Лабораторная работа №1. Определение коэффициента жесткости токарного станка при обработке в центрах
При выполнении работы следует руководствоваться общими правилами техники безопасности
жүктеу/скачать 4,39 Mb.
|
При выполнении работы следует руководствоваться общими правилами техники безопасности.
Особенности сварки и наплавкиСваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений твердых металлов посредством установления межатомных связей между свариваемыми деталями при их местном нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Наплавка есть разновидность сварки, и представляет собой процесс нанесения слоя металла на поверхность изделия. Согласно ГОСТ 19521-74 сварка и наплавка металлов классифицируются по физическим, техническим и технологическим признакам. К физическим признакам относят форму вводимой энергии, наличие давления и вид инструмента как носителя энергии. В зависимости от вводимой энергии сварочные процессы разделены на три класса: термический, термомеханический и механический. К термическому классу относятся такие виды сварки, которые выполняются плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, газовая, высокочастотная, термитная, электрошлаковая, плазменная, электроннолучевая и лазерная); термомеханическому- с применением тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная, газопрессовая и взрывом); механическому - с использованием механической энергии и давления (трением, ультразвуковая и холодная). К техническим признакам относятся способ защиты зоны сварки, непрерывность процесса и степень механизации. По способу и защите металла сварка бывает: в воздухе, вакууме, защитных газах, под флюсом, в пене и в комбинированной защите. В качестве защитных газов могут использоваться активные газы (СО2, N, H, водяной пар и их смеси), инертные газы (Ar, He) и их смеси. По непрерывности процесса различают непрерывные и прерывистые виды сварки и по степени механизации - ручные, механизированные и автоматические. По технологическим признакам сварка может быть: дуговая, газовая, термитная, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная, контактная, диффузионная, газопрессовая, ультразвуковая, взрывом, трением и холодная. При ремонте машин операции сварки и наплавки по сравнению с другими методами восстановления более распространены, т.к. они позволяют получать: на рабочих поверхностях деталей слой любой толщины и химического состава; наплавленный слой с разнообразными свойствами, т.е. высокой твердостью и износостойкостью, антифрикционные, кислотные, жаропрочные и др. Сварка и наплавка в распределении работ по методу восстановления занимают 70% всего объема. Из 75 марок низкоуглеродистой, легированной и высоколегированной сварочной проволоки, выпускаемой в СНГ, примерно 35% используется для механизированной сварки, 60% - при изготовлении электродов и 5% - газовой сварки. Электродуговая сварка и наплавка. Электродуговая сварка относится к сварке плавлением с помощью электрической дуги. Впервые явление электрической дуги было открыто в 1802г. академиком В.В. Петровым. Если два электрода подключить к источнику тока и в дальнейшем их разъединить, то между ними в газообразной среде возникает дуговой разряд. В 1882г. русский инженер Н.Н. Бернадос первым в мире применил эту электрическую дугу для целей плавления и сварки металла угольным электродом. Электрическая дуга горит между угольным электродом и свариваемой деталью. Присадочный материал для заполнения сварочного шва вводится в ванну извне в виде отдельного прутка. Сварка угольным электродом имеет небольшое распространение и используется главным образом при сварке тонколистовых материалов , наплавке твердыми сплавами почворежущих деталей плугов, культиваторов и др. В 1888 г. русским инженером Н. Г. Славяновым была изобретена электродуговая сварка плавящимся металлическим электродом. Процесс сварки значительно упростился, и она получила наибольшее применение. Для получения электросварочной дуги используется постоянный и переменный ток. Так сваривают малоуглеродистые, углеродистые и легированные стали всех марок, чугун, цв. металлы, а также наплавляют твердые сплавы. Чтобы полностью сплавить свариваемые кромки, когда толщину деталей нельзя проплавить за один проход, нужно выполнить разделку (скос) кромок в зависимости от их толщины и метода сварки. Рассмотрим классификацию способов дуговой сварки: по степени механизации - ручная, механизированная, автоматизированная и автоматическая по роду тока – постоянный, переменный и пульсирующий; по состоянию дуги – свободная и сжатая; по числу дуг – однодуговая и многодуговая; по полярности сварочного тока – прямой и обратный; по виду электрода – плавящийся (металлический), неплавящийся(угольный, вольфрамовый и др.). Физико–химические процессы при дуговой сварке и наплавке. В процессе сварки металл плавится, образуя сварочную ванну, а затем затвердевает в виде сварочного шва. Вместе с тем происходят нежелательные явления (окисление металлов, поглощение азота, выгорание легирующих примесей, объемные и структурные изменения), что приводит к короблению деталей, нарушению их термообработки и снижению прочности в сварочном шве. Эти процессы характерны для всех способов сварки плавлением. В общем случае скорость плавления электрода возрастает с увеличением силы тока примерно по линейной зависимости. На прямой полярности выделяется теплоты примерно на 20% больше, чем на электроде – катоде. На характер переноса электродного металла, форму и размер капли влияет также соотношение сил (сила тяжести, сила поверхностного натяжения, электромагнитная сила, сила реактивного давления паров, аэродинамическая сила и др.), действующих на капле металла на торце электрода. Для электродов с основным покрытием характерен крупнокапельный перенос в широком диапазоне режимов сварки, а для электродов с кислым и рутиловым покрытиями – мелкокапельный. Малый размер капель обусловлен сравнительно низким межфазным напряжением на границе металла со шлаком, поскольку шлак и металл содержат значительное количество кислорода. Размер капель существенно зависит от силы тока. При низких плотностях тока металл переносится крупными каплями. С увеличением его плотности масса капель уменьшается и наблюдается мелкокапельный (туманообразный) перенос. Когда сварочный ток превысит критическое значение Iкр> (140…150) dэл, возможен струйный перенос. Форма сварочной ванны зависит от сил, действующих на жидкий металл. Сила реактивного давления паров оттесняет металл к задней части ванны. Увеличивая или уменьшая наклон электрода, можно изменять направление этой силы и соответственно высоту наплавленного валика и глубину проплавления основного металла. Кроме того, на форму и объем сварочной ванны и шва влияют напряжение дуги, скорость наплавки, наклон и диаметр электрода, число и расположение электродов. Возрастание тока дуги приводит к увеличению глубины проплавления и образованию более высоких и узких валиков. Образование и строение зоны термического влияния. В каждой точке околошовной зоны температура вначале нарастает, а затем снижается, и чем ближе точка расположения к границе сплавления, тем быстрее металл нагревается. Поэтому его структура и свойства в зоне будут различны. Ее размеры и характер превращений будет зависеть от теплофизических свойств свариваемого металла, способа и режима сварки, типа сварного соединения и т. п. Остаточные растягивающие напряжения в наплавленной детали ведут к снижению усталостной прочности, повышенному короблению, усадке по длине и отрицательно сказываются на сопротивлении детали переменным нагрузкам. Благодаря особенностям формирования наплавленного слоя возникают горячие (кристаллизационные) и холодные трещины поры. Горячие (микро – и – макроскопические) трещины зарождаются в процессе сварки углеродистых сталей при температуре 1200…13500C. На образование трещин влияет наличие в металле валика вредных примесей (C, Si, S, P, H). Наличие в сварочном шве полезных примесей (Mg, Ni, Cr) уменьшает появление горячих трещин. Кроме того, предварительный подогрев и рациональный выбор режимов сварки и наплавки и порядок наложения швов снижают влияние растягивающих напряжений температура подогрева, равная 150…7000С, зависит от химического состава наплавляемого металла. Холодные трещины возникают при температуре ниже 4000C и делятся на закалочные и хрупкие. Закалочные трещины образуются на границе сплавления в средне- и высоколегированных сталях перлитного и мартенситного классов вследствие того, что в присутствии мартенсита объем металла увеличивается и имеет место структурные напряжения. Если неизбежно образование мартенсита, то сварку и плавку ведут малым током и с большой скоростью. Тогда иглы мартенсита будут маленькие, и возникающие напряжения недостаточны для разрушения металла. Хрупкие трещины появляются в наплавленном слое при его быстром охлаждении. Они распространяются из наплавленного металла с большой скоростью (1200…1800м/с). Для их предупреждения нужно предварительно подогревать детали перед наплавкой, что способствует распаду аустенита, и после медленно охлаждать. Поры возникают только на грани раздела фаз между твердым и жидким металлом, что объясняется наличием в жидком металле пузырьков газов CO, CO2, H2 и др. Для их уменьшения необходимо: защищать зону дуги от воздействия воздуха; удалять водород и азот из сварочной ванны либо пузырьки нерастворимых газов, либо за счет связи в соединениях, переходящих в шлак, до кристаллизации ванны; снижать окись углерода или водяного пара раскисанием ванны и удалять свободный кислород; замедлять кристаллизацию ванны, чтобы скорость выделения пузырьков была выше скорости роста кристаллов; применять обратную полярность, что способствует уменьшению растворения протонов водородов капле; подбирать режимы сварки и среды, в которой она проводится. Способы снижения сварочных напряжений и деформации. К таким способам относятся: отпуск, агронодуговая обработка, проковка шва и околошовной зоны, термическая или механическая правка. Отпуск для снятия напряжений при сварке углеродистых конструкционных сталей проводится нагревом до температуры 630…6500С и выдержкой в течение 2…3 минут на 1 мм толщины металла. Охлаждение должно быть медленным. Оно обусловливается химическим составом стали. Чем больше содержание углерода в стали, тем меньше должна быть скорость охлаждения. В ряде случаев деталь охлаждают вместе с печью до температуры 3000C, а затем на воздухе. Агронодуговая обработка заключается в том, что в неплавящимся электродом в аргоне расплавляют участок перехода от шва к основному металлу. Это нарушает равновесие внутренних сил напряженного поля вследствие перехода части металла в жидкое или пластическое состояние. В процессе кристаллизации расплавленного металла будут вновь возникать напряжения сравнительно малой величины, т. к. его количество во много раз меньше, чем количество металла шва. Проковкой шва и околошовной зоны снимают почти полностью сварочные напряжения за счет создания дополнительной пластической деформации. Ее проводят в процессе остывания металла при температуре 450 или от 1500C и ниже. В интервале температур 400…2000C в связи с пониженной пластичностью металла возможно образование подрезов. Многослойной сваркой и наплавкой проковывают каждый слой, за исключением первого. Проковка сварных соединении также повышает усталостную прочность. жүктеу/скачать 4,39 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|