RU2085354C1 - Method of restoration of worn out surfaces of machine parts - Google Patents
Method of restoration of worn out surfaces of machine parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2085354C1 RU2085354C1 RU95102420A RU95102420A RU2085354C1 RU 2085354 C1 RU2085354 C1 RU 2085354C1 RU 95102420 A RU95102420 A RU 95102420A RU 95102420 A RU95102420 A RU 95102420A RU 2085354 C1 RU2085354 C1 RU 2085354C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strip
- welding
- metal
- layer
- arcs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к восстановлению деталей машин, может найти применение в различных отраслях машиностроения. The invention relates to the restoration of machine parts, may find application in various industries.
Известен способ восстановления изношенных поверхностей деталей машин [1] при котором полосу металла, непрерывно поджимаемую роликом, приваривают к вращающейся детали, для чего между деталью и полосой помещают электрическую дугу с плавящимся электродом, образующим жидкий сварочный слой металла между поверхностями детали и полосы, которые в процессе поджатия пластически деформируют и приваривают. При этом электрическая дуга горит между плавящейся электродной проволокой и деталью с образованием на поверхности последней сварочной ванны и нагревают полосу. В процессе поджатия ролика соединение полосы с поверхностью восстанавливаемой детали осуществляется посредством прослойки, образованной из металла сварочной ванны, при этом прослойка соединяется с поверхностью детали также, как при обычных сварочно-наплавочных способах за счет совместной кристаллизации основного и электронного металлов, а металл полосы соединяется с металлом прослойки в твердой фазе. A known method of restoring worn surfaces of machine parts [1] in which a strip of metal continuously pressed by a roller is welded to a rotating part, for which an electric arc with a melting electrode is placed between the part and the strip, forming a liquid metal welding layer between the surfaces of the part and the strip, which the preload process is plastically deformed and welded. In this case, the electric arc burns between the melting electrode wire and the part with the formation of the surface of the last weld pool and the strip is heated. In the process of preloading the roller, the strip is connected to the surface of the part being restored by means of an interlayer formed from the metal of the weld pool, while the interlayer is connected to the surface of the part in the same way as in conventional welding-surfacing methods by the joint crystallization of the base and electronic metals, and the metal of the strip is connected to interlayer metal in the solid phase.
Недостатком этого способа является следующее. При этом способе используется одна мощная сварочная дуга прямого действия, который расплавляет как электродный материал, так и локально поверхность детали, образуя на ней узкую, но глубокую сварочную ванну, из которой дутьем электрической дуги выбрасывается на поверхность ленты расплавленный металл. В результате этого на поверхности детали образуется углубление подрез типичный дефект сварного шва. При последующем поджатии роликом через полосу пластически деформируемый металл прослойки лишь частично заполняют это углубление, вследствие чего под прослойкой в теле детали остается незаплавленный продольный полосе участок. The disadvantage of this method is the following. This method uses one powerful direct-acting welding arc, which melts both the electrode material and the surface of the part locally, forming a narrow but deep weld pool on it, from which molten metal is ejected onto the surface of the tape by electric arc. As a result of this, a recess is formed on the surface of the part, a typical defect in the weld. Upon subsequent pressing of the plastically deformable metal by the roller through the strip, the interlayers only partially fill this recess, as a result of which an unmelted longitudinal strip remains under the interlayer in the body of the part.
Кроме того, сварочная дуга, располагаясь вдоль полосы, не обеспечивает равномерный нагрев ее по ширине, в результате средняя часть полосы нагревается значительно больше, чем крайние, поэтому соединение полосы по ширине получается неравномерной прочности. К тому же узкая сварочная ванна не позволяет использовать для приварки широкую полосу, чем снижается производительность процесса. In addition, the welding arc, located along the strip, does not provide uniform heating along the width, as a result, the middle part of the strip heats up significantly more than the extreme ones, so the joint of the strip across the width is uneven. In addition, the narrow weld pool does not allow the use of a wide strip for welding, which reduces the productivity of the process.
Известен способ восстановления изношенных поверхностей машин [2] при котором полосу металла непрерывно поджимают к детали роликом, между деталью и полосой размещают два плавящихся электрода, между которыми возбуждают электрическую дугу и располагают ее по ширине полосы, образуют слой расплавленного металла между поверхностями детали и полосы и одновременно нагревают полосу, при этом полосу и расплавленный металл пластически деформируют, приваривая полосу к детали. A known method of restoring worn surfaces of machines [2] in which the metal strip is continuously pressed against the part by a roller, two melting electrodes are placed between the part and the strip, between which an electric arc is excited and placed along the width of the strip, form a layer of molten metal between the surfaces of the part and strip and at the same time, the strip is heated, while the strip and molten metal are plastically deformed, welding the strip to the part.
По этому способу соединение полосы с поверхностью детали происходит посредством прослойки из расплавленного металла электродов. В процессе совместной пластической деформации полосы, прослойки и поверхностного слоя детали их металлы образуют между собой соединение в твердой фазе, имеющие две границы: границы: первая между полосой и прослойкой, вторая между прослойкой и поверхностью детали. Причем по этим границам соединение металлов получается неодинакового качества: по границе полоса прослойка соединение более качественное, чем по границе прослойка поверхность детали. Получение более качественного соединения по первой границе объясняется тем, что полоса, имеющая малую толщину, нагревается до высокой температуры и подвергается под усилием ролика интенсивной пластической деформации, вследствие чего она удлиняется, при этом происходит разрушение поверхностной окисной пленки на ней и создаются условия для активации и последующего схватывания соединяемых поверхностей. According to this method, the strip is connected to the surface of the part by means of a layer of molten metal electrodes. In the process of joint plastic deformation of a strip, an interlayer and a surface layer of a part, their metals form a solid-phase compound with two boundaries: boundaries: the first between the strip and the interlayer, the second between the interlayer and the surface of the part. Moreover, at these boundaries the compound of metals is obtained of unequal quality: at the border of the strip, the layer of the compound is better than at the boundary of the layer the surface of the part. Obtaining a better compound at the first boundary is explained by the fact that a strip having a small thickness is heated to a high temperature and subjected to intense plastic deformation under the force of a roller, as a result of which it lengthens, and the surface oxide film is destroyed on it and conditions are created for activation and subsequent setting of the joined surfaces.
Причиной низкого качества соединения по второй границе является то, что при быстром вращении массивной детали ее поверхность не доводится до расплавления, нагрев происходит за счет тепла дуги косвенного действия и расплавленного металла электродных проволок, поэтому температура этой поверхности, имеющей окисную пленку, недостаточна для получения под давлением ролика необходимой пластической деформации, при которой обеспечиваются активация и надежное схватывание соединяемых металлов детали и прослойки. Кроме того, при этом способе качество приварки полосы по ширине зависит в основном от длины косвенной электрической дуги, горящей между электродными проволоками. Поскольку длина этой дуги небольшая, то и ширина используемой для приварки полосы мала, что снижает производительность процесса. The reason for the poor quality of the connection along the second boundary is that during the rapid rotation of the massive part its surface does not melt, heating occurs due to the heat of an indirect arc and molten metal of electrode wires, therefore the temperature of this surface having an oxide film is insufficient to obtain the pressure of the roller of the necessary plastic deformation, at which the activation and reliable setting of the joined metals of the part and layer are ensured. In addition, with this method, the quality of welding the strip in width depends mainly on the length of the indirect electric arc burning between the electrode wires. Since the length of this arc is small, the width of the strip used for welding is small, which reduces the productivity of the process.
Новизной изобретения является дополнительное возбуждение электрической дуги между каждым из электродов и деталью и образование на поверхности детали двух сварочных ванн. The novelty of the invention is the additional excitation of the electric arc between each of the electrodes and the part and the formation on the surface of the part of two weld pools.
Предлагаемое решение позволяет получить при высокой производительности процесса приварки качественное соединение металлов детали, прослойки и полосы путем создания на поверхности детали широкой расплавленной зоны с малой глубиной ее проплавления и интенсивного нагрева соединяемых поверхностей. The proposed solution allows to obtain a high-quality welding of the metal of the part, interlayer and strip with high productivity of the welding process by creating a wide molten zone with a small penetration depth and intense heating of the surfaces to be joined on the surface of the part.
На чертеже изображена схема приварки полосы на поверхность изношенной детали предлагаемым способом. The drawing shows a diagram of the welding strip on the surface of the worn part of the proposed method.
К привариваемой поверхности вращающейся детали 1 с определенным усилием поджимают роликом 2, расположенным под углом β, полосу 3. В клиновой зазор между поверхностями детали 1 и полосы 3 направляют под углом v друг к другу две плавящиеся электродные проволоки 4 и 5. К этим электродным проволокам 4 и 5 и к детали 1 подводится ток от трех фаз источника питания 6. В результате возникают три одновременно горящие сварочные дуги: между электродными проволоками 4 и 5 горит дуга 7, между каждым из электродов 4 и 5 и поверхностью детали 1 горят дуги 8 и 9 соответственно. Дуга 7 по отношению к восстанавливаемой поверхности детали 1 независима и горит отдельно, ее факел располагают по ширине полосы 3. Деталь 1 вращают с линейной скоростью (скорость приварки) 50.80 мм/с. Дуги 7 9 расплавляют элетродные проволоки 4 и 5 и поверхность детали 1, причем дуги 8 и 9 образуют на поверхности детали 1 две сварочные ванны, жидкий металл которых покрывают поверхность полосы 3 сплошным слоем. В результате этого, а также теплового воздействия дуг 7 9, горящих на определенном расстоянии от поверхности полосы 3, последняя нагревается до пластического состояния, но не доводится до плавления. При быстром вращении детали 1 образовавшийся на поверхности самозатягиваемой полосы 3 слой металла контактирует с расплавленной поверхностью детали 1, под давлением ролика 2 деформируется на ширину полосы 3 и сплавляется с ней. Образованная между деталью 1 и полосой 3 прослойка 10, благодаря давлению ролика 2, обеспечивает прочное их соединение. Образованию качественного соединения прослойки 10 и полосы 3 способствует более высокая температура нагрева полосы 3 всеми тремя дугами 7 9, а также перегретыми каплями металла электродных проволок 4 и 5. To the welded surface of the rotating part 1, with a certain force, a strip 3 is pressed by a roller 2, located at an angle β. In the wedge gap between the surfaces of the part 1 and strip 3, two melting electrode wires 4 and 5 are directed at an angle v to each other. To these electrode wires 4 and 5, and a current 1 is supplied to part 1 from the three phases of the power source 6. As a result, three simultaneously burning welding arcs arise: arc 7 burns between the electrode wires 4 and 5, arcs 8 burn between each of the electrodes 4 and 5 and the surface of part 1 and 9 respectively Twain. The arc 7 with respect to the restored surface of the part 1 is independent and burns separately, its torch is positioned along the width of the strip 3. Part 1 is rotated with a linear speed (welding speed) of 50.80 mm / s. Arcs 7 9 melt the electrode wires 4 and 5 and the surface of the part 1, and the arcs 8 and 9 form two weld pools on the surface of the part 1, the liquid metal of which covers the surface of the strip 3 with a continuous layer. As a result of this, as well as the thermal effect of arcs 7 9 burning at a certain distance from the surface of strip 3, the latter heats up to a plastic state, but is not brought to melting. With the rapid rotation of the part 1, a metal layer formed on the surface of the self-tightening strip 3 is in contact with the molten surface of the part 1, under the pressure of the roller 2 is deformed to the width of the strip 3 and is fused with it. The layer 10 formed between the part 1 and the strip 3, due to the pressure of the roller 2, ensures their strong connection. The formation of a high-quality connection between the interlayer 10 and strip 3 is promoted by the higher temperature of heating of strip 3 by all three arcs 7 9, as well as by overheated metal drops of electrode wires 4 and 5.
Таким образом в предлагаемом способе обеспечиваются все необходимые условия для получения качественного соединения полосы 3 с деталью 1. Thus, in the proposed method, all the necessary conditions are provided to obtain a high-quality connection of strip 3 with part 1.
Пример. На базе токарного станка собрана установка для восстановления изношенных поверхностей деталей машин. В качестве подающего механизма была использована переоборудованная наплавочная головка установки УД-209 на одновременную подачу двух электродных проволок. Example. On the basis of a lathe, an assembly has been assembled for restoring worn surfaces of machine parts. As the feeding mechanism, the converted UD-209 surfacing head was used for the simultaneous supply of two electrode wires.
Произведены испытания по приварке полосы металла толщиной 1,0 мм и шириной 16 мм электродной проволокой Св-15ГСТОЦА диаметром 1,6 мм на образцах из стали 45 диаметром 55 мм. Диаметр ролика, прижимающего полосу металла к образцу 50 мм, ширина 20 мм. Приварку осуществляют на следующем режиме:
Рабочее напряжение, В 30
Результирующий ток, А 210
Углы, град:
b 20
v 55
Расстояние от точки пересечения электродов, мм:
до детали 4
до ленты 5
Длина вылета электродов, мм 14
Усилие прижатия ролика, H 800
Частота вращения детали, мин-1 20
Скорость подачи проволоки, м/ч 380
В качестве источника питания использовали в одном случае трансформатор ТТС-400, в другом два однофазных трансформатора СТЭ-34 с дросселями насыщения ДН-500, включенных в трехфазную сеть. Изменив схему подключения этих трансформаторов к сети и тем самым обеспечив различный фазовый сдвиг между токами, был получен различный характер электродинамического взаимодействия дуг. При совпадении по фазе токов в дугах 8 и 9 последние максимально сближались друг с другом, в результате чего на поверхности детали образовалась одна общая сварочная ванна. При нахождении токов в противофазе (угол сдвига фаз между токами равен 180oC) дуги 8 и 9 отталкивались друг от друга и на поверхности детали 1 образовались две сварочные ванны, между которыми оставался нерасплавленный участок. При угле сдвига фаз между токами, равном 60oC, дуги 8 и 9 стягивались между собой с меньшей силой взаимодействия, чем при совпадении токов по фазе. В этом случае напряжение между электродами 4 и 5 при холостом ходе превышает напряжение электрод деталь примерно в 1,7 раза, что дало возможность при сохранении стабильности горения дуги 7 раздвинуть дуги 8 и 9 и тем самым, увеличив расстояние между сварочными ваннами, расширить зону расплавленного участка на поверхности детали. Это позволило увеличить ширину привариваемой полосы до 16 мм. Анализ размеров сварочных ванн с помощью макрошлифов и проверка качества соединения полосы методом отслаивания показал, что ведение процесса приварки тремя дугами дает возможность широко регулировать глубину проплавления металла детали и количества тепла, выделяющегося на них, и получить качественное соединение полосы с деталью.Tests were performed on welding a strip of metal 1.0 mm thick and 16 mm wide with an Sv-15GSTOCA electrode wire of 1.6 mm diameter on samples of steel 45 with a diameter of 55 mm. The diameter of the roller pressing the strip of metal to the sample is 50 mm, and the width is 20 mm. Welding is carried out in the following mode:
Operating voltage, V 30
The resulting current, A 210
Angles, degrees:
b 20
v 55
The distance from the point of intersection of the electrodes, mm:
to detail 4
to tape 5
The length of the electrode, mm 14
Clamping force, H 800
Part rotation frequency, min -1 20
Wire feed speed, m / h 380
In one case, a TTS-400 transformer was used as a power source, in the other two STE-34 single-phase transformers with DN-500 saturation chokes included in a three-phase network. By changing the connection diagram of these transformers to the network and thereby providing a different phase shift between the currents, a different nature of the electrodynamic interaction of the arcs was obtained. When the phase currents coincide in arcs 8 and 9, the latter are most close to each other, as a result of which one common weld pool is formed on the surface of the part. When the currents were in antiphase (the phase angle between the currents is 180 ° C), arcs 8 and 9 were repelled from each other and two weld pools were formed on the surface of part 1, between which an unmelted section remained. When the angle of phase shift between the currents is 60 ° C, arcs 8 and 9 contracted together with less interaction force than when the currents coincided in phase. In this case, the voltage between the electrodes 4 and 5 at idle exceeds the voltage of the electrode part by about 1.7 times, which made it possible to extend the arcs 8 and 9 while maintaining the stability of the combustion of arc 7, thereby increasing the distance between the weld pools and expand the zone of the molten plot on the surface of the part. This made it possible to increase the width of the welded strip to 16 mm. Analysis of the size of the weld pool using macro sections and checking the quality of the strip joint by the peeling method showed that the welding process using three arcs makes it possible to widely control the penetration depth of the metal of the part and the amount of heat released to them, and to obtain a high-quality connection of the strip with the part.
Микроструктурный анализ по границам соединения образец прослойка - полоса показал, что соединение металлов образца и прослойки осуществлено, как при обычных сварочно-наплавочных способах, за счет совместной их кристаллизации, а по границе прослойка полоса соединение получено в твердой фазе. Microstructural analysis at the boundaries of the connection between the sample layer and the strip showed that the connection of the metals of the sample and the layer was carried out, as in conventional welding and surfacing methods, due to their joint crystallization, and at the interface between the strip of the strip the compound was obtained in the solid phase.
Описанный способ имеет следующие преимущества: повышает прочность соединения полосы с деталью, благодаря широкослойному расплавлению поверхности детали трехфазной дугой, позволяет увеличить производительность процесса приварки за счет использования широкой полосы. The described method has the following advantages: it increases the strength of the connection of the strip with the part, due to the wide-layer melting of the surface of the part with a three-phase arc, it allows to increase the productivity of the welding process by using a wide strip.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95102420A RU2085354C1 (en) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | Method of restoration of worn out surfaces of machine parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95102420A RU2085354C1 (en) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | Method of restoration of worn out surfaces of machine parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95102420A RU95102420A (en) | 1996-11-20 |
| RU2085354C1 true RU2085354C1 (en) | 1997-07-27 |
Family
ID=20164957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95102420A RU2085354C1 (en) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | Method of restoration of worn out surfaces of machine parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2085354C1 (en) |
-
1995
- 1995-02-21 RU RU95102420A patent/RU2085354C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SU, авторское свидетельство, 1433739, кл.B 23 P 6/02, 1988. 2. SU, авторское свидетельство, 1815102, кл.B 23 P 6/00, 1993. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95102420A (en) | 1996-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100525625B1 (en) | Method and apparatus for friction stir welding | |
| AU596267B2 (en) | Improvements in or relating to method of welding | |
| EP0098306B1 (en) | Welding method using laser beam | |
| US7078647B2 (en) | Arc-enhanced friction stir welding | |
| KR960037157A (en) | Method of manufacturing steel pipe by using high-density energy beam | |
| US2489002A (en) | Method of electric arc welding | |
| KR20040073591A (en) | Method and apparatus for increasing welding rates for high aspect ratio welds | |
| US5170031A (en) | Joining method | |
| RU2085354C1 (en) | Method of restoration of worn out surfaces of machine parts | |
| JP3081817B2 (en) | Friction stir welding between dissimilar metal workpieces | |
| JP4066433B2 (en) | Method and apparatus for joining dissimilar materials by laser irradiation | |
| US20030111444A1 (en) | Ceramic weld insulator and metal weld gear combination for an improved micro weld head component of an orbital tube welding apparatus | |
| RU2231431C1 (en) | Method for electric arc welding of parts with large difference of their thickness | |
| JPH09164487A (en) | Welding method for aluminum base metal and its welding equipment | |
| SU1609604A2 (en) | Method of reconditioning worn-out surfaces of machine parts | |
| RU2156679C1 (en) | Short butt-joint welding method | |
| RU2328366C2 (en) | Method of reduction of worn surfaces of cylinder shape details of machines | |
| RU2087282C1 (en) | Method of machine worn-part reclamation | |
| SU1030118A1 (en) | Welding method | |
| SU903017A1 (en) | Electric fusion welding method | |
| JPS6232031B2 (en) | ||
| JPS60106697A (en) | End tab welding method | |
| RU2053077C1 (en) | Process of fusion welding of copper articles, mainly parts of crystallizer | |
| SU1382619A2 (en) | Method of resistance welding | |
| JP2001259847A (en) | Welding equipment |