Загиров Ильнур Илдарович. Совершенствование технологии восстановления автотракторных деталей типа "ВАЛ" электроконтактной наплавкой проволокой

brief description

Загиров Ильнур Илдарович. Совершенствование технологии восстановления автотракторных деталей типа "ВАЛ" электроконтактной наплавкой проволокой : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.03 / Загиров Ильнур Илдарович; [Место защиты: Башкир. гос. аграр. ун-т].- Уфа, 2008.- 160 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/154

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи
042008biV42
ЗАГИРОВ ИЛЬНУР ИЛДАРОВИЧ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АВТОТРАКТОРНЫХ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «ВАЛ» ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ НАПЛАВКОЙ ПРОВОЛОКОЙ
05.20.3 - технологии и средства технического обслуживания
в сельском хозяйстве
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент М.З. Нафиков
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Уфа 2008
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 13
1.1 Конструктивно-технологические особенности деталей типа «вал».. 13
1.2 Электроконтактные способы восстановления деталей 18
1.3 Цель и задачи исследований 33
1.4 Выводы 34
2 РАСЧЕТ ЗОНЫ ОБРАЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЯ В ПРЕДЕЛАХ КОНТАКТНЫХ ПЛОЩАДОК 35
2.1 Физическая сущность наплавки 35
2.2 Зависимость прочности сварного соединения от деформации присадочной проволоки 36
2.3 Определение размеров единичных площадок металлопокрытия 39
2.4 Определения размеров контактных площадок с присадочным металлом 40
2.5 Зона формирования сварного соединения в пределах контактных площадок 46
2.6 Расчеты, связанные с определением зоны образования соединения в пределах контактных площадок 48
2.7 Выводы 54
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ РОЛИКОВ- ЭЛЕКТРОДОВ 55
3.1 Разработка способа определения износа ролика-электрода 55
3.2 Исследование износостойкости роликов-электродов, изготовленных из различных электродных материалов 57
3.3 Новые конструкции роликов-электродов для ЭКН стальных проволок 60
3.4 Выбор рациональных размеров инструмента 62
3.5 Выводы 64
4 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 65
4.1 Экспериментальная наплавочная установка 65
4.2 Методика металлографических исследований 68
4.3 Методика определения прочности сцепления металлопокрытия с основой 73
4.4 Методика определения износостойкости наплавленного металла 76
4.5 Методика определения остаточных напряжений в поверхностном '
I
слое восстановленных деталей : 81
4.6 Методика проведения эксплуатационных испытаний автотракторных деталей типа «вал», восстановленных ЭКН 88
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 90
5.1 Прочность сцепления металлопокрытия с основой 90
5.2 Твердость и структура металлопокрытия 91
5.3 Износостойкость металлопокрытий 99
5.4 Результаты определения остаточных напряжений 102
5.5. Результаты эксплуатационных испытаний 105
5.6 Выводы 106
6 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АВТОТРАКТОРНЫХ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «ВАЛ» И ИХ ТЕХНИКО¬ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА |. 108
6.1 Определение технологических режимов электроконтактной наплавки проволокой 108
6.1.1 Определение усилия на ролике и тока наплавки 108
6.1.2 Определение длительностей импульсов тока и пауз между импульсами 113
6.1.3 Определение скорости наплавки 113
6.1.4 Шаг наплавки по винтовой линии 116
6.1.5 Режим охлаждения 117
6.2 Основы разработки технологических процессов восстановления деталей типа «вал» ЭКН 118
6.3 Технико-экономическая эффективность восстановления изношенных автотракторных деталей типа «вал» ЭКН стальных проволок 122
6.4 Выводы 133
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 134
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 136
ПРИЛОЖЕНИЯ 156

bibliography

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Получено условие формирование сварного соединения в пределах контактных площадок в виде зависимостей (10-11).
Установлена связь для случая наплавки проволоки Нп-ЗОХГСА на основу из одноименной стали между прочностью сварного соединения и осевой деформации присадочной проволоки виде формулы:
а = 3,04*?°70 -0,922.
2. Разработан способ определения величины износа ролика-электрода, основанный на измерении относительной осевой деформации присадочной проволоки при ее наплавке на одинаковых режимах изношенным и неизношенным инструментом.
Установлено, что удовлетворительной износостойкостью обладают ролики-электроды из никель-бериллиевых бронз Бр.НБТ. Целесообразно при восстановлении автотракторных деталей типа «вал» использовать ролики- электроды диаметром 300 мм.
Предложенны новые конструкции роликов-электродов, позволяющие существенно повысить их износостойкость путем защиты рабочих поверхностей сменными элементами из медной фольги.
3. Установлено, что наиболее высокая прочность сцепления металлопокрытия с основой достигается при режимах наплавки, обеспечивающих максимально возможное 44...48%-ное удлинение присадочной проволоки. При наплавке углеродистых проволок прочность сварного соединения может достигать прочности основного металла вала. Средняя твердость металлопокрытия из углеродистой проволоки ПК-2 равна 52...54 HRC, а для легированной проволоки 30ХГСА 48...50 HRC. Износостойкость металлопокрытия из проволоки ПК-2 в 1,4.. .1,5 раза, а для проволоки 30ХГСА - в 1,2.. .1,25 раза выше износостойкости образцов из стали 45, закаленной ТВЧ.
Установлено, что шаг наплавки по длине сварного валика должен обеспечивать перекрытие зон контактных площадок, в которых образуется сварное соединение. Качественное сплошное покрытие без непроваров формируется при 5-10%-ном перекрытии этих зон в случае наплавки углеродистых проволок и 40-45%-ном при наплавке легированных проволок ЗОХГСА.
Рациональными являются шаг наплавки по винтовой линии, обеспечивающие минимальное 10... 15%-ое перекрытие смежных сварных валиков по их ширине.
Установлено, что в металлопокрытиях, сформированных по рекомендуемым режимам ЭКН, действуют сжимающие остаточные напряжения, равные 0,1...0,2 предела текучести наплавленного металла. Благоприятные остаточные напряжения объясняются термомеханическим воздействием ролика- электрода на присадочный металл при его наплавке.
4. Разработаны методики определения режимов ЭКН, которые могут найти применение при восстановлении деталей типа «вал» присадочными проволоками различного диаметра и химического состава. Технологический процесс восстановления ЭКН внедрен в ООО «Ремонтник» Буздякского района Республики Башкортостан с годовым экономическим эффектом 80000 рублей.