Исследование структуры и механических характеристик металла, наплавляемого дугой комбинированного действия

Введение 4
1 Проблемы повышения гибкости сварочных процессов 7
1.1 Гибкость технологических процессов сварки и наплавки 7
1.2 Плавление основного и электродного металлов в дуговых способах наплавки 10
1.3 Анализ способов наплавки с позиции гибкости технологического процесса 14
1.3.1 Ручная дуговая наплавка покрытым электродом 14
1.3.2 Плазменная наплавка (наплавка сжатой дугой) 16
1.3.3 Электрошлаковая наплавка (ЭШН) 25
1.3.4 Механизированная и автоматическая дуговая наплавка 27
1.3.5 Наплавка трёхфазной дугой 29
1.3.6 Аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом с присадочной проволокой 35
2 Исследование электрических свойств комбинации дуг прямого и косвенного действия 40
2.1 Энергетические характеристики комбинации дуг прямого и косвенного действия 40
2.2 Разработка схемы замещения комбинации дуг и расчет параметров схемы питания 46
2.3 Эффективная тепловая мощность комбинации дуг 52
3 Разработка методики исследований 56
3.1 Условия проведения экспериментов 56
3.2 Материалы для наплавки 57
3.3 Разработка экспериментальных установок для наплавки комбинацией дуг и выбор оборудования 59
3.4 Контроль электрических и неэлектрических параметров 63
3.5 Контроль свойств наплавленного металла (исследование механических, химических свойств и металлография) 64
3.6 Материалы образцов 65
3.7 Оборудование и методы проведения испытаний и исследований 66
4 Исследование технологии наплавки и свойств наплавленного металла 69
4.1 Наплавка без поперечных колебаний горелки 69
4.2 Наплавка с поперечными колебаниями горелки 75
4.3 Механические свойства образцов наплавки 78
4.4 Исследование химического состава наплавляемых валиков 82
Выводы по 4 главе 96
Заключение 97
Список используемой литературы и источников 98
Купить

В процессе эксплуатации машин и механизмов их детали зачастую работают в жестких условиях контактирования с высокотемпературными газами, различными агрессивными средами и абразивными веществами, вызывающими интенсивную коррозию или износ поверхности. По мере повышения скорости действия машин, увеличения их размеров и производительности условия работы поверхности деталей становятся все более жесткими. В связи с этим возникаем необходимость применения специальных мер, обеспечивающих повышение жаропрочности, коррозионной стойкости, износостойкости и других и других важных свойств поверхности материалов.
Увеличение размеров оборудования, повышение его быстродействия и производительности также сопровождается ужесточением условий работы его узлов и механизмов.
Применение технологии улучшения свойств поверхности материалов расширяет перспективу проектирования и производства различного оборудования с более высоким уровнем эксплуатационных показателей, что, в свою очередь, позволяет сократить потребление энергии и повысить производительность труда в различных отраслях промышленности.
Часто оказывается целесообразней все изделие изготавливать из более дешевого и достаточно работоспособного металла для конкретных условий эксплуатации и только на поверхностях, работающих в особых условиях, иметь необходимый по толщине слой другого материала. Такой путь представляет значительные резервы экономии сырьевых ресурсов.
Эти задачи могут быть успешно решены применением наплавки как способа поверхностного упрочнения материалов. Современные достижения в разработке у усовершенствования оборудования позволили значительно улучшить эксплуатационные свойства наносимых покрытий. Это особенно важно в условиях экономии сырья и повышения эффективности использования энергии.
Расширение возможностей управления химическим составом сварных швов и повышение их однородности является одними из важнейших задач современной техники. Весьма перспективным направлением решения этих задач является использование для наплавки и сварки комбинации дуг прямого и косвенного действия. В работе [1] был исследован такой вариант сварки применительно к сжатой сварочной дуге в среде аргона. В плазмотроне при генерации сжатой дуги прямой полярности использовался вольфрамовый электрод, а «свободная дуга косвенного действия горела между неплавящимся электродом и электродной проволокой-анодом. Обе дуги питались и устойчиво работали от сварочного генератора с помощью включения в цепи электродов двух балластных реостатов» [1]. Однако в дальнейшем данный способ не получил особого развития, причиной чего, возможно, является относительно высокая сложность его реализации в условиях плазменной сварки.
Такая схема сварки или наплавки создает предпосылки устранения наиболее серьезных недостатков дуги в инертных газах с неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки: низкого коэффициента наплавки присадочной проволоки и его нестабильности. Анализ литературных данных по скорости подачи присадочной проволоки показывает, что она в несколько раз меньше, чем в дуге с плавящимся электродом [2]. Небольшие изменения положения конца проволоки относительно столба дуги и сварочной ванны могут приводить к существенным изменениям скорости ее расплавления. В данной работе исследовался процесс наплавки комбинацией свободных дуг прямого и косвенного действия по схеме, аналогичной схеме работы [1].
Сущность способа заключается в том, что дуга прямого действия горит с неплавящегося вольфрамового электрода-катода на изделие, и с него же вторая дуга горит на плавящийся электрод-анод. Дуга прямого действия осуществляет проплавление основного металла, а дуга косвенного действия только электродного. Раздельное регулирование тепловой мощности в основной и дополнительный металлы позволяет изменять соотношение объемов их расплавления, и, следовательно, сводить долю участия основного металла в наплавленном слое до минимума. Однако многие вопросы, связанные с возможностью получения стабильного процесса сварки с совместным использованием свободных дуг находящихся вблизи друг друга, совершенно не изучены.
Поэтому целью данной работы является повышение качества наплавленного слоя за счет создания процесса раздельного регулирования производительности расплавления основного и дополнительного металлов.
Купить