2.3.ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ СВАРКОЙ И НАПЛАВКОЙ
Сварка и наплавка - распространенные способы восстановления деталей в ремонте автомобилей.
Сварка применяется для устранения механических повреждений детали (трещины, сколы, пробоины и т. п.) и соединения деталей кузова.
Наплавка используется для нанесения слоя металла на поверхность восстанавливаемой детали для компенсации ее износа.
2.3.1. Особенности процессов сварки и наплавки в авторемонтных организациях
Детали соединяются между собой благодаря расплавлению металла краевых частей соединяемых элементов и дополнительного металла, вводимого в зону расплава в виде присадочного материала (проволока, порошок, стержни и т. п.). Соединение получается цельным и прочным.
1.Существуют следующие виды сварки плавлением:
электродуговая открытой дугой;
электродуговая под флюсом;
аргонодуговая.
2.Сварка и наплавка осуществляются в электрической дуге или при горении газа, когда выделяется большое количество теплоты, достаточное для расплавления металла поверхностного слоя детали и металла, вводимого в эту же зону. При ЭД сварке КПД полезного использования теплоты с открытой дугой составляет 0,5... 0,7, в защитном газе-0,5...0,6, под флюсом ф - 0,8...0,85.
3.Производительность наплавки плавящимся электродом определяется массой G, г, металла, расплавленного за время горения дуги:
G = бpI, фo,
где бp - коэффициент плавления металла электрода, г(A·ч); I сила тока, А; фo - основное время наплавки (время горения дуги), ч.
Зная величину G и, учтя потери на испарение и разбрызгивание, можно определить фактическую массу Gн г, наплавленного металла:
Gн=(1-ш / 100)G
где ш - коэффициент потерь металла электрода при наплавке, %.
При наплавке электродами с толстым покрытием ш = 5 ... 10 %, при автоматической наплавке под флюсом ш = 1 ... 1,5 %, при наплавке в углекислом газе ш = 5 ... 15 %.
4. Для предупреждения образования трещин под действием внутренних остаточных напряжений растяжения применяется общий или местный подогрев деталей из легированных сталей перед сваркой или наплавкой. Температура подогрева, оС, определяется с помощью эмпирического соотношения
tпод = 350√Сэ - О, 25,
где Сэ - эквивалентное содержание углерода в материале детали.
Сэ=(1+0,005h)[C+(Мn+Cr)/9+Ni/18+Мо/13], (2.2) где h - толщина детали, мм.
П р и м е р. Определим температуру подогрева детали толщиной 70 мм из стали 40ХНМ2 при проведении наплавки.
Выписываем содержание основных элементов стали 40ХН2М2 и в скобках приводим среднее значение:
С = 0,36 ... 0,44(0,4); Cr = 0,6 0,9(0,75); Ni = 1,25 ... 1,75(1,5);
Мо = 0,15 ... 0,25(0,2); Мп = 0,5 0,8(0,65).
Теперь подставим средние значения в формулы (2.1) и (2.2) и оценим искомые значения СЭ и tпод.
tпод.= 350√0, 88 - О, 25 = 278o С;
СЭ = (1 + 0,005·70)[0,4 + (0,65 + 0,75)/9 + 1,5/18 + 0,2/13] = 0,88. ☺
5. Ручная сварка и наплавка открытой дугой осуществляются электродами, тип и марка которых зависят от вида материала деталей.
Типы применяемых электродов. Для низкоуглеродистых и низколегированных сталей применяются:
при сварке - электроды (Э) типов Э-34, -38, -42, -46, где цифры обозначают предел прочности при растяжении;
при наплавке - электроды наплавочные (ЭН) типов ЭН-15Г3-25, -18Г4-35, -20Г4-40, где использованы следующие обозначения (для первого электрода):
15 - сотые доли процента С; Г - легирующий элемент марганец; 3 - процентное содержание Мn; 25 - твердость HRC без дополнительной термообработки.
для сварки легированных деталей автомобилей используют электроды марок УОНИ-13/45 и -13/55.
Для восстановления изношенных деталей средней твердости ручной электродуговой наплавкой применяются электроды ОЗН-300, -350 и -400 со стержнями из легированной проволоки соответственно ЭН-15Г3-25, -18Г4-35 и -20Г4-40(цифры показывают твердость наплавленного металла по Бринеллю).
Наплавка электродами УОНИ и ОЗН ведется при обратной полярности (деталь - «минус», электрод - «плюс») и силе сварочного тока I, А, определяемой эмпирическим соотношением
I= kd,
где d - диаметр электрода, мм; k, А/мм, - коэффициент, зависящий от d:
d, мм 1…2 3…4 5…6
k, А/мм 25…30 30...45 45…60
Состав покрытия. В зависимости от толщины слоя покрытия (S) различают электроды с тонким (S = 0,15 ... 0,25 мм) и толстым (S > 0,25 мм) покрытием.
Составы покрытий электродов в зависимости от назначения и стоимости подразделяются в основном на стабилизирующие (обеспечивающие устойчивое горение дуги) и повышающие качество сварного шва.
1. Стабилизирующий состав (наиболее дешевый) включает в себя мел (СаСОз) - 80 ... 85 % и жидкое стекло (Nа2SiOз) 20 ... 15 %.
2. Составы, повышающие качество сварного шва, представляют собой сочетания компонентов, имеющих разное функциональное назначение:
газообразующие вещества (для защиты от контакта с воздухом) - крахмал, пищевая мука, целлюлоза и т. п.;
шлакообразующие вещества (для повышения плотности наплавленного слоя и защиты от воздуха) - полевой шпат, кварцевый песок, мрамор и другие вещества минерального происхождения;
раскислители - ферромарганец, ферросилиций и т. п.; легирующие элементы - феррохром, ферромолибден и другие ферросплавы;
связующее вещество - жидкое стекло, декстрин, органический клей. ☺
2.3.2. Особенности восстановления сваркой деталей из чугуна
Из серого чугуна изготавливают блоки цилиндров (БЦ), головки БЦ, картеры сцепления или коробки передач, корпуса водяных и масляных насосов, ступицы передних колес и т. д., а из ковкого - картеры задних мостов, ступицы задних колес и т. д. Для устранения дефектов в таких деталях (трещины, сколы, пробоины, срыв или износ резьбы и т. п.) применяют горячий или холодный способ сварки.
Горячий способ: для исключения резких перепадов температуры в зоне сварки, приводящих к возникновению значительных растягивающих остаточных напряжений, применяют предварительный подогрев детали.
Сварку проводят в следующем порядке.
1. Механическая обработка: рассверливают концы трещины и разделывают кромки трещины угловой шарошкой на глубину, примерно равную половине толщины стенки.
2.Подогрев детали в печи до температуры 600 - 650оС.
3.Сварка ацетиленокислородным пламенем с использованием стержневых электродов, отлитых из серого чугуна с повышенным содержанием кремния (до 3...3,5%). Для защиты наплавленного металла от окисления и удаления оксидов применяется флюс (50% буры и 50% карбоната натрия).
Режим сварки: расход ацетилена 100 ... 120 л/ч на 1 мм толщины свариваемого металла; сварочное пламя должно быть нейтральным или с небольшим избытком ацетилена.
4. Медленное охлаждение детали после сварки.
Горячий способ обеспечивает высокое качество сварки, но из-за сложности процесса (использование печи, нагрев детали), он применяется в АРО и АТО в основном для восстановления сложных корпусных деталей.
Холодный способ (без подогрева детали), наиболее простой и экономичный, осуществляется при ручной или полуавтоматической дуговой сварке электродами из стали, цветных металлов и сплавов, например: электродами ЦЧ-4 из стальной проволоки Св-08 с толстым покрытием, содержащим титан;
медными электродами ОЗЧ-1 с покрытием, содержащим железный порошок;
электродами МНЧ-1 из специального сплава (монель-металл, 63% Ni и 37% Си).
Недостатки холодного способа сварки чугуна:
возможное науглероживание и закалка шва резко ухудшает обрабатываемость;
из-за наличия в зоне шва растягивающих остаточных напряжений в детали сразу после сварки или при начале работы образуются трещины в околошовной зоне. ☺
2.3.3. Особенности восстановления сваркой деталей из алюминиевых сплавов
Для устранения сколов, трещин и других механических повреждений в деталях из алюминиевых сплавов АЛ-4 и -9 (головки БЦ, картеры сцепления, коробки передач, корпуса водяных насосов и др.) применяют аргонодуговую и ацетиленокислородную сварку.
Аргонодуговая сварка (Видеоролик) неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа аргона проводится без флюса, с введением присадочного материала в зону электрической дуги, горящей между вольфрамовым электродом и деталью. Для сварки применяются специальные установки УДАР-300 и -500. Для восстановления деталей наплавкой рекомендуются установки типов УДАР и УДГ.
Ацетuленокислородная сварка осуществляется при строго нейтральном пламени (за счет избытка ацетилена) и с расходом ацетилена 75 ... 100 л/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.
При всех способах сварки детали из силумина перед сваркой подогревают до температуры 200...250оС, чтобы исключить коробление и образование трещин. После сварки детали подвергают низкотемпературному отпуску при 300...350оС для снятия внутренних остаточных напряжений и улучшения структуры наплавленного металла.
Недостатки сварки алюминиевых сплавов:
интенсивное окисление алюминия с образованием тугоплавкого оксида Al2O3 с
tпл = 2050оС, в три раза превышающей tпл самого алюминия;
частицы оксида, оставаясь в наплавленном металле, создают растягивающие остаточные напряжения, снижая его прочность; алюминиевые сплавы в расплавленном состоянии активно поглощают водород, который при быстром охлаждении не успевает выйти из сварочной ванны и создает поры и раковины; необходимость предварительного нагрева деталей до температуры 200...250оС и выполнения операций на нагретой детали. ☺
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
