Функции инженера-технолога машиностроительного предприятия

Предварительный нагрев. Для предотвращения растрескивания наплавленного слоя, особенно при наплавке твердыми материалами, необходимо правильно выбрать температуру предварительного подогрева детали, оказывающего влияние на твердость наплавленного металла. Недостаточная температура предварительного подогрева создает, опасность возникновения трещин, а чрезмерный нагрев вызывает снижение скорости охлаждения и увеличение глубины проплавления основного металла, что не обеспечивает требуемой твердости наплавленного металла.

Предварительный подогрев осуществляют обычно газовыми горелками, ТВЧ или электрическими нагревателями, а для валков прокатных станов и других крупных изделий используют емкие нагревательные печи.

При нагреве горелками рекомендуется использовать пропан, при нагреве ацетилено-кислородным пламенем последнее должно быть нормальным (восстановительным).

Температуру предварительного подогрева следует выбирать с учетом состава и свойств основного металла. Сварочные приспособления. Наплавку рекомендуется осуществлять в нижнем положении, что позволяет широко использовать различные позиционеры (манипуляторы)и роликовые стенды.

13.2.2 Наплавка

Газовая наплавка стеллита предполагает выполнение следующих правил:

1) необходим предварительный подогрев детали до заданной температуры (см. таблице 13.2.2.1), а для крупных изделий - подогрев их с обратной стороны, чтобы во время наплавки поддерживать температуру основного металла 400-500°С;

2) наплавляемая поверхность должна находиться по возможности в точном горизонтальном положении;

3) наплавку необходимо выполнять науглероживающим пламенем при поддержании расстояния между ядром пламени и основным металлом ~3 мм в условиях запотевания поверхности основного металла; во избежание перегрева наплавлять следует более широким, но коротким пламенем, чем при газовой сварке;

4) подачу наплавочного металла и его плавление следует начинать после запотевания поверхности основного металла; расплавляемый конец присадочного прутка необходимо держать ближе к поверхности сварочной ванны, но без ввода внутрь ванны. Для обеспечения хорошего растекания стеллита по поверхности основного металла пруток рекомендуется держать в определенном положении без изменения угла наклона и поворачивая его в разные стороны. Наплавку осуществляют обычно при перемещении сопла горелки вперед, как показано на рисунке 13.2.2.1.

Рисунок 13.2.2.1 - Схема наплавки газовым пламенем с перемещением сопла горелки углом вперед: 1 - наплавочный пруток; 2 - направление наплавки; 3 - сопло горелки.

Дуговую наплавку покрытыми электродами осуществляют различными материалами, требующими разной скорости охлаждения наплавленного металла. В частности, при наплавке стеллита, мартенситных материалов и карбида вольфрама предпочтительно замедленное охлаждение, а при наплавке аустенитной коррозионно-стойкой стали, чистого никеля, фосфористой бронзы и высокомарганцовистого аустенитного материала наплавленный металл рекомендуется охлаждать с высокой скоростью. В первом случае перед наплавкой проводят предварительный подогрев, тогда как во втором необходимость подогрева отпадает, а наплавку рекомендуется осуществлять узкими валиками при малой силе тока. В таблице 13.2.2.2 приведены значения силы тока и температуры предварительного подогрева деталей при износостойкой и коррозионно-стойкой наплавке промышленными электродами. Наплавку коррозионно-стойких материалов и некоторых твердых сплавов (стеллита, карбида вольфрама) осуществляют обычно при меньшей силе тока, чем наплавку мартенситных и перлитных материалов.

Таблица 13.2.2.2 - Сила тока (А) и температура предварительного подогрева деталей при дуговой наплавке покрытыми электродами

Наплавочные материалы	Диаметр электрода, мм	Температура предварит. подогрева, °С
	3,2	4	5	6
Коррозионно-стойкая сталь:
- аустенитная	70-115	95-160	135-230	160-280	-
- ферритная	70-115	90-145	130-180	160-210	100-400
Никель и его сплавы:
- никель	75-120	90-160	180-200	190-230	-
- инконель	70-120	90-145	115-180	-	>=120
- монель-металл	75-120	100-150	140-190	190-230	>=100
Медь и ее сплавы:
- медь	70-100	110-160	140-230	170-270	280-600
- бронза	60-110	100-150	150-200	190-230	-
-медноникелевый сплав	90-120	130-160	160-200	220-260	>=150
Материалы для износостойкой наплавки:
- стеллит	85-110	120-170	150-210	200-280	300-500
- перлитная сталь	60-130	110-180	160-240	200-300	>=150
- мартенситная сталь	90-160	140-190	180-240	220-310	>=150
-марганцовистая аустенитная сталь	70-140	95-180	130-240	220-300	-
-высокохромистые на основе железа	100-130	110-180	150-240	190-240	>=150
- карбид вольфрама	70-90	100-120	130-170	150-200	>=300

Дуговую наплавку в среде СО₂ осуществляют с использованием наплавочной проволоки диаметром 1,2 мм при оптимальной силе тока в пределах 80-300 А, а проволоки диаметром 1,6 мм при силе тока 200-500 А. При неизменной силе тока увеличение вылета электродной проволоки требует, повышения скорости ее подачи (или производительности наплавки), уменьшая глубину проплавления основного металла, при этом эффективность газовой защиты снижается. При обычном расходе защитного газа (20 л/мин) нормальная длина вылета электрода составляет 20 мм.

Наплавку в среде защитного газа необходимо проводить в местах, защищенных от прямого воздействия ветра.

Наплавка под флюсом электродной проволокой отличается высокими скоростью и производительностью процесса, в частности при непрерывной наплавке прокатных валков и других тел вращения. На рисунке 13.2.2.2 схематически показан процесс непрерывной наплавки валка. При наплавке таких деталей необходимо смещать дугу (электродную проволоку) относительно зенита детали в направлении, противоположном ее вращению. Размер такого смещения (опережения) оказывает значительное влияние на внешний вид наплавленного валика (рисунок 13.2.2.3). Оптимальный размер опережения устанавливают в зависимости от конкретного диаметра детали.

Увеличение вылета электрода приводит к повышению производительности наплавки и снижению глубины проплавления основного металла. Однако, учитывая, что стабильность горения дуги и переход легирующих элементов в наплавленный металл в результате выгорания и окисления их шлаком снижаются, не рекомендуется наплавка при чрезмерно большом вылете электрода.

Рисунок 13.2.2.2 - Схема наплавки валка: 1 - направление вращения; 2 - вертикальная ось сечения валка; 3 - сварочная дуга; 4 - смещение (опережение) дуги относительно зенита детали.



Рисунок 13.2.2.3 - Влияние опережения на внешний вид наплавленного валика: а - малое; б - нормальное; в - большое.

Наплавка под флюсом ленточным электродом - высокопроизводительный способ, широко используемый для нанесения антикоррозионных покрытий на внутренние поверхности крупногабаритных сосудов высокого давления, применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности и атомной энергетике.

Слой металла, наплавленный с помощью ленточного электрода, должен удовлетворять следующим требованиям: 1) ровная и гладкая поверхность валиков при равномерной толщине наплавленного слоя; 2) хорошая укладка наплавленных валиков без подрезов и наплывов на концевых участках; 3) отсутствие дефектов в наплавленном металле при глубине проплавления основного металла не менее 0,5 мм и малой степени разбавления наплавленного металла основным металлом, доля которого для первого слоя не должна превышать 15%.

При наплавке происходит влияние силы тока и напряжения дуги на формирование валиков. В интересах повышения производительности процесса предпочтительна большая сила тока, однако при этом возрастает влияние основного металла на состав наплавленного слоя, а также увеличивается краевой угол смачивания. Повышение напряжения дуги вызывает снижение влияния основного металла на состав наплавленного металла. Вместе с тем при режиме наплавки с особо высоким напряжением дуги и током малой силы указанное влияние (степень проплавления), напротив, повышается.

Также при наплавке происходит влияние угла наклона наплавляемой поверхности детали или образца на геометрическую форму валиков. Наклон поверхности в направлении наплавки или в поперечном направлении на угол более 3° приводит к неудовлетворительному формированию валика и увеличению степени проплавления основного металла. Таким образом, при наплавке ленточным электродом предельно допустимый угол, наклона наплавляемой поверхности детали составляет 3°. Оптимальный вылет электрода составляет 20-45 мм.

13.2.3 Последующая обработка изделий и контроль качества наплавки

Последующий нагрев. Износостойкой наплавке нередко подвергают детали из подкаливающихся средне- и высокоуглеродистых сталей. В таких случаях охлаждение на воздухе после наплавки может стать причиной растрескивания и отрыва наплавленного слоя. Для предотвращения этих нежелательных явлений необходимо принимать меры по снижению скорости охлаждения металла путем газопламенного нагрева наплавленного участка или загрузки всего изделия после выполнения наплавки в нагревательную печь.

При наплавке сосудов высокого давления или иных изделий из низколегированной стали, склонной к образованию трещин замедленного разрушения, в период после окончания наплавки до начала термообработки (отпуска) температуру наплавленного изделия необходимо поддерживать на уровне ~300°С (обезводороживание).

Обработка для снятия напряжений. Под влиянием термического цикла наплавки в изделиях могут возникать остаточные напряжения, вызывающие образование трещин как в основном, так и в наплавленном металле и создающие угрозу разрушения конструкций в целом. В таких случаях после наплавки необходима обработка, обеспечивающая релаксацию остаточных напряжений.

Наиболее распространенными видами такой обработки являются отпуск для снятия напряжений, механическая релаксация напряжений и проковка.

1. Отпуск для снятия напряжений в сварных элементах конструкций энергетического оборудования осуществляют согласно нормам, в которых определен режим термообработки для сосудов высокого давления (таблица 13.2.3.1).

2. Механическая релаксация напряжений состоит в том, что на конструктивный элемент, содержащий внутренние остаточные напряжения, действует постоянная нагрузка, после снятия которой происходит релаксация напряжений. Способ механической релаксации не пригоден для крупных конструктивных элементов и наплавленных изделий с недостаточной пластичностью.

3. Проковка - деформация поверхностного слоя наплавленного металла специальным молотком (проковка) с целью релаксации в нем напряжений, Этот способ используют для снятия внутренних напряжений и предотвращения образования трещин в наплавленном металле. В частности, проковку как способ снятия остаточных напряжений используют для высокомарганцовистой аустенитной стали.

Таблица 13.2.3.1 - Температура термообработки для снятия остаточных напряжений в элементах конструкций энергетических сооружений (продолжительность термообработки 1 ч на 25 мм толщины листа)

Материал конструкции	Температура обработки, °С
Углеродистая сталь	595
Низколегированная сталь с содержанием 0,75% Сr и суммарным содержанием остальных легирующих элементов до 2%	595
Низколегированная сталь с содержанием 0,75-2% Сr и суммарным содержанием остальных легирующих элементов до 2,75%	595
Легированная сталь с суммарным содержанием легирующих элементов до 10%	680
Ферритная коррозионно-стойкая сталь	735
Мартенситная коррозионно-стойкая сталь	760
Подвергающаяся закалке и отпуску сталь с временным сопротивлением уВ=6,68 МПа	595

Механическая обработка. Наплавленные изделия во многих случаях подвергают последующей механической обработке под заданные чистовые размеры. Механическая обработка сопровождается освобождением остаточных напряжений в наплавленном металле, и, как следствие, деформацией изделия. Поэтому изделия, которые после наплавки требуют механической обработки, следует подвергать термообработке для снятия напряжений.

Изделия с наплавками из твердых сплавов, механическая обработка которых технологически затруднена, подвергают смягчающей термообработке, а после механической обработки их наплавленный металл зачастую вновь подвергают термообработке для придания заданной твердости.

Шлифование и резание оказывают определенное механическое и тепловое воздействие на обрабатываемую поверхность, создает опасность возникновения трещин в твердом, хрупком металле. Поэтому механическую обработку наплавленного слоя стеллита осуществляют с помощью режущих твердосплавных пластин (из карбида вольфрама) в условиях малой глубины резания при небольшой подаче. Для шлифования, также сопровождающегося быстрым локальным разогревом и охлаждением обрабатываемого металла, необходимо выбирать оптимальный режим, исключающий чрезмерный его разогрев.

Контроль качества наплавки. Применяют следующие методы контроля:

1) внешний осмотр для контроля формы наплавленных валиков, выявления подрезов и наплывов, поверхностных трещин и проверки размеров с использованием лупы с небольшим увеличением и измерительных инструментов. Этот метод контроля, отличающийся простотой осуществления, не требует больших материальных затрат;

2) капиллярная дефектоскопия с использованием проникающих жидкостей. Поверхность изделия покрывают специальной жидкостью (пенетрантом), проникание которой в выходящие на поверхность трещины и раковины позволяет выявить эти дефекты.

Проникающие жидкости бывают люминесцентными и цветными (например, красная краска). Для контроля качества наплавки широко используют цветной метод контроля, позволяющий с высокой чувствительностью выявить дефекты по всей поверхности наплавленного металла;

3) ультразвуковая дефектоскопия, состоящая в том, что в изделие с помощью зонда направляют ультразвуковой импульс (звуковые волны высокой частоты - 0,5-15 МГц) и по характеру отраженной волны судят о наличии дефектов, их величине и местах расположения;

4) дефектоскопия рентгенографическим методом, основанным на применении рентгеновского и гамма-излучения; в настоящее время наиболее распространенный метод неразрушающего контроля. На метод контроля металлов с использованием проникающего излучения утвержден промышленный стандарт;

5) измерение твердости разными способами: по Виккерсу, Роквеллу, Бринеллю и Шору. Все способы измерения, кроме способа по Шору, заключаются в статическом вдавливании наконечника алмазной пирамидки, конуса или стального шарика, оставляющих отпечаток при их вдавливании в поверхность изделия.

Измерение твердости по Шору заключается в сбрасывании стержня с алмазным наконечником или стального шарика на изделие с определенной высоты и измерении высоты отскакивания. Некоторые приборы для измерения твердости по Шору снабжены индикатором с цифровой шкалой, тогда как другие приборы этого типа не имеют такой шкалы, а твердость отсчитывают путем визуальной оценки высоты отскакивания стального шарика. Преимущество способа измерения твердости по Шору связано с простотой обращения, однако надежность результатов невысокая;

6) определение содержания феррита, необходимого при наплавке аустенитной коррозионно-стойкой стали для предотвращения горячих трещин. Контроль качества изделий после наплавки зачастую включает определение содержания феррита, количество которого для такого наплавленного металла должно составлять несколько процентов. От этого содержания зависят также однородность и пластичность наплавленного металла в состоянии после термообработки.

Содержание феррита в лабораторных условиях определяют двумя способами: 1) подсчетом занимаемой им площади на микроснимках структуры; 2) расчетом по химическому составу с использованием структурных диаграмм Шеффлера и Делонга. На практике при контроле качества наплавленных изделий используют исключительно магнитный способ измерения как метод неразрушающего контроля.

В практике металловедения применяют разнообразные способы определения содержания феррита, основанные на использовании магнитных свойств, таких как силы магнитного притяжения (контактные магнитные приборы - ферритометры), магнитной индукции (ферритоскопы, приборы для измерения магнитной проницаемости). Находят применение также ферритные индикаторы, действие которых основано на сопоставлении магнитных сил.

13.2.4 Дефекты наплавки и методы их предотвращения

Трещины. При наплавке на основной металл с неудовлетворительной свариваемостью или при высокой твердости наплавленного металла зачастую образуются сварочные трещины, что может быть связано с чрезмерно большими термическими напряжениями, возникающими, в частности, при сплошной наплавке по большой поверхности.

Для предотвращения образования трещин обычно применяют следующие меры: 1) предварительный и сопутствующий подогрев во время наплавки для поддержания заданной температуры нагрева основного металла; 2) нагрев изделий непосредственно после наплавки и замедленное охлаждение наплавленного металла; 3) последующую термообработку для снятия напряжений; 4) наплавку пластичного подслоя на поверхность основного металла, обладающего неудовлетворительной свариваемостью; 5) уменьшение числа слоев при многослойной износостойкой наплавке; 6) выбор для износостойкой наплавки способов, вызывающих меньшие термические напряжения в изделиях; при наплавке участков поверхности с потенциальной концентрацией напряжений следует применять, например, наплавку в два приема; 7) правильный выбор наплавочного материала для первого слоя коррозионно-стойкой наплавки с учетом характера влияния основного металла на состав наплавленного слоя; 8) выполнение наплавки только после удаления с поверхности основного металла поверхностного слоя, содержащего дефекты или имеющего повышенную твердость.

При наплавке боросодержащего мартенситного материала, осуществляемой с целью повышения износостойкости изделия, наличие небольших трещин в наплавленном металле иногда допустимо.

Поры и раковины. Для предотвращения образования пор и раковин необходимо: 1) зачищать поверхности основного металла от ржавчины, масла и других загрязнений; 2) обеспечивать хранение флюса и наплавочных материалов в условиях, исключающих поглощение влаги, и их прокалку перед использованием для наплавки; 3) воздерживаться от подачи наплавочного материала к очагу наплавки до момента запотевания поверхности основного металла при газовой наплавке и от резкого удаления пламени при окончании наплавки, применять горючие смеси, обеспечивающие получение науглероживающего пламени; 4) воздерживаться от применения при дуговой наплавке большой силы тока и излишних поперечных колебаний электрода, поддерживать оптимальную длину дуги; 5) предотвращать проведение наплавки в условиях неудовлетворительной защиты зоны дуги (обеспечение необходимой защиты сварочной ванны флюсом-шлаком или защитным газом).

Подрезы. Для предотвращения подрезов, особенно характерных для наплавки ленточными электродами, необходимо:

1) исключать наклон наплавляемой поверхности более чем на 3° к горизонту;

2) воздерживаться от чрезмерного повышения скорости наплавки;

3) обеспечивать надлежащее положение дуги, исключающее магнитное дутье;

4) выбирать оптимальный способ наложения валиков с необходимым их перекрытием.

Прочие дефекты. Кроме перечисленных, возможно возникновение других дефектов, в том числе застревание шлака в наплавленном металле, неудовлетворительное сплавление наплавленного слоя с подложкой, деформация изделия и др.

Связанные с застреванием шлака и плохим сплавлением дефекты возникают при недостаточной силе тока и низком напряжении при дуговой наплавке или при неправильном манипулировании - подаче присадочного материала. Для предотвращения таких дефектов необходим правильный выбор способа и режима наплавки.

Одна из серьезнейших проблем наплавки - деформация изделий, для предотвращения которой применяют равномерный предварительный подогрев изделия, различные приемы наплавки, исключающие неравномерную деформацию изделия, сварочные приспособления, зажимные устройства и др. Предварительная оценка возможной деформации составляет важнейшую предпосылку правильного выбора мер предотвращения ее при наплавке.

13.3 Применение наплавки

В настоящей главе приведены некоторые практические рекомендации, относящиеся к применению наплавки для восстановления и повышения износостойкости деталей машин разнообразного назначения.

Строительные машины. Наплавку применяют с целью повышения износостойкости различных деталей строительных машин, в частности при ремонте бульдозеров и одноковшовых экскаваторов для восстановления изношенных деталей.

Рабочие органы и другие детали этих машин работают в условиях интенсивного износа при контакте с грунтом или скальными породами. К числу деталей, подвергаемых восстановлению наплавкой, относятся режущие кромки бульдозерных отвалов, зубья ковшей экскаватора и детали ходовой части (катки, траки, ленивцы, звездочки, башмаки и др.).

Интенсивность изнашивания деталей зависит от условий работы строительных машин. На рисунке 13.3.1 показана зависимость относительного износа деталей из углеродистой стали (износ определен по отношению к износу низкоуглеродистой стали с твердостью HV 120) от твердости стали. При работе в контакте с песком повышение твердости материала сопровождается линейным снижением относительного износа. Вместе с тем при работе в условиях умеренного и сильного изнашивания (гравий, щебень) кривая твердость - износ имеет ломаный характер: повышение твердости до HV 400- 500 сопровождается заметным снижением износа, но при дальнейшем ее повышении относительный износ почти не изменяется. Округляя значения, соответствующие перелому кривой, относительный износ можно приближенно выразить в следующем виде:

Условия незначительного изнашивания:

г=1,15е^-1,15х; (13.3.1)

Условия изнашивания средней интенсивности:

г=1,40е^-2,8х; (13.3.2)

Условия интенсивного изнашивания:

г=1,65е^-4,1х; (13.3.3)

x=HV/1000.

Рисунок 13.3.1 - Зависимость относительного износа у образцов из углеродистой стали от ее твердости: ____ - средние экспериментальные данные, ----- - результаты расчета по уравнениям (13.3.1), (13.3.2) и 13.3.3); 1 - низкоуглеродистая сталь (HV120); 2 - условия незначительного изнашивания (песок); 3 - условия изнашивания средней интенсивности (пизолит); 4 - условия интенсивного изнашивания (щебень).

Эти уравнения зависимости величины относительного износа от твердости материала образцов хорошо согласуются с экспериментальной зависимостью для реальных деталей машин. На рисунке 13.3.2 приведены данные по относительной износостойкости ножей режущих органов строительных машин, работающих в условиях изнашивания различной интенсивности. При работе деталей в сложных условиях основным фактором, определяющим их износостойкость, является правильный выбор износостойкого материала.

Рисунок 13.3.2 - Относительный износ у ножей строительных машин, по данным К. Дайте; у - упрочнение: О - одноковшовый экскаватор, условия незначительного изнашивания; Д - одноковшовый экскаватор; условия интенсивного изнашивания; - бульдозер, условия незначительного изнашивания; - бульдозер, условия интенсивного изнашивания; X - скрепер.

Катки, траки, ленивцы и другие детали гусеничной ходовой части подвергают обычно автоматической наплавке под флюсом или в среде углекислого газа, обеспечивающей высокопроизводительное нанесение ровного слоя износостойкого сплава на рабочие поверхности деталей (таблица 13.3.1). Зубья и ведущие звездочки подвергают ручной или полуавтоматической наплавке.

Таблица 13.3.1 - Режимы автоматической наплавки под флюсом износостойких покрытий.

Детали	IД, В	UД, В	Температура, °С	Средняя толщина наплавки, мм	Число слоев
			подогрева	металла наплавки
Катки Ленивцы Траки	325-350 325-350 350-375	28 28 30	250 250 200	200-250 200-250 150-200	6 7 4	3 3 2

Землечерпальные суда. В зависимости от назначения машины этого класса подразделяют на землесосные снаряды, драговые землесосы, храповые дноуглубительные снаряды, многоковшовые землечерпалки, одночерпаковые драги и др. Наиболее широкое применение имеют землесосные снаряды, служащие для выемки с морского дна песка и породы с помощью ротационной врубной головки и выбрасывания грунта с помощью насоса на большое расстояние от места его выемки.

Наплавке подвергают следующие основные детали землесосных снарядов: корпуса насосов, рабочие колеса, ножи врубных головок, изготовляемых, как видно из таблицы 13.3.2, из сталей различных типов.

Врубная головка (рисунок 13.3.3) содержит каркас с закрепленными на нем зубьями, которые при работе землесосного снаряда врубаются в породу. Для выемки глины и другого мягкого и вязкого грунта используют врубные головки лопастного типа, подвергающиеся абразивному износу. Для наплавки таких врубных головок используют обычные наплавочные материалы, предназначенные для повышения стойкости к абразивному изнашиванию.

Рисунок 13.3.3 - Режущий орган врубной головки

Для выемки мягких грунтов используют рабочие органы со вставными фиксируемыми пластинами, а для выемки скального грунта - рабочие органы, наплавленные материалами особо высокой твердости, к числу которых относятся мартенситные наплавочные материалы и карбид вольфрама (рисунок 13.3.4). Для предотвращения охрупчивания и отрыва от подложки при наплавке этими материалами применяют способы сетчатого и полосчатого наложения валиков (рисунок 13.3.5).

Рисунок 13.3.4 - Диаграмма сравнительной износостойкости режущих органов землесосных снарядов, наплавленных различными материалами (на диаграмме показан износ w на 10 тыс. мі вынутого твердого песчаного грунта): А - без наплавки; Б - наплавка сорбитными материалами; В - наплавка мартенситными материалами (HV 650); Г - полосчатая наплавка као-бидом вольфрама на мартенситный наплавленный слой (HV 650).

Рисунок 13.3.5 - Способы наплавки валиков на режущие органы землесосных снарядов: 1 - сетчатая наплавка карбидом вольфрама; 2 - мартенситный наплавочный материал DF3C; 3 - расстояние между валиками 300 мм; 4 - темные участки - валики карбида вольфрама, светлые участки - наплавка мартенситным материалом DF3C; 5 - параллельные валики, наплавленные карбидом вольфрама; 6 - основной металл - литая низкомарганцовистая сталь.

Корпус насоса (рисунок 13.3.6) представляет собой стальную емкость, внутри которой монтируют рабочее колесо (крыльчатку). Во время работы насоса при скоростном вращении рабочего колеса через его корпус проходит морская вода со взвешенным в ней грунтом, что вызывает абразивный износ в сочетании с эрозионным износом, обусловленным высокой скоростью движения морской воды и грунта через корпус насоса.

Рисунок 13.3.6 - Корпус насоса

На участках максимального износа наносят подслой электродами с покрытием основного типа с использованием подкладок - пластин из низкоуглеродистой стали. Затем выполняют износостойкую наплавку с использованием таких материалов, как боросодержащая мартенситная сталь, высокохромистая сталь и карбид вольфрама.

При восстановлении изношенных крупногабаритных корпусов насосов землесосных снарядов, для которых расходуют сотни килограммов наплавочного материала, существует опасность деформации изделия под влиянием термического цикла наплавки, для предотвращения которой следует избегать концентрации тепла, например, путем разделения наплавляемой поверхности на отдельные небольшие участки и выбора оптимальной схемы (порядка) их наплавки.

При изготовлении новых корпусов насосов для увеличения срока службы следует применять износостойкую наплавку, особенно на участке входного патрубка, работающего в условиях наиболее интенсивного износа. Высоких результатов достигают при наплавке этих участков карбидом вольфрама или высокохромистыми железными сплавами.

Металлургическое оборудование. Наплавке подвергают прокатные валки, конусы засыпных аппаратов доменных печей, направляющие и другие элементы металлургического оборудования. Способы наплавки валков прокатных станов различного назначения включают большое разнообразие применяемых для них наплавочных материалов.

При восстановлении изношенных валков наплавкой важнейшее значение имеет содержание углерода в основном металле. При содержании углерода в пределах 0,3-0,8% наплавка протекает сравнительно успешно, при содержании 0,8-1,5% С перед износостойкой наплавкой необходимо наплавлять мягкий подслой или проводить предварительную термообработку валков. При содержании более 1,5% С наплавка становится невозможной, хотя в последнее время такие валки пытаются восстанавливать способом электрошлаковой наплавки с использованием явления сверхпластичности металла в процессе протекания мартенситных превращений.

При эксплуатации валки подвергаются изнашиванию трением, усугубляемому термическим растрескиванием и влиянием водяного пара, что приводит к возникновению неоднородного износа. При таком изнашивании не исключено образование поверхностного слоя повышенной твердости, который перед наплавкой следует удалить до обнажения основного металла со стабильной структурой. Для предотвращения образования трещин и других дефектов в наплавленном металле, исключения большого разброса твердости по восстанавливаемой поверхности валка необходимо применение предварительного и сопутствующего подогрева и последующей термообработки.

Типичным примером высокопроизводительной наплавки ленточным электродом является ее применение для износостойкой наплавки слоев большой толщины при ремонте прокатных валков.

Железнодорожный подвижной состав. Восстановительной наплавке подвергают разнообразные по форме и размерам детали железнодорожного подвижного состава, что затрудняет механизацию наплавочных работ. Кроме того, неодинаковый износ поверхности детали позволяет осуществлять лишь ручные или полуавтоматические способы наплавки.

Для наплавки деталей железнодорожного подвижного состава, изнашивающихся в результате трения металлических поверхностей, используют наплавочный материал твердостью HV 250-350. При попытке заменить ручную наплавку покрытыми электродами более производительными способами обычно обращаются к сварке в среде углекислого газа.

Процесс наплавки включает следующие операции: зачистка наплавляемой поверхности наждачным кругом; установка наплавляемой поверхности детали в горизонтальное положение (с помощью специального сварочного приспособления; измерение величины износа детали и сопоставление размеров с требуемыми; предварительный подогрев (например, до 150°С); наплавка с учетом износа с периодическим измерением толщины наплавленного слоя; окончание

наплавки в момент, когда толщина слоя обеспечивает получение требуемого размера с учетом припуска на последующую механическую обработку; проверка правильности выполнения наплавки; последующая термообработка для снятия напряжений при температуре ~650°С (для некоторых деталей: рычагов, подвесок, кронштейнов и т. п. термообработку после наплавки не проводят); механическая обработка детали под окончательные размеры; контроль качества. При наплавке следует иметь в виду, что использование чрезмерной силы тока может стать причиной возникновения сварочных дефектов.

Сосуды высокого давления. Сосуды высокого давления изготовляют из плакированной стали, получаемой прокаткой или сваркой взрывом, либо из обычного толстого листа с последующей наплавкой. В последнее время в связи с увеличением габаритов сосудов высокого давления, предназначенных для атомной энергетики и химической промышленности (установки для десульфурации мазута и т. п.), расширилось применение стального листа особо большой толщина, из которого сосуды могут быть изготовлены только с помощью наплавки.

Для корпусов сосудов высокого давления атомных реакторов и установок для десульфурации мазута применяют разнообразные стали, в том числе марганцевомолибденоникелевую, хромомолибденоникелевую и хромомолибденовую.

В связи со сложностью конструкции таких сосудов секции корпуса и днище подвергают наплавке по отдельности до сборки. Для электростанции мощностью 500 МВт необходимы сосуды высокого давления высотой 21 м при внутреннем диаметре 4,7 м. Сосуды таких размеров изготовляют из стального листа толщиной 120 мм.

После наплавки сосуды подвергают длительной термообработке. Учитывая жесткие условия их работы, высокие требования по эксплуатационной надежности таких ответственных изделий, выбор наплавочных материалов для данного назначения и процесс наплавки осуществляют особенно тщательно.

Прочие изделия. Для наплавки клапанов используют стеллит. С целью снижения влияния основного металла на состав наплавленного слоя при выполнении разделки поверхности детали под наплавку необходимо предусматривать скругление острых внутренних и наружных ее углов (рисунок 13.3.7).

Для предотвращения образования трещин в наплавленном слое предварительный подогрев клапанов проводят в две ступени, включая первичный нагрев, выдержку при этой температуре, подъем температуры подогрева до заданной и поддержание этой температуры до окончания наплавки.



Рисунок 13.3.7 - Схемы выполнения разделки поверхности клапанов перед наплавкой.

Для предотвращения растрескивания металла после наплавки осуществляют последующую термообработку деталей.

Прессование металлов, широко используемое в автомобильной и других отраслях промышленности, требует применения разнообразных штампов (рисунок 13.3.8). Перед их наплавкой выполняют разделку поверхности по одной из форм, показанных на рисунке 13.3.9. Разделка по форме а отличается простотой выполнения, а по форме в обеспечивает гарантированный уровень свойств наплавленного металла.

Рисунок 13.3.8 - Конструкция штампов различного назначения: а - вырубной штамп; б - вырубной штамп с направляющей и фиксирующей плитой; в, г - обрубной штамп; д - подрубной штамп; е - кромкоотрубной штамп; / - пуансон; 2 - заготовка; 3 - матрица.

Для реставрации штампов обычно применяют дуговую наплавку покрытыми электродами из высокохромистой аустенитной проволоки. Наплавку осуществляют после предварительного подогрева штампа до температуры 300-400°С.

Рисунок 13.3.9 - Схема разделки поверхности штампа перед наплавкой

Высокие требования к точности изготовления штампов требуют принятия мер для предотвращения деформации деталей при наплавке. Одна из таких мер связана с определенной последовательностью проведения наплавки отдельными небольшими участками в шахматном порядке, с симметричным расположением и т. п. Наплавку следует проводить на режиме, обеспечивающем минимальное проплавление основного металла.

14. Изучение вопросов охраны труда, защиты окружающей среды и экологии машиностроения

Охрана труда - это система законодательных актов, социально - экономических, организационных, технических, лечебно - профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность труда, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Задача охраны труда - свести к минимуму возможности поражения или заболевания работающего при максимальной производительности труда.

Реальные производственные условия характеризуются наличием опасных и вредных производственных факторов. Опасные производственные факторы - такие, которые при определённых условиях приводят или внезапному резкому ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор - при определённых условиях приводящий к профессиональному заболеванию.

Несчастные случаи различают на: бытовые; связанные с работой; связанные не только с работой, но и производством.

Комиссия по расследованию несчастных случаев обязана в течении 24 часов расследовать обстоятельства и причины, при которых произошёл несчастный случай. При выявлении несчастного случая заполняется акт. Также в цехах проводятся инструктажи по технике безопасности.

Выбросы постоянно растущего промышленного производства вызывают загрязнения окружающей среды - воздуха, воды, почвы. Перед человечеством возникают глобальные проблемы охраны окружающей среды. Решение их позволит эффективно регулировать взаимоотношения м/у производственной технической деятельностью человека и окружающей его природной средой.

Рассмотрим взаимодействие промышленного объекта и окружающей среды на примере машиностроительного производства. Для этого производства характерны большие объёмы энергоёмких работ: сварочных, гальванических, термообработок. Все предприятия этой отрасли используют экологические ресурсы. Степени воздействия разных процессов существенно отличаются. Так при получении 100 тыс. тонн литья за год из литейного цеха с пылеуловителем эффективностью до 80% в атмосферу выбрасывается около 1000 тонн твёрдых веществ. Сточные воды прокатного производства содержат до 2000 мг/л окалины и нефтепродуктов, 200 мг/л сульфатов. На 1 тонну протравленных стальных заготовок расходуется от 0,5 до 50 воды. Предприятия дают большое количество твёрдых отходов, среди которых металлы, шлак, окалина, зола, флюсы и т.д.

15. Изучение работы служб отдела технического контроля и качества продукции

Контроль качества в процессе производства проводиться для обеспечения выпуска изделий, соответствующих требованиям, конструкторской документации, предупреждение внутризаводского брака, получение информации о состоянии производственного процесса и определение необходимости его регулирования.

Высокое качество продукции может быть достигнуто при наличии совершенного технологического процесса, что предусматривает обеспечение требований нормативно-технической документации.

Рисунок 15.1 - Структура отдела ОТК

При контроле детали или сборочной единицы устанавливается следующий порядок приемки:

1. проверка наличия документации и отметки о приемке предыдущей операции;

2. наличие извещений на внесенные в конструкторскую и технологическую документацию изменения;

3. наличие маркировки;

4. внешний осмотр для выявления видимых дефектов;

5. проверка шероховатости поверхности детали;

6. проверка размеров грубой точности;

7. проверка размеров высокой точности;

8. выявление отклонений допусков формы и расположения поверхностей;

9. наличие заключений по результатам испытаний, установленных техническими требованиями;

10. определение годности детали или сборочной единицы, и оформление документов.

Унификации и стандартизация

Различают задачи унификации и задачи стандартизации. При стандартизации должны удовлетворяться требования всех отраслей в данном виде изделия с учетом технического прогресса. При унификации номенклатура изделий ограничивается областью наибольшей их приемлемостью, т.е. в зависимости от масштаба и назначения унификации она может предшествовать стандартизации. Необходимыми условиями комплексной унификации является систематизация и анализ данных применяемости типоразмера конструктивных элементов. В результате последовательно проводимой унификации изделия и стандартизации в машиностроении удается значительно сократить существующее многообразие процессов и изделий, улучшить технологические показатели.

Метрологическая служба

Метрологическое обеспечение подготовки производства (МОПП) является одной из функций технологической подготовки производства и предусматривает метрологическое обеспечение на всех стадиях создания изделия, а также обеспечивает организационные мероприятия, направленные на:

1. повышение качества продукции;

2. снижение затрат и сокращение сроков подготовки производства;

3. внедрение в производство прогрессивных методов и средств измерения.

Основное содержание работ МОПП:

1. устранение оптимальных номенклатур изменяемых параметров и норм точности измерений;

2. обеспечение производства стандартизации специальными средствами и методами измерений;

3. организация и проведение метрологической экспертизы технической документации.

16. Экономика и планирование

Деталь в условиях рыночных отношений является товаром. Товар - продукт труда, произведённый для продажи. Товар обладает свойствами:

- потребительская стоимость - это свойство товара удовлетворять потребности человека. Потребительская стоимость товара отличается от потребительной стоимости продукта, тем что потребительская стоимость товара поступает в употребление исключительно посредством обмена и предназначена для удовлетворения потребностей не самого производителя, а других людей. Потребительская стоимость товара, как правило, является продуктом труда.

- стоимость товара - овеществлённый в товаре труд. Меновая стоимость - это способность товара обмениваться в определённом количестве. Как потребительская стоимость товары, отличаются друг от друга и поэтому они не соизмеримы; как стоимости товары однородны, а поэтому соизмеримы. Величина стоимости товара определяется общественно необходимым трудом, затраченным на производство данного товара. Величина общественного необходимого труда измеряется общественно необходимым рабочим временем(отношение суммарного индивидуального времени, к суммарному объёма произведённого продукта).

При расчёте стоимости конкретной детали учитывают такие факторы, как стоимость исходных материалов, стоимость работы оборудования и режущих инструментов, энергетические затраты, стоимость рабочей силы, величина начислений в фонд завода. При правильном учёте всех этих факторов, можно сформулировать стоимость товара таким образом, чтобы завод не нёс убытков и имел средства для расширения возможностей.

Цена товара, как денежное выражение стоимости, формируется в условиях свободных рыночных отношений и отражает имеющиеся в обществе на данный момент времени соотношение м/у спросом на данный товар и его предложением.

Заключение

Целью конструкторско-технологической практики было закрепление и углубление полученных в процессе обучения знаниям по прогрессивной технологии, пополнение их новыми сведениями, применение нового оборудования, систем автоматизации и механизации тех. процессов; накопление практического опыта самостоятельной инженерной деятельности по технологии механообработки деталей, конструированию тех.оснастки. сборки изделий машиностроения.

Результатом прохождения конструкторско-технологической практики является: приобретение и закрепление навыков решения конструкторских, технологических, технико-экономических и организационных задач в условиях реального производства, подробное ознакомление со всеми видами технологической и конструкторской документации, порядком её разработки, оформление производственного использования, изучение вопросов стандартизации, охраны труда, организации производства, автоматизации производственных процессов, изучение роли инженера - технолога на производстве.

Перечень ссылок

1. Технология машиностроения. Маталин А.А. -Л.:Машиностроение,1985,-496с.

2. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Горбацевич А.Ф. Мн.: Высшая школа,1983-256с.

3. Тайц Б.А., Марков Н.Н. "Точность и контроль зубчатых передач." Изд.2-е, перераб. и доп. -Л.: Машиностроение.,1978 г.

4. Тайц Б.А. Производство зубчатых колес. -Л.: Машиностроение.,1990 г.

5. Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, Машиностроение, 1985,-496с.

6. Рабочая программа и методические указания по конструкторско-технологической практике студентов 4 курса специальности 7.090202./Сост. А.Г. Косенко, Ю.Б. Борисенко, В.И. Тулапов и др.-Краматорск: ДГМА, 2006.-24с.

7. Технология машиностроения: В 2 кн.- Кн.1. Основы технологии машино-строения /Подред. С.Л, Мурашкина -Мч: Высщ. шх.,2003. -278с.

8. Технология машиностроения: В 2 кн.- Кн.2. Производство детали машин/Под ред. С.Л. Мурашкина - М: Высш. шк., 2003. - 295с.

9. Технология машиностроения,- T.I. Основы технологии машиностроения /Под ред. A.M. Дальского - М. :Изд - во МГТУ им. Баумана, 2001, - 594с.

10. Новиков МП Основы технологии сборки машин и механизмов. - М: Машиностроение, 1980.-592с.

Размещено на Allbest.ru