SU1756054A1 - Способ многоэлектродной наплавки - Google Patents

Abstract

Использование: наплавка деталей верхнего строени  рельсового пути переменной ширины. Сущность изобретени : электроды располагают на некотором рассто нии один от другого вдоль линии и плав т в общую сварочную ванну. Одну из кромок наплавл емого сло  формируют одним из крайних электродов Противоположную кромку формируют при последовательном добавлении по одному плав щемус  электроду через промежутки времени, равные Tj К da m/tga VH + nt-daA/H, где К 2 при 160 1 1600а, d3 - диаметр электрода 1,2 d3 $ 4 мм; VH - скорость наплавки, мм/с; ni - пор дковый номер включаемого электродам - угол непараллельное фомок издели , при этом каждый добавл емый электрод смещают вперед относительно предыдущего электрода на величину его диаметра. 1 табл 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению при производствен восстановлении деталей машин и транспортных средств методом многоэлектродной автоматической наплавки и может быть использовано при наплавке деталей верхнего строени  рельсового пути, например, крестовин стрелочных переводов.

Известен способ многоэлектродной автоматической наплавки (Многоэлектродна  автоматическа  наплавка под флюсом. - Труды Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта , под ред Н.П.Емель нова, вып.239 - Трансжелдориздат, 1964, с 39), при котором ширина наплавленного сло  обеспечивает хорошее формирование поверхности наплавленного сло , его высокую химическую и структурную однородность при минимальном и равномерном проплавлении основного металла. Способ осуществим лишь дл  посто нной ширины наплавленного сло  при проллавлении посто нного числа электродов в общую ванну.

Наплавка этим способом сло  переменной ширины за один проход невозможна. Многопроходна  - требует перекрыти  валиков не менее чем на 15 мм, что снижает производительность труда, а возможные зашлаковки на стыке валиков, образуема  неровна  поверхность увеличивают затраты на вспомогательные операции - вырубку, зачистку, подварку

vj СЛ О О СЛ N

Вместе с тем существует большой круг деталей переменной ширины, требующих восстановлени  линейных размеров или упрочнени  наплавкой за один проход. При такой наплавке обеспечиваетс  высока  производительность наплавочных работ, гарантируетс  отсутствие макродефектов в виде трещин, неметаллических включений, химическа  и CTpyKfypnaa однородность, равномерность распределени  механических характеристик в любых сечени х. Особое значение вышеназванное имеет при наплавке крестовин стрелочных переводов, замков железнодорожной автосцепки, лезвий плужных лемехов и т.д.

Поэтому с целью наплавки деталей переменной ширины за один проход и обеспечени  высокого качества наплавленного металла путем управлени  формированием сварочной ванны, одну из кромок наплавл емого сло  формируют одним из крайних электродов многоэлектродной системы, а противоположную кромку издели  формируют при последовательном добавлении по одному плав щемус  электроду через промежутки времени, равные

К da П П| d3

11 tgtt.- Vn Vn где К 2 при 1 Ј0 U 1бООа;

1Э - диаметр электродов 1,2 da 4 мм;

VH - скорость наплавки, щл/с:

щ - пор дковый номер включаемого электрода;

а-угол непараллельности кромок издели ,

при этом каждый добавл емый электрод смещают вперед относительно предыдущего на величину диаметра электрода.

Использование многоэлектродной наплавки с периодически измен емым числом электродов и управление формированием за счет смещени  включаемых электродов, плав щихс  в общей ванне, обеспечивает гарантированное сплавление наплавленного сло  с изделием переменной ширины. При этом достигаетс  высока  производительность и качество, устран ютс  макродефекты в виде трещин, неметаллических включений, гарантируетс  химическа  и структурна  однородность, позвол юща  получить высокие эксплуатационные свойства издели .

На фиг.1 представлена схема предлагаемого способа, вид в плане, где 1 - плав щиес  электроды, 2 - наплавл емое изделие переменной ширины; 3 - погранична  зона на участке включени  очередного электрода; 4 - фронт с варочной аанны без

смещени  электродов; 5 - фронт сварочной ванны со смещением электродов.

На фиг.2 представлена схема предлагаемого способа, вид в сечении А, где 6 включаемый электрод; 7 - ограждение сварочной ванны.

Пример. Проводилась многоэлектродна  электродугова  наплавка сердечника крестовины железнодорожного перевода

Р50 марки 1 /9. Сердечник ограждали двум  медными пластинами длиной 600 мм, толщиной 10 мм. Прот женность наплавки от узкой части сердечника к широкой составила 500 мм. Многоэлектродна  головка перемещалась вдоль издели  по копиру на равном рассто нии от одной из образующих .

Рассто ние от крайнего электрода до кромки образующей находили экспериментально и установили равным 2-м диаметрам электрода от его оси. Примен ли порошковую проволоку/ 3,8 мм, расставленную по фронту с шагом 10 мм. Питание осуществл ли посто нным током обратной пол рности

от источника с жесткой характеристикой. Напр жение составл ло 32 В, сила тока на один электрод-200 А, скорость наплавки 12 м/ч Наплавка велась под флюсом АН-72, Наплавочна  головка имела устройство дистанционного управлени  периодом включени  электродов. Дл  получени  сравнительных данных параллельно проводились наплавки с различной величиной смещени  электродов:

1) nr2...j 2) 6.5r....j da 3) ...j d3 Контроль за формированием наплавленного сло  проводили по изменению длины пограничного участка между точкой А отрыва

валика от образующей издели  и точкой образовани  валика увеличенной ширины при включении очередного электрода.

Результаты проведенных исследований представлены в таблице.

Как видно из таблицы, определ ющим фактором в сокращении рассто ни  между точкой А отрыва валика и кромкой образующей  вл етс  величина смещени  электродов Bi. Несмотр  на рост длины ванны с увеличением тока от 200 до 1600 А и росЧом числа электродов до 8 шт, периферийна  часть наплавл емого сло  на каждом пограничном участке, соответствующем удалению крайнего электрода от кромки

образующей издели  на рассто ние, большее двух диаметров электродов, формируетс  ступенчато с длиной ступени пор дка 21-23 мм.

Смещение электродов на величину

0,5 ni d3

-гт-приводит к существенному сокраVn

щению границ пограничного сло , а его уд- ваивание, как видно из таблицы, обеспечивает полное сли ние ванны расплава и его устранение.

Обнаруженное  вление можно объ снить тем, что при наплавке слой металла, равного ширине наплавл емого издели , высока  температура в головной части ванны способствует максимальной концентрации плотности тока также в головной части. Идентичность граничных условий электрического v теплового полей обусловливает вывод, что деформаци  температурного пол  будет аналогична деформации изотермических поверхностей Известно также, что плотность тока по фронту многоэлектродной системы зависит от взаимного расположени  электродов и токоподвода к детали, и всегда больше на электродах, расположенных на минимальном рассто нии от него (направление наплавки прин то на токоподвод).

Естественно, что максимальное значение плотности объемных электромагнитных сил -будет достигатьс  на выдвинутом впе-1 ред электроде, имеющем наибольшую плотность тока Этим электродом в момент включени  очередного электрода  вл етс  замыкающий по фронту, опережающий остальные на величину Bi nicb

Схема образовани  объемных электромагнитных сил в жидком металле показана на фиг.З. Ток, текущий по дуговому проме- жутку на выдвинутом электроде, представим в виде 1к, а токи на остальных электродах l4...li. Исход  из представлени  об электромагнитном взаимодействии линейных токов, можно определить напраеле- ние магнитного пол  и образуемых электродинамических сил.

Определим направление магнитного пол , индуцируемого током выдвинутого электрода в столбе дуги и жидком металле четвертого электрода5

Направление вектора напр женности магнитного пол  выдвинутого вперед электрода Нк в элементе тока дугового промежутка четвертого электрода l4d$4 при направлении тока М (фиг.З) совпадать с вектором скорости наплавки VH. Учитыва , что на элемент тока дуги длиной С, по которому течет ток силой Ц, помещенный в магнитное поле напр женностью Нк будет действовать сила FK4 Нк, направленна  в сторону выдвинутого электрода, в ту же сторону будут смещатьс  и частицы

расплава, заполн ющие собой участок несплошности наплавл емого сло  А - AI. Аналогичное направление смещени  частиц расплава будет наблюдатьс  в области ос- тальных электродов, но в степени, завис щей от напр женности магнитного пол  1-го электрода в элементе тока 1-го электрода.

Без выдвинутого вперед электрода средние значени  токов на отдельных элек- 0 тродах и величины индуцируемых ими магнитных полей будут близки между собой, что естественно приведет к взаимному уравновешиванию магнитных полей и отсутствию требуемого смещени  расплава. 5При таком расположении электродов

дуга замыкающего электрода обеспечивает не только более концентрированное тепловое воздействие на металл, но и более интенсивноеэлектродинамическое 0 воздействие и нар ду с некоторым увеличением глубины проплавлени  способствует росту размеров границ ванны Этр объ сн ет тот факт, что точка А отрыва границ ванны приближаетс  к выдвинутому электроду и 5 электродный металл, образуемый при плавлении включаемого электрЪда сливаетс  с существующей ванной, не образу  мениска Последнее обеспечивает равномерное про- плавление основного металла и качествен- 0 ное формирование наплавленного сло . В результате применени  предлагаемого способа при наплавке крестовин стрелочных переводов Р50 Р65 увеличилась пропускна  способность железных дорог, 5 повысились скорости движени  поездов.

Экономический эффект от наплавки rto сравнению с использованием новых крестовин составил

Эг (Зг-32)хАг,

0 где 3i - приведенна  стоимость базовой крестовины за вычетом стоимости металлолома и снижени  стоимости на 15%; Р50 - 248,89 рб; Р65 - 363,88 рб.

За - затраты на восстановление изно- 5 шенной крестовины 32 66,07 рб.

Аг - годовой объем производства продукции , Аг 300 шт/год.

Годовой экономический эффект дл  крестовин Р50 составил: 0 Эг (248,84-66,07) х 300 54846 рб.

Годовой экономический эффект дл  крестовин Р65 составил:

Эг (363,88-66,07) х 300 89343 рб.

Данный расчет не учитывает экономию от увеличени  скоростей движени  поездов 5 и повышени  пропускной способности дорог ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ многоэлектродной наплавки, при котором электроды располагают на некотором рассто нии один, от другого вдоль ли нии и плав т в общую сварочную, ванну от одного токоподвода. о т л и ч а ю щ и и с   тем, что. с целью наплавки деталей переменной ширины за один проход и обеспечени  высокогр качества наплавленного металла путем управлени  формированием сварочной ванны, одну из кромок Наплавленного сло  формируют одним из крайних электродов многоэлектродной системы, а противоположную кромку издели  формируют при последовательном добавлении по одному плав щемус  электроду через промежутки времени, равные ,

   К ПК П| d3

   tg a Vn Vn

   0

   где К 2 при I j 1600a;

   - диаметр электрода, 1,2 : d3 4 мм;

   VH - скорость наплавки, мм/с;

   щ - пор дковый номер включаемого электрода; ivx :..-.... ,:... : ...

   а - угол непараллельности кромок издели , при этом каждый добавл емый электрод смещают вперёд относительно предыдущего электрода на величину диаметра э л ekf рода ГУ -V

   фи.2.1

   Вид А

   зА & t t-9 t

   Фиг. 2.