Технологический процесс восстановления изношенной поверхности фрикционной планки тележки грузового вагона

 

Наплавленный  металл может значительно отличаться по составу от наплавочных материалов, что обусловлено разбавлением расплавленного металла основным и взаимодействием  расплавленного металла с газовой  и  шлаковой фазами наплавочной ванны.

Первый фактор определяется величиной доли участия  основного металла в наплавленном слое. Приближенное значение доли участия  для ручной дуговой наплавки .

С учетом доли участия основного металла в  наплавленном слое можно определить расчетное содержание легирующего  элемента в первом слое наплавленного  металла:

где: – содержание элемента в основном металле;

– содержание элемента в электроде (проволоки);

– доля участия основного металла в наплавленном.

Содержание  марганца (Mn) в слое наплавленного металла:

При взаимодействии расплавленного металла с окружающей средой происходит окисление и выгорание  элементов в процессе горения  дуги. Эти процессы учитываются коэффициентом  перехода легирующих элементов в наплавленный металл .

 При наплавке покрытыми электродами коэффициент перехода составляет:

для углерода ;

для марганца .

Таким образом, фактическое содержание легирующих элементов  в наплавленном слое определяется по следующей формуле:

                                                        

 

Для углерода :

 

Для марганца :

 

 

2.3 Определение основных технологических параметров процесса нанесения покрытия

 

   Режим нанесения покрытия характеризуется совокупностью основных технологических параметров, обеспечивающих получение слоя заданных размеров, форм и качества.

   Основными технологическими параметрами процесса дуговой наплавки являются: диаметр электрода , сила тока наплавки , напряжение дуги и скорость наплавки . К дополнительным параметрам относятся: род и полярность тока.

  Сила тока при наплавке может быть определена в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока в электроде:

 

где:  - диаметр электрода, ;

        - допустимая плотность тока, .

Диаметр проволоки  для наплавки выбирается в зависимости  от требуемой толщины наплавленного  слоя, равного 6 . Отсюда .

Допустимая  плотность тока зависит от . Исходя из того, что , плотность тока . Принимаем .

 

Напряжение дуги при  дуговой наплавке изменяется в значительно  узких пределах и выбирается на основании  рекомендаций паспорта на данную марку  электродов. Для ручной дуговой наплавки напряжение дуги . Принимаем

Скорость  подачи электродной проволоки определяется по формуле:

                                                    

                                                            

                                                     ,

 

где - коэффициент расплавления, ;

- плотность  металла электродной проволоки,  принимаем его равным

  ;

- ток  наплавки, ;

- диаметр  проволоки,  .

Коэффициент расплавления при постоянном токе обратной полярности можно определить по следующей зависимости:

 

Площадь наплавленного  валика:

 

 

где: - заданная толщина наплавленного слоя, ;

 –  ширина валика, .

- коэффициент,  учитывающий отклонение фактической  площади сечения наплавленного  слоя от площади прямоугольника. Принимаем  .

Исходя из припуска на механическую обработку принимаем .

Ширина валика при однопроходной наплавке:

 

Скорость  наплавки определяется из соотношения:

 

где: - скорость подачи проволоки, ;

- площадь  поперечного сечения электродной  проволоки,  ;

- площадь  наплавленного валика, .

Глубина проплавления   определяется по формуле:

 

 

 

где: - эффективный КПД дуги.

 

При выборе режимов наплавки следует соблюдать  условие:

,

 

где: - толщина стенки детали в месте наплавки, .

Зная глубину  проплавления , вычисляем площадь проплавления, :

,

где: – коэффициент формы проплавления. При большой силе тока наплавки и малом напряжении < 2, а при небольших токах и повышенном напряжении  > 2. Принимаем =1,5

 

 

 

Зная  и , можно подсчитать долю участия основного металла в наплавленном по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Выбор технологического оборудования  для нанесения покрытий

 

Для дуговой  наплавки используют источники питания  с жесткой  и падающей характеристиками. Питание дуги может осуществляться от источников переменного и постоянного  тока. Источниками переменного тока при дуговой наплавке является сварочные  трансформаторы, постоянного тока –  сварочные генераторы, преобразователи, а также сварочные выпрямители.

Наплавку  производим на постоянном токе обратной полярности, так как при этом обеспечивается устойчивое горение дуги и мелкокапельный перенос электродного металла. При  таком переносе электродного металла  уменьшается его разбрызгивание и глубина проплавления.

Для нанесения  покрытия выбираем сварочный инвертор АРС 150 EASY, т.к. этот источник обладает наиболее подходящими параметрами:

1. Ток 20 – 160 А;
2. Мощность 6.2 кВА;
3. Номинальное рабочее напряжение 24-26.4 В
4. Диаметр электрода 1.5-4 мм