Современное состояние и тенденции развития наплавки

ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

____________________________________________________________

    Механико-машиностроительный  факультет

Оборудование  и технология сварочного производства

Кафедра сварочного производства

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Методология научных исследований»

 

Тема: «Современное состояние и тенденции развития наплавки»

 

 

Студент гр.З-10690                      _________________                    А.В. Булдаков

                                                                                      (подпись)

 

Руководитель                           ________________             А.Г. Крампит

                                                              (подпись)

 

                                           ________________

                   (дата)

 

 

ЮРГА  – 2013

ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

____________________________________________________________

   

Оборудование  и технология сварочного производства

Кафедра сварочного производства

 

УТВЕРЖДАЮ

      Зав.КСП  _________ Зернин Е.А.

«____» ____________2013г.

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

 

студенту Булдакову Алексею Владимировичу

Тема курсовой работы Современное состояние и тенденции развития наплавки            

Срок начала работы _________________________________________________

Срок сдачи  работы __________________________________________________

Основные  разделы работы

 

 

 

 

Исходные данные к работе___________________________________________

__________________________________________________________________

Дата выдачи задания________________________________________________

Задания принял к исполнению «____» ____________2013г.

_______________

(подпись)

Руководитель    ________________ Крампит А.Г.

(подпись)

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение	4
1 Перспективы развития сварки в XXI веке	5
2 Классификация цветных металлов и сплавов	7
2.1 Легкие цветные металлы	7
2.2 Тяжелые цветные металлы	10
2.3 Химически активные и тугоплавкие металлы	12
3 Виды наплавок	14
3.1 Ручная дуговая наплавка	14
3.2 Дуговая наплавка под слоем флюса	14
3.3 Электрошлаковая наплавка	15
3.4 Наплавка в среде защитных газов	16
3.5 Вибродуговая наплавка	17
3.6 Лазерная наплавка	19
Заключение	21
Список использованной литературы	23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Существенное  значение имеет прогнозирование  развития сварочной науки и техники, сварочного производства на длительный период. Попытаемся оценить тенденции  развития сварки плавлением на ближайшее  десятилетие и наметить основные пути повышения производительности труда при этом виде сварки. Анализ современного состояния сварочного производства свидетельствует о том, что сварка плавлением занимает ведущие позиции во всех промышленно развитых странах. В дальнейшем роль этого вида сварки будет уменьшаться вследствие интенсивного развития сварки в твердой фазе. Однако еще долгое время сварка плавлением будет оставаться основным видом сварки металлов. Постоянное стремление к повышению производительности и эффективности сварки плавлением проявилось в непрерывном повышении мощности источников сварочного нагрева и увеличении концентрации энергии в зоне плавления металла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Перспективы развития сварки в XXI веке

 

Во второй половине ХХ в. произошел переход от машинно-технической революции к научно-технической, которая характеризуется широким использованием наукоемких технологий. В начале третьего тысячелетия сварка является одним из ведущих технологических процессов создания материальной основы современной цивилизации.

Более половины валового национального продукта промышленно  развитых стран создается с помощью  сварки и родственных технологий. До 2/3 мирового потребления стального  проката идет на производство сварных  конструкций и сооружений. Во многих случаях сварка является единственно возможным или наиболее эффективным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения ресурсосберегающих заготовок, максимально приближенных по геометрии к оптимальной форме готовой детали или конструкции. Непрерывный рост наукоемкости сварочного производства способствует повышению качества продукции, ее эффективности и конкурентоспособности.

Сегодня сварка применяется  для неразъемного соединения широчайшей гаммы металлических, неметаллических и композиционных конструкционных материалов в условиях земной атмосферы, Мирового океана и космоса. К началу ХХI в. мировой рынок сварочной техники и услуг оценивается примерно в 40 млрд. долларов, из которых около 70 % приходится на сварочные материалы и около 30 % – на сварочное оборудование.

Отмеченные особенности  определяют общую положительную  тенденцию роста мирового производства сварных конструкций, динамичного  развития мирового и регионального  рынков сварочной техники и материалов, а также объемов научных исследований и разработок по совершенствованию сварки и родственных технологий.

Технология  наплавки

 

Наплавка – это  процесс нанесения расплавленного металла на поверхность изделия, нагретую до оплавления. Наплавленный металл образует одно целое с основным металлом, связан весьма прочно и надежно. Путем наплавки можно получать непосредственно на рабочей поверхности изделия сплав, обладающий желательным комплексом свойств, - износостойкий, кислотоупорный, жаростойкий и т. п. Вес наплавленного металла не превышает нескольких процентов от веса изделия. При ремонте обычно восстанавливаются первоначальные размеры и свойства поверхности деталей.

Наплавка позволяет  создавать биметаллические изделия, у которых высокая прочность  и низкая стоимость сочетаются с большой долговечностью в условиях эксплуатации.

Наплавка — процесс нанесения на поверхность ремонтной заготовки слоя металла, который может сопровождаться образованием трещин в материале восстанавливаемой детали, прилегающем к наплавленному слою. Для предупреждения их появления применяют ряд специальных мер:

- удаляют перед наплавкой с поверхности восстанавливаемой детали дефектный слой или слой материала повышенной твердости;

- подогревают предварительно  восстанавливаемую деталь и в  процессе наплавки поддерживают заданную температуру;

- стремятся, по возможности,  уменьшить число слоев наплавляемого  металла;

- продолжают подогревать  восстанавливаемую деталь после  наплавки для обеспечения ее  медленного охлаждения;

- подвергают восстанавливаемую  деталь термической обработке.

 

 

 

 

 

2 Классификация цветных металлов и сплавов

 

Цветные металлы обладают разнообразными свойствами. Главными характеристиками конструкционных  цветных металлов являются плотность, температура плавления и кипения, химическая активность при высокой температуре и особенно в расплавленном состоянии. По этим причинам данные металлы можно разделить на следующие основные группы.

1. Легкие металлы –  алюминий, магний, бериллий. Плотность  металлов минимальна и не превышает  2,7 г/смБ3 . Наиболее легкий металл этой группы – магний.

2. Тяжелые металлы  – медь, никель, свинец, цинк, золото, серебро, палладий, платина. Плотность  металлов не менее 7 г/см3 . Металл  с максимальной плотностью –  платина. Последние четыре металла  образуют подгруппу благородных металлов.

3. Химически активные  и тугоплавкие металлы – ванадий,  вольфрам, гафний, молибден, ниобий, тантал, титан, хром, цирконий. Эти металлы  объединяет чрезвычайно большая  реакция способность соединения  с другими элементами (в первую  очередь с газами атмосферы) при высокой температуре, особенно в расплавленном состоянии.

 

2.1 Легкие цветные металлы

 

Алюминий

Алюминий хороший проводник  тепла и электричества. Электропроводность алюминия составляет 60 – 65 % электропроводности меди.

Алюминий – химически активный металл. Его поверхность легко покрывается окисной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего взаимодействия с окружающей средой.

Алюминий и его сплавы благодаря защитному действию окисной  пленки обладают высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях. Устойчивость алюминия сохраняется и в тех средах, которые не разрушают эту пленку (сероводород, аммиак, пресная и морская вода, концентрированная азотная кислота, серная кислота). Многие сплавы на основе алюминия обладают достаточно высокой прочностью, сочетающейся с малой плотностью и удовлетворительной пластичностью, что делает их весьма ценными конструкционными материалами.

Алюминиевые сплавы используют в сварных конструкциях различного назначения. Их разделяют на литейные и деформируемые по пределу растворимости элементов в твердом растворе. Большинство элементов, входящих в состав алюминиевых сплавов, обладает ограниченной растворимостью, изменяющейся с температурой.

Окисная пленка на поверхности  алюминия и его сплавов затрудняет процесс сварки. Обладая высокой температурой плавления (2050 0С), окисная пленка не расплавляется в процессе сварки и покрывает металл прочной оболочкой, затрудняющей образованию общей ванны. Вследствие адсорбционной способности к газам и парам воды окисная пленка является источникам газов, растворяющихся в металле, и косвенной причиной возникновения в нем несплошностей различного рода. Частицы окисной пленки, попавшие в ванну, а также часть пленок с поверхности основного металла, не разрушенных в процессе сварки, могут образовывать окисные включения в швах, снижающие свойства соединений и их работоспособность.

Для осуществления сварки должны быть приняты меры по разрушению и удалению пленки и защите металла  от повторного окисления. С этой целью  используют специальные сварочные флюсы или сварку осуществляют в защитных газах.

При подготовке деталей  из алюминиевых сплавов под сварку профилируют свариваемые кромки, удаляют поверхностные загрязнения  и окислы. Обезжиривание и удаление поверхностных загрязнений осуществляют с помощью органических растворителей (уайта-спирит, технического ацетона, растворителей РС-1и РС-2) или обработкой в специальных ваннах щелочного состава.

Магний

Невысокая пластичность магния обуславливает плохую свариваемость  и технологичность при обработке. Магний хорошо обрабатывается резанием, однако механические и литейные свойства его низкие, что затрудняет применение магния в качестве конструкционного материала. В атмосферных условиях при нормальной температуре он имеет удовлетворительную коррозионную стойкость, так как на его поверхности образуется защитная окисная пленка из MgО. Но в присутствии влаги магний быстро корродирует, образуя гидроокись. Со многими металлами магний образует сплавы, которые обладают более высокими по сравнению с чистым магнием механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Это значительно расширяет область применения магния, в том числе в качестве свариваемого конструкционного материала.

Магний является одним  из металлов с высоким сродством  к кислороду. Поэтому сплавы на основе магния в условиях сварки активно окисляются кислородом окружающей среды. В связи с высокой температурой плавления окисная пленка на поверхности кромок свариваемых деталей затрудняет образование общей сварочной ванны и должна быть разрушена или удалена в процессе сварки. Кроме кислорода, в атмосфере, окружающей ванну, могут присутствовать СО, СО2, пары воды, азот и водород. Магний взаимодействует с этими газами, образуя карбиды, нитриды и окислы.