RU2278009C1 - Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке - Google Patents

Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке Download PDF

Info

Publication number
RU2278009C1
RU2278009C1 RU2005100540/02A RU2005100540A RU2278009C1 RU 2278009 C1 RU2278009 C1 RU 2278009C1 RU 2005100540/02 A RU2005100540/02 A RU 2005100540/02A RU 2005100540 A RU2005100540 A RU 2005100540A RU 2278009 C1 RU2278009 C1 RU 2278009C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wire
sample
filler
deformation
zone
Prior art date
Application number
RU2005100540/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Марат Закиевич Нафиков (RU)
Марат Закиевич Нафиков
Original Assignee
Башкирский государственный аграрный университет (БГАУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Башкирский государственный аграрный университет (БГАУ) filed Critical Башкирский государственный аграрный университет (БГАУ)
Priority to RU2005100540/02A priority Critical patent/RU2278009C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2278009C1 publication Critical patent/RU2278009C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при выборе технологических режимов процесса восстановления изношенных деталей электроконтактной наплавкой. Производят наплавку присадочной проволоки на образец и замеряют деформацию присадочной проволоки. Зону формирования соединения определяют, исключая из площади контактной площадки те ее участки, где соединение не образуется. В качестве параметров деформации присадочной проволоки замеряют ширину наплавленного валика и суммарную осевую деформацию присадочной проволоки, по которой определяют относительную осевую деформацию проволоки. Размеры контактной площадки между присадочным металлом и образцом определяют с учетом действительных значений осадки присадочной проволоки со стороны образца и со стороны ролика. Границу зоны образования сварного соединения в пределах контактной площадки определяют с учетом действующих растягивающих напряжений в поперечных сечениях пластически деформированной присадочной проволоки, которые сравнивают с условным пределом ползучести присадочного металла при данной температуре. Способ обеспечивает повышение точности определения зоны соединения. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей машин электроконтактной наплавкой проволокой и может быть использовано при выборе технологических режимов процесса.
Известен неразрушающий способ определения прочности сварного соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке, при котором производят наплавку присадочной проволоки на образец, определяют относительное удлинение проволоки и по нему определяют прочность соединения /1/. Этот способ позволяет определить среднюю, интегральную характеристику прочности и не позволяет установить зону образования соединения в пределах образующейся при осадке присадочной проволоки контактной площадки с наплавляемой поверхностью.
Прототипом изобретения является способ определения зоны образования соединения при электроконтактной наплавке, при котором производят наплавку присадочной проволоки на образец, замеряют деформацию присадочной проволоки, определяют размеры контактной площадки, определяют зону образования соединения, исключая из площади контактной площадки те ее участки, где соединение не образуется /2/.
Недостатком известного способа является низкая точность определения зоны образования соединения.
В известном способе в качестве параметра деформации присадочной проволоки используют ее радиальную деформацию, которую невозможно достаточно точно замерить из-за того, что наплавку валиков металлопокрытия на образец производят по винтовой линии с наложением смежных валиков. Отрицательно влияет на точность измерений и то, что осадка проволоки в радиальном направлении неодинаковая в пределах формируемой площадки - больше в середине и меньше по краям. Обычно для увеличения точности измерений производят наплавку единичного валика металлопокрытия с большим шагом, исключающим перекрытие контактных площадок присадочного металла с основой по длине валика. Однако в этом случае режим наплавки резко отличается от реального, так как не учитывается шунтирование сварочного тока через ранее наплавленные смежные валики. Условия деформации присадочной проволоки также не совпадают с действительными. В прототипе при определении размеров контактной площадки покрытия с образцом величины осадки присадочной проволоки со стороны образца и со стороны наплавляющего ролика не определяют, произвольно считают их равными между собой. В действительности же осадка проволоки со стороны образца много больше, чем со стороны ролика, так как диаметр цилиндрического образца во много раз меньше диаметра ролика. По этим причинам размеры контактной площадки определяют неточно. В известном способе считают, что сварное соединение покрытия с образцом образуется по всей контактной площадке, за исключением ее начальной и конечной периферийных областей, которые из-за вращения образца находятся под тепловым и силовым воздействием со стороны наплавляющего ролика менее продолжительное время, чем средняя часть контактной площадки. Такое определение границ зоны образования сварного соединения в пределах контактной площадки является малообоснованным. В зависимости от режимов наплавки зона соединения металлопокрытия с основным металлом образца может занимать как незначительную часть контактной площадки, так и не образовываться вовсе.
Изобретение позволяет получить новый технический эффект - повысить точность определения зоны образования соединения в пределах контактной площадки между присадочным металлом и цилиндрической поверхностью образца.
Этот технический эффект достигается тем, что в качестве параметров деформации присадочной проволоки замеряют ширину наплавленного валика и суммарную осевую деформацию присадочной проволоки, по которой определяют относительную осевую деформацию проволоки, размеры контактной площадки между присадочным металлом и образцом определяют с учетом действительных значений осадки присадочной проволоки со стороны образца и со стороны ролика, а границу зоны образования сварного соединения в пределах контактной площадки определяют, как границу области относительного движения разогретого до пластического состояния присадочного металла по наплавляемой поверхности, для чего вычисляют действующие растягивающие напряжения в поперечных сечениях пластически деформированной присадочной проволоки и сравнивают их с условным пределом ползучести присадочного металла при данной температуре.
На фиг.1 показана схема формирования металлопокрытия при электроконтактной наплавке; на фиг.2 - контактная площадка между образцом и деформированной присадочной проволокой; на фиг.3 - развертка контактной площадки; на фиг.4 - зависимость прочности сварного соединения металлопокрытия с основой от относительной осевой деформации присадочной проволоки; на фиг.5 - графики распределения нормальных растягивающих напряжений по длине контактных площадок при различных режимах наплавки.
К вращающемуся цилиндрическому образцу 1 радиуса R1 роликом 2 радиуса R2 с усилием F прижимается проволока 3 диаметром d, которая при прохождении импульсов тока периодически разогревается и осаживается на величину t1 со стороны образца 1 и на величину t2 со стороны ролика 2, образуя контактную площадку 4 длиной L1 и контактную площадку 5 длиной L2 с образцом 1 и роликом 2 соответственно. Валик 6 металлопокрытия наносится на образец 1 по винтовой линии. Поперечное сечение 7 деформированной присадочной проволоки 3, положение которого определяется углами α1 и α2, имеет длину f. На контактной площадке 4 показан элемент 8. Зависимость безразмерной прочности сварного соединения σ/σмах металлопокрытия с основным металлом образца 1 от относительной осевой деформации εy присадочной проволоки 3 показана графиком 9. Зависимости растягивающих напряжений σУП в сечениях 7 от ординат у этих сечений 7, при различных режимах наплавки показаны графиками 10, 11, 12.
Сущность способа заключается в следующем. Производят наплавку по винтовой линии проволоки 3 на вращающийся цилиндрический образец 1. Через контакты "ролик 2 - проволока 3" и "проволока 3 - образец 1" периодически пропускают мощные импульсы тока, разогревающие присадочный металл проволоки 3 до температур, близких к температурам плавления, при которых характеристики упругости стали резко снижаются, а ее свойства приближаются к свойствам вязких жидкостей. Наиболее интенсивно деформируются более нагретые объемы присадочного металла проволоки 3, что ведет к выравниванию температуры в пределах сварных площадок. Полная осадка проволоки t1 со стороны образца 1 больше осадки t2 со стороны ролика 2, так как R1≪R2. В моменты осадки проволоки 3 часть ее присадочного металла выдавливается из-под ролика 2 в направлении, обратном направлению затягивания присадочной проволоки 3. Поэтому длина LB наплавленного валика 6 оказывается значительно (на 20...50% в зависимости от режимов наплавки), больше длины LПР проволоки 3, затраченной на формирование этого валика 6.
Замеряют ширину 2b и длину LB наплавленного валика 6 и по ней определяют относительную осевую деформацию присадочной проволоки 3
Figure 00000002
Существует взаимосвязь между прочностью сварного соединения σ/σmax и относительной осевой деформацией εy присадочной проволоки 3. Такая зависимость для случая углеродистых материалов показана графиком 9 /1/. Эти зависимости являются интегральными (усредненными) характеристиками прочности сварного соединения.
Среднюю за цикл толщину δ металлопокрытия 6 при наплавке с шагом S определяют без ее непосредственного измерения
Figure 00000003
Определяют длины L1 и L2 контактных площадок 4 и 5 присадочного металла проволоки 3 соответственно с образцом 1 и роликом 2. По схеме формирования металлопокрытия 6 получают очевидные геометрические соотношения:
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Кроме того, составляют уравнение равновесия равномерно разогретого до пластического состояния присадочного металла проволоки 3, заключенного между образцом 1 и роликом 2. Развертки площадок 4 и 5 контакта присадочного металла проволоки 3 с образцом 1 и роликом 2 близки по форме к полуэллипсам. Полуосями таких эллипсов являются половина b ширины наплавленного валика 6 и длины контактных дуг L1 и L2 соответственно.
Площадь выделенного элемента 8 на контактной площадке 4 равна
Figure 00000007
Перпендикулярно рассматриваемому элементу 8 действуют нормальные контактные напряжения, равные условному пределу ползучести присадочного металла при данной температуре в условиях электроконтактной наплавки. Элементарная сила dP, действующая на выделенный элемент 8 со стороны образца 1, равна
Figure 00000008
Суммы горизонтальных составляющих элементарных сил, действующих на присадочный металл проволоки 3 как со стороны образца 1, так и со стороны ролика 2, равны
Figure 00000009
Таким образом, получают дополнительное уравнение, связывающее между собой длины L1 и L2 контактных площадок 4 и 5
Figure 00000010
Решают совместно уравнения (3, 4, 5, 9) и находят длины L1 и L2 контактной площадки 4 и контактной площадки 5 соответственно. Тем самым определяют размеры контактных площадок 4 и 5 с учетом действительных значений осадок присадочной проволоки 3 со стороны образца 1 и ролика 2.
Вычисляют нормальные растягивающие напряжения в произвольном сечении 7 деформированной присадочной проволоки 3. Центральные углы α1 и α2, определяющие положение сечения 7, связаны между собой соотношением
Figure 00000011
На присадочный металл проволоки 3, расположенный выше проведенного сечения 7, со стороны образца 1 и со стороны ролика 2 действует растягивающая сила NY. Для ее определения проектируют элементарные силы dP давления на присадочный металл проволоки 3 со стороны образца 1 и ролика 2 на вертикальную ось y и суммируют вертикальные составляющие этих сил в пределах тех частей контактных площадок 4 и 5, которые расположены выше рассматриваемого сечения 7. Получают:
Figure 00000012
Площадь поперечного сечения 7 деформированного присадочного металла проволоки 3, заключенного между образцом 1 и роликом 2, определяют из геометрических соотношений:
Figure 00000013
Вычисляют нормальные растягивающие напряжения в сечении 7 присадочного металла
Figure 00000014
Далее определяют растягивающие напряжения σY, проводя поперечные сечения 7 в различных частях контактной площадки 4, т.е. задаваясь значениями угла α1, и строят графики 10, 11, 12 зависимостей отношений напряжений σY к напряжениям σП от положений у сечений 7 в пределах контактных площадок 4. Считается, что при формировании соединения в твердой фазе, условием образования качественного соединения является течение присадочного металла проволоки 3 относительно образца 1, приводящее к выглаживанию микронеровностей металла на поверхности образца 1, разрушению и частичному растворению окисных и адсорбированных пленок, что, в свою очередь, создает условия для химического взаимодействия в отдельных точках контакта соединяемых поверхностей. Условие течения присадочного металла проволоки 3 по наплавляемой поверхности образца 1 записывается как σYП≥1. Таким образом, для оценки размеров зоны образования соединения металлопокрытия 6 с основой образца 1 в пределах контактной площадки 4 из площади контактной площадки 4 исключают те ее периферийные участки, где σYT<1 и на которых соединение не образуется, оставляя ту ее наиболее деформированную часть, где отношение действующих напряжений к условному пределу ползучести присадочного металла σYП≥1.
Пример 1. Наплавляли цилиндрический образец из стали 45 ГОСТ 1051-88 диаметром 2R1=50 мм наплавляющим роликом диаметром 2R2=300 мм с применением пружинной проволоки 2 класса ГОСТ 9389-75 диаметром d=1,8 мм на следующем режиме: действующее значение тока наплавки I=4,2 кА, окружная скорость вращения образца υ=0,036 м/с, шаг наплавки S=3 мм/об, усилие на ролике F=1,5 кН. Продолжительности импульсов тока tИ=0,04 с и пауз между импульсами tП=0,08 с регулировались тиристорным прерывателем, работающим на промышленной частоте. Исходная длина присадочной проволоки, затраченной на формирование валика металлопокрытия, была равна LПР=500 мм.
Замеряли ширину наплавленного валика 2b=3,3 мм, его длину LB=576 мм. Определяли относительное удлинение присадочной проволоки (1) и толщину металлопокрытия (2):
Figure 00000015
Figure 00000016
По соотношениям (3, 4, 5, 9) определяли величины осадок присадочной проволоки, длины контактных площадок: t1=0,91 мм, t2=0,154 мм, L1=9,554 мм, L2=9,608 мм.
Производили многократные вычисления отношений напряжений σYП по зависимостям (11, 12, 13) и построили график 10 распределения этих отношений напряжений по длине контактной площадки.
Пример 2. Увеличили ток наплавки до I=4,4 кА. Замеряли: 2b=3,3 мм, LB=586 мм. Подсчитывали: ε=0,172, δ=0,724 мм, t1=0,923 мм, t2=0,153 мм, L1=9,622 мм, L2=9,586 мм. Построен график 11 на фиг.5.
Пример 3. Режим наплавки: I=7,2 кА, υ=0,0225 м/с, F=1,3 кА, S=3 мм/об, tИ=0,04 с, tП=0,08 с. Определяли: 2b=3,5 мм, ε=0,458, δ=0,582 мм, t1=1,040 мм, t2=0,178 мм, L1=10,216 мм, L2=10,337 мм. Построили график 12 на фиг.5.
В соответствии с известной зависимостью 9 относительная осевая деформация присадочного металла ε=0,152 (пример 1) недостаточна для образования сварного соединения присадочного и основного металлов. Построенный график 9 также показывает отсутствие зоны образования соединения, так как по всей контактной площадке не выполняется критерий σYП≥1.
Значению ε=0,172 (пример 2) соответствует, как видно из графика 9, минимальная, близкая к нулю прочность сварного соединения. Соединение образуется только в начале контактной площадки, в зоне наибольшей деформации присадочного металла. В указанном поперечном сечении контактной площадки, при y=0, действуют растягивающие напряжения, величина которых практически совпадает с условным пределом ползучести металла проволоки, что видно из графика 11.
Значению относительной осевой деформации присадочной проволоки εy=0,458 (пример 3), соответствует близкая к максимально возможной прочность сварного соединения. На графике 12 имеется значительная по размерам зона контактной площадки, растягивающие напряжения σY в которой превышают максимально воспринимаемые присадочным металлом без разрушений напряжения σП - предел ползучести при данной температуре. Объяснение этому явлению может быть только одно: в этой зоне уже образовалось сварное соединение, воспринимающее излишнюю растягивающую нагрузку. Величина зоны образования соединения в примере 3 y=3,2 мм. В этой зоне контактной площадки происходит под значительным давлением относительное движение разогретого до пластического состояния присадочного металла по наплавляемой поверхности. Разрушение и удаление плотных окисных пленок и приводит к формированию прочного сварного соединения.
Фактически образование соединения начинается уже при напряжениях σY, состаляющих 0,95...0,97 от напряжений σП, за счет пластической деформации микронеровностей металла основы. Поскольку в способе определяется отношение напряжений σУТ, то определения последних не требуется.
Источники информации
1. А.С. №641306 "Способ определения прочности сцепления покрытия из углеродистой проволоки с основой из углеродистой стали", Б.И. №1, 1979.
2. Клименко Ю.В. Электроконтактная наплавка. М.: Металлургия, 1978, с.109-111 (прототип).

Claims (1)

  1. Способ определения зоны формирования соединения при электроконтактной наплавке, при котором производят наплавку присадочной проволоки на образец, замеряют деформацию присадочной проволоки, определяют размеры контактной площадки, определяют зону формирования соединения, исключая из площади контактной площадки те ее участки, где соединение не образуется, отличающийся тем, что в качестве параметров деформации присадочной проволоки замеряют ширину наплавленного валика и суммарную осевую деформацию присадочной проволоки, по которой определяют относительную осевую деформацию проволоки, размеры контактной площадки между присадочным металлом и образцом определяют с учетом действительных значений осадки присадочной проволоки со стороны образца и со стороны ролика, а границу зоны образования сварного соединения в пределах контактной площадки определяют как границу области относительного движения разогретого до пластического состояния присадочного металла по наплавляемой поверхности, для чего вычисляют действующие растягивающие напряжения в поперечных сечениях пластически деформированной присадочной проволоки и сравнивают их с условным пределом ползучести присадочного металла при данной температуре.
RU2005100540/02A 2005-01-11 2005-01-11 Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке RU2278009C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005100540/02A RU2278009C1 (ru) 2005-01-11 2005-01-11 Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005100540/02A RU2278009C1 (ru) 2005-01-11 2005-01-11 Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2278009C1 true RU2278009C1 (ru) 2006-06-20

Family

ID=36714093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005100540/02A RU2278009C1 (ru) 2005-01-11 2005-01-11 Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2278009C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2458766C1 (ru) * 2011-02-01 2012-08-20 Артур Павлович Павлов Способ определения геометрических размеров единичной площадки металлопокрытия при электроконтактной приварке металлической сетки
RU2458767C1 (ru) * 2011-04-05 2012-08-20 Артур Павлович Павлов Способ определения прочности сварного соединения при электроконтактной приварке сетки из углеродистой стали
RU2670350C2 (ru) * 2017-01-11 2018-10-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Способ определения ширины зоны концентратов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КЛИМЕНКО Ю.В. Электроконтактная наплавка, М., Металлургия, 1978, с.с.109-111. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2458766C1 (ru) * 2011-02-01 2012-08-20 Артур Павлович Павлов Способ определения геометрических размеров единичной площадки металлопокрытия при электроконтактной приварке металлической сетки
RU2458767C1 (ru) * 2011-04-05 2012-08-20 Артур Павлович Павлов Способ определения прочности сварного соединения при электроконтактной приварке сетки из углеродистой стали
RU2670350C2 (ru) * 2017-01-11 2018-10-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Способ определения ширины зоны концентратов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rogeon et al. Characterization of electrical contact conditions in spot welding assemblies
RU2278009C1 (ru) Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке
US7982459B2 (en) Hydraulic cylinder rod position sensing method
JP2007513354A (ja) 摩耗試験機および試験方法
Thomä et al. Application of the hybrid process ultrasound enhanced friction stir welding on dissimilar aluminum/dual‐phase steel and aluminum/magnesium joints
EP3434939A1 (en) Combined oil control ring
Howe et al. A Comparison of the Resistance Spot Weldability of Bare, Hot–Dipped, Galvannealed, and Electrogalvanized DQSK Sheet Steels
RU2315683C1 (ru) Способ определения температуры нагрева присадочного металла при электроконтактной наплавке
RU2220829C1 (ru) Способ определения геометрических параметров единичной площадки металлопокрытия при электроконтактной наплавке
RU2263565C2 (ru) Способ определения коэффициента перекрытия сварных площадок при электроконтактной наплавке
EP3325924A1 (de) Magnetisch-induktives durchflussmessgerät zur messung der durchflussgeschwindigkeit oder dem volumendurchfluss von medien in einer rohrleitung und verfahren zur herstellung eines solchen durchflussmessgeräts
JP5718190B2 (ja) 導電材料製構造物におけるきずの深さ推定方法
RU2338635C2 (ru) Способ определения момента начала образования сварного соединения при электроконтактной наплавке
KR101642892B1 (ko) 미끄럼방지 패드 및 그 제조방법
RU2315684C1 (ru) Способ электроконтактной приварки металлической ленты
RU2284888C1 (ru) Способ определения износа ролика-электрода при электроконтактной наплавке
RU2458766C1 (ru) Способ определения геометрических размеров единичной площадки металлопокрытия при электроконтактной приварке металлической сетки
RU2704950C1 (ru) Способ восстановления изношенных деталей электроконтактной приваркой металлической ленты
RU2648597C1 (ru) Способ определения площади проплавления при сварке плавящимся электродом
RU2578874C1 (ru) Способ формирования металлопокрытия одновременной электроконтактной приваркой двух стальных проволок
RU2377110C2 (ru) Способ восстановления изношенных поверхностей деталей машин
JP7423167B2 (ja) 加締め方法
Voyer et al. Determination of cracking resistance of thermal spray coatings during four-point bend testing using an acoustic emission technique
RU2651839C1 (ru) Способ формирования металлопокрытия электроконтактной приваркой присадочной проволоки
WO2019054355A1 (ja) スペーサエキスパンダ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070112