatus for weld deposition onto thin-wall members of objects

Info

Publication number: RU2078655C1
Application number: RU94015119A
Authority: RU
Inventors: И.И. Столяров; Ю.К. Топчий
Original assignee: Акционерное общество "Пермские моторы"
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1997-05-10

Abstract

FIELD: recovery of worn blade surfaces. SUBSTANCE: in proposed method, filler wire is used, and welded metal and welding bath are affected by crystallizer, which is placed from the side of welding bath bottom and from the blade side surface at a distance equal to 0.1-0.5 diameter of filler wire. Crystallizer is conferred to the reciprocation relative to blade side surface with amplitude 0.01-0.3 mm and frequency 10-50 Hz. Method is implemented with a device containing balancing level with its middle part pivotally connected to mount 2. One end of balancing level 1 is connected with mobile core 3 inserted into coil 4 mounted on mount 2, and the second end balancing level is provided with crystallizer 5. The latter and coil 4 are spring-loaded in relation to balance level 1. Coil 4 is supplied with current with controlled pulse frequency. Core 6 of coil 4, immovable in relation to balance level 1, may be installed in various positions through varying distance of crystallizer 5 to blade surface under welding. Stops 7 and 8 confine approach of crystallizer 5 to blade surface, to welded parts 9, and filler 10 located under welding burner 11. EFFECT: improved procedure. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сварке, в частности к способам восстановления изношенных лезвийных поверхностей, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. The invention relates to welding, in particular to methods for restoring worn blade surfaces, and can be used in various sectors of the economy.

Известен способ изготовления сварных соединений, при котором осуществляют горячее пластическое деформирование металла шва с одновременным воздействием на металл шва статической и ударной нагрузкой (а.с. СССР N 789258 B 23 K 28/00; B 23 K 37/06). There is a known method of manufacturing welded joints, in which hot plastic deformation of the weld metal is carried out with simultaneous impact on the weld metal with static and impact load (AS USSR N 789258 B 23 K 28/00; B 23 K 37/06).

Известен способ сварки жаропрочных сплавов, в котором для увеличения скорости охлаждения и регулирования схемы кристаллизации, охлаждение осуществляют путем подачи двух струй газа (а.с. СССР N 414066, B 23 K 9/16, 1971). A known method of welding heat-resistant alloys, in which to increase the cooling rate and regulate the crystallization scheme, cooling is carried out by supplying two jets of gas (AS USSR N 414066, B 23 K 9/16, 1971).

Недостатком известных технических решений является большие припуски под механическую обработку, возможно залипание кристаллизатора. Эти способы не позволяют обеспечить качественную наплавку лезвийных поверхностей и получение требуемой формы наплавленного валика, особенно в труднодоступных местах наплавки, например, расположенных внутри корпуса. A disadvantage of the known technical solutions is the large allowances for machining, sticking of the mold is possible. These methods do not allow for high-quality surfacing of the blade surfaces and obtaining the desired shape of the weld bead, especially in hard-to-reach areas of surfacing, for example, located inside the body.

Известен способ формирования сварочной ванночки при помощи неподвижного кристаллизатора (а.с. СССР 572346, B 23 K 9/16, 1977); известен способ изготовления сварных соединений горячим и холодным пластическим деформированием (а.с. СССР 789258, B 23 K 28/00). A known method of forming a weld pool using a stationary mold (A.S. USSR 572346, B 23 K 9/16, 1977); A known method of manufacturing welded joints by hot and cold plastic deformation (AS USSR 789258, B 23 K 28/00).

В известных способах общим является расположение сварочной ванночки на кристаллизаторе, который является формообразующей площадкой. Кристаллизаторы практически не оказывают влияния на форму наплавляемых участков. In the known methods, it is common to place the weld pool on the mold, which is the forming site. Crystallizers have practically no effect on the shape of the deposited areas.

Наиболее близким по технической сущности является способ дуговой наплавки неплавящимся электродом, включающий подачу присадочной проволоки к изделию, формирование сварочной ванночки, кристаллизацию присадка с помощью кристаллизатора (а.с. СССР 1540981, B 23 K 9/16, 1987, 07.02.90). The closest in technical essence is the method of arc surfacing with a non-consumable electrode, including the filler wire feeding to the product, the formation of a weld pool, the crystallization of the additive using a crystallizer (AS USSR 1540981, B 23 K 9/16, 1987, 07.02.90).

При использовании этого способа подвижный вращающийся кристаллизатор препятствует растеканию сварочной ванночки, служит теплоотводящим элементом. В предлагаемом техническом решении кристаллизатор воздействует на сварочную ванночку и формирует наплавляемый валик. Кристаллизатор в процессе наплавки практически не нагревается, но при перемещении его и наплавляемой детали кристаллизатор интенсивно изнашивается из-за возникающих сил трения, так как находится в постоянном контакте с кристаллизирующимся металлом. When using this method, a movable rotating mold prevents the spreading of the weld pool, serves as a heat sink element. In the proposed technical solution, the mold acts on the weld pool and forms a weld bead. The mold practically does not heat up during the surfacing process, but when moving it and the deposited part, the mold wears out intensively due to frictional forces, since it is in constant contact with the crystallizing metal.

Цель изобретения разработка способа и устройства, обеспечивающих возможность наплавки лезвийных поверхностей в труднодоступных местах с минимальными припусками под обработку с высоким качеством наплавленного слоя при наплавке различных материалов с сечением наплавленного валика вытянутым в направлении лезвия, а также уменьшение износа кристаллизатора и экономия металла. The purpose of the invention is the development of a method and device that allows surfacing of blade surfaces in hard-to-reach places with minimal machining allowances with high quality of the deposited layer during surfacing of various materials with a weld bead cross section elongated in the direction of the blade, as well as reduction of mold wear and metal saving.

Цель достигается тем, что наплавку ведут в импульсном режиме со свободно-принудительным формированием жидкой сварочной ванночки с частотой 10-50 Гц и амплитудой воздействия 0,1-0,3 мм с боковой стороны лезвия кристаллизатором, осуществляющим возвратно-поступательное перемещение по отношению к боковой поверхности лезвия, с отводом кристаллизатора от нее на 0,1-0,5 диаметра присадки, а также перемещение вместе со сварочной ванночкой в момент контакта с ней и изменение направления при прерывании контакта кристаллизатора со сварочной ванночкой, при этом устройство для восстановления наплавкой лезвийной поверхности содержит опору, сварочную горелку, кристаллизатор, коромысло, середина которого шарнирно соединена с опорой, один конец коромысла связан с сердечником, входящим в соленоид, закрепленный на консоли опоры, а второй снабжен кристаллизатором, при этом кристаллизатор и соленоид подпружинены по отношению к коромыслу, причем соленоид подключен к источнику питания с регулируемой частотой импульсов тока, а рабочая поверхность кристаллизатора выполнена в виде части эллипсоида, определяемого по формуле

где x, y значения осей координат;
a большая полуось эллипса;
b малая полуось эллипса;
c малая полуось эллипса;
h высота части эллипсоида
(см. М.Я. Выгодский, Справочник по высшей математике, М. Наука, 1966, с. 205, черт. 190).The goal is achieved in that the surfacing is carried out in a pulsed mode with free-forced formation of a liquid weld pool with a frequency of 10-50 Hz and an amplitude of action of 0.1-0.3 mm from the side of the blade with a mold that reciprocates with respect to the side the surface of the blade, with the mold taking away from it by 0.1-0.5 of the diameter of the additive, as well as moving along with the welding bath at the moment of contact with it and changing direction when the contact of the mold with the welding bath is interrupted, At the same time, the device for reconstructing the blade surface by surfacing contains a support, a welding torch, a mold, a rocker, the middle of which is pivotally connected to the support, one end of the beam is connected to the core entering the solenoid mounted on the support console, and the second is equipped with a mold, while the mold and the solenoid is spring-loaded with respect to the beam, and the solenoid is connected to a power source with an adjustable frequency of current pulses, and the working surface of the mold is made as part of an ellipsoi yes, determined by the formula

where x, y are the coordinate axes;
a semimajor axis of an ellipse;
b minor axis of the ellipse;
c minor axis of the ellipse;
h the height of the ellipsoid part
(see M.Ya. Vygodsky, Handbook of Higher Mathematics, M. Nauka, 1966, p. 205, devil. 190).

Способ дуговой наплавки неплавящимся электродом кромок кольцевого изделия состоит в том, что кристаллизатор устанавливают при лезвийную поверхность с зазором, который обеспечивает при наплавке необходимый припуск наплавленного металла для механической обработки после наплавки, конец присадочной проволоки подают к наплавляемому участку, включают сварочный ток, создают сварочную ванночку. The method of arc surfacing with a non-consumable electrode of the edges of the annular product is that the mold is installed at the blade surface with a gap that provides the necessary allowance for surfacing of the weld metal for machining after surfacing during welding, the end of the filler wire is fed to the weld section, the welding current is turned on, and a weld pool is created .

Наплавку острых кромок лезвий выполняют преимущественно в импульсном режиме на малых токах во избежание пережога кромок. Длительность горения основной дуги выбирают в пределах 0,2-0,5 с. Surfacing of sharp edges of the blades is carried out mainly in a pulsed mode at low currents in order to avoid burnout of the edges. The duration of burning of the main arc is selected within 0.2-0.5 s.

В процессе наплавки для увеличения растекаемости сварочной ванночки в направлении вершины лезвия и в сторону присадки на сварочную ванночку воздействуют кристаллизатором. In the process of surfacing to increase the spreadability of the weld pool in the direction of the top of the blade and in the direction of the additive, the mold is applied to the weld pool.

Однако за один цикл воздействия удержать ванночку в расплющенном состоянии до начала ее кристаллизации не удается. Необходимо осуществить 2-5 контактов с кристаллизатором. Кристаллизатор совершает возвратно-поступательное движение по отношению к лезвийной поверхности и воздействует на сварочную ванночку; при этом в момент контакта с ней одновременно перемещается с наплавляемой поверхностью. Сварочная ванночка формируется вытянутой в направлении вершины лезвия (расплющенной). However, for one cycle of exposure, it is not possible to keep the bath in a flattened state before crystallization begins. It is necessary to make 2-5 contacts with the mold. The mold reciprocates with respect to the blade surface and acts on the weld pool; at the same time, at the moment of contact with it, it simultaneously moves with the surfaced surface. The weld pool is formed elongated towards the top of the blade (flattened).

Минимальную частоту возвратно-поступательного движения инструмента ограничивают 10 Гц, амплитуду колебаний ограничивают 0,3 мм. Увеличение амплитуды колебаний приводит к выплеску ванночки. The minimum frequency of the reciprocating movement of the tool is limited to 10 Hz, the amplitude of the oscillations is limited to 0.3 mm. An increase in the amplitude of the oscillations leads to a splash in the bath.

При недостаточной растекаемости ванночки повышают частоту воздействия на нее, одновременно уменьшая амплитуду колебаний кристаллизатора до 0,01 мм. Меньшая амплитуда колебаний затрудняет перемещение кристаллизатора вдоль наплавки. With insufficient spreadability of the bath, the frequency of exposure to it is increased, while reducing the amplitude of the mold vibrations to 0.01 mm. A smaller amplitude of oscillations makes it difficult to move the mold along the surfacing.

Повышение частоты колебаний свыше 50 Гц не дает существенного улучшения формирования наплавляемого валика. Максимально допустимое удаление кристаллизатора от вершины наплавляемого лезвия не должно превышать 0,5 диаметра присадочной проволоки. Ограничение обусловлено возможностью заклинивания присадочной проволоки между кристаллизатором и наплавляемой поверхностью. An increase in the oscillation frequency above 50 Hz does not give a significant improvement in the formation of the weld bead. The maximum allowable removal of the mold from the top of the deposited blade should not exceed 0.5 diameter of the filler wire. The limitation is due to the possibility of jamming of the filler wire between the mold and the weld surface.

Известно устройство для дуговой сварки, содержащее сварочную горелку, пружину и соленоид (а.с. СССР N 448097 B 23 K 9/16; B 23 K 37/06). A device for arc welding is known, comprising a welding torch, a spring and a solenoid (AS USSR N 448097 B 23 K 9/16; B 23 K 37/06).

Способ реализуется с помощью устройства, показанного на чертеже. The method is implemented using the device shown in the drawing.

В известном устройстве невозможно обеспечить наплавку лезвийных поверхностей в труднодоступных местах и высокое качество наплавки, увеличенный износ кристаллизатора, большой расход металла. In the known device it is impossible to provide surfacing of the blade surfaces in hard-to-reach places and high quality surfacing, increased wear of the mold, high metal consumption.

Устройство содержит коромысло 1, середина которого шарнирно соединена с опорой 2. Один конец коромысла 1 соединен с подвижным сердечником 3, входящим в соленоид 4, установленный на опоре 2, а второй снабжен кристаллизатором 5. Кристаллизатор 5 и соленоид 4 подпружинены по отношению к коромыслу 1. Соленоид 4 подключен к источнику питания с регулируемой частотой импульсов тока. Неподвижный по отношению к коромыслу 1 сердечник 6 соленоида 4 можно устанавливать в различных позициях, изменяя величину отхода кристаллизатора 5 от наплавляемой поверхности лезвия. Упорами 7 и 8 ограничивают приближение кристаллизатора 5 к поверхности лезвия, наплавляемой детали 9 и присадке 10, расположенными под сварочной горелкой 11. The device comprises a rocker 1, the middle of which is pivotally connected to the support 2. One end of the beam 1 is connected to a movable core 3 included in the solenoid 4 mounted on the support 2, and the second is equipped with a crystallizer 5. The mold 5 and the solenoid 4 are spring-loaded with respect to the beam 1 Solenoid 4 is connected to a power source with an adjustable frequency of current pulses. Fixed in relation to the beam 1, the core 6 of the solenoid 4 can be installed in various positions, changing the amount of departure of the mold 5 from the deposited surface of the blade. The stops 7 and 8 limit the proximity of the mold 5 to the surface of the blade, the surfaced part 9 and the filler 10, located under the welding torch 11.

Рабочая поверхность кристаллизатора 5 выполнена в виде части эллипсоида определяемого по вышеупомянутой формуле. The working surface of the mold 5 is made in the form of a part of an ellipsoid determined by the above formula.

За счет того, что устройство содержит коромысло с шарнирным соединением, обеспечивается подвод кристаллизатора к детали и присадке. Due to the fact that the device contains a rocker with a hinged connection, the mold is supplied to the part and the additive.

Соединением одного конца коромысла с сердечником, входящим в соленоид, обеспечиваются колебания кристаллизатора. By connecting one end of the beam to the core entering the solenoid, vibrations of the mold are provided.

За счет того, что кристаллизатор и соленоид подпружинены по отношению к коромыслу, обеспечивается возвратно-поступательное перемещение кристаллизатора. Due to the fact that the mold and the solenoid are spring-loaded with respect to the beam, the reciprocating movement of the mold is ensured.

Подключение соленоида к источнику питания с регулируемой частотой импульсов тока обеспечивает амплитуду воздействия кристаллизатора. Connecting a solenoid to a power source with an adjustable frequency of current pulses provides the amplitude of the mold.

Устройство работает следующим образом. Кристаллизатор 5 устанавливают под лезвийную поверхность с зазором 0,5 диаметра присадки 10, обеспечивающим при наплавке необходимый припуск наплавленного металла под механическую обработку после наплавки. The device operates as follows. The mold 5 is installed under the blade surface with a gap of 0.5 of the diameter of the additive 10, which provides during surfacing the necessary allowance of the weld metal for machining after surfacing.

Перемещением подвижного сердечника 3 и регулировкой упоров 7 и 8 регулируют усилие втягивания сердечника 3 и амплитуду колебаний кристаллизатора 5 по отношению к плоскости наплавки. By moving the movable core 3 and adjusting the stops 7 and 8, the retraction force of the core 3 and the oscillation amplitude of the mold 5 are controlled with respect to the surfacing plane.

Наплавляемую деталь 9 устанавливают на кристаллизатор 5, подводят присадку 10. Включают установку: подают ток, ведут наплавку. Кристаллизатор 5 совершает возвратно-поступательное движение по отношению к лезвийной поверхности и воздействует на образовавшуюся сварочную ванночку в момент контакта с ней, при этом одновременно перемещаясь со сварочной ванночкой по наплавляемой поверхности. При размыкании контакта кристаллизатор 5 отходит в исходное положение. The surfaced part 9 is installed on the mold 5, the additive 10 is brought in. The installation is turned on: current is supplied, surfacing is conducted. The mold 5 makes a reciprocating motion with respect to the blade surface and acts on the formed weld pool at the moment of contact with it, while simultaneously moving with the weld pool on the surfaced surface. When the contact opens, the mold 5 moves to its original position.

Способ и устройство позволяют проводить наплавку лезвийных поверхностей в труднодоступных местах с минимальными припусками под обработку, исключается залипание кристаллизатора. The method and device allows surfacing of blade surfaces in hard to reach places with minimal allowances for processing, sticking of the mold is excluded.

Claims

1. The method of surfacing of thin-walled elements of products, in which a filler wire is used, and the mold and the weld pool are exposed to the mold, positioning it from the bottom of the weld pool, characterized in that the reciprocating movement relative to the side surface is reported to the mold when surfacing the sharp edges of the blades blades with an amplitude of 0.01 0.3 mm and a frequency of 10 50 Hz, with the preliminary installation of the mold from the side surface at a distance of 0.1 0.5 diameter of the filler wire .

2. A welding device for surfacing thin-walled elements of products, comprising a burner mounted on a support, a solenoid with a core installed in it and a mold, characterized in that it is provided with a beam pivotally connected to the support, one end of which is pivotally connected to the mold and the other to the core , the solenoid is mounted cantilever on a support, while the mold and the solenoid are spring-loaded to the beam.