Технология наплавки прокатного валка

 

2.3 Выбор сварочной проволоки

 

Наплавочная проволока Нn - 30ХГСА.

Наплавочная холоднотянутая проволока марки стали ЗОХГСА изготавливается согласно ГОСТ 10543-98.

Таблица 4 Химический состав сварочной проволоки марки Нn-ЗОХГСА

Марка стали	Массовая доля химических элементов, в пределах не более %
	C	Mn	Si	Cr	Ni	Cu	S	P	Mo	As	Al	N
Hn-30ХГСА	0,25-0.35	0,8-1,2	0,8-1,2	0,8-1,2	0,4	-	0,01	0,015	-	-	-	-

 

Диаметры наплавочной проволоки: 3,0 мм - 4,0 мм - 5,0 мм. Допуски по диаметру согласно ГОСТ 10543-98. Поверхность наплавочной проволоки без покрытия. Наплавочная проволока Нп-ЗОХГСА применяется:

- механизированная электродуговая наплавка;

- наплавка валков прокатных станов;

- наплавка ж.д. колес, бандажей;

- наплавка   кранового   и   металлургического   оборудования   с   целью повышения износостойкости. Наплавочная проволока упаковывается бухты, мотки.

 

3 Выбор и обоснование  метода наплавки

 

При наплавке тел вращения необходимый результат достигается ведением непрерывного процесса по винтовой линии с перекрытием последующим валиком предыдущего.

Автоматическая дуговая наплавка под слоем флюса порошковой и сплошной проволокой позволяет резко поднять производительность (программа 1000 шт. в год), экономичность, улучшить качество наплавки и условия труда рабочих-сварщиков. Повышение производительности достигается прежде всего за счет увеличения силы сварочного тока, а также непрерывности процесса. Однако увеличение силы тока сопровождается увеличением глубины провара и доли основного металла в наплавленном слое, что при наплавке износостойких сплавов (ЗОХГСА) крайне нежелательно.

Применение настоящего способа требует наличия специального сварочного оборудования и оснастки. Он наиболее производителен по сравнению с прочими дуговыми методами наплавки. Его рационально применять при больших объемах наплавки на прямолинейных участках детали или на деталях, имеющих поверхности вращения большого диаметра.

При этом способе сварки электрическая дуга горит под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом (рисунок 2).

 

 

Рисунок 2 Схема сварки под флюсом

 

Флюсы обеспечивают высокое качество наплавленного металла, защитные, стабилизирующие, легирующие свойства, улучшают формирование наплавочного слоя. Важное требование к восстановляемым деталям — обеспечение необходимой износостойкости наплавленных поверхностей, достигаемое введением в состав наплавленного металла легирующих элементов (хрома, марганца, вольфрама и др.). Флюсы обладают хорошими физико-химическими свойствами, благодаря которым металл наплавленного слоя насыщается большим количеством марганца и понижает склонность к образованию пор в наплавленном металле.

Достоинства способа:

а) Повышенная производительность;

б) Минимальные потери электродного металла (не более 2%);

в) Отсутствие брызг;

г) Максимально надёжная защита зоны сварки;

д) Минимальная чувствительность к образованию оксидов;

е) Мелкочешуйчатая  поверхность металла шва в связи с высокой стабильностью процесса горения дуги;

ж) Не требуется защитных приспособлений от светового излучения, поскольку дуга горит под слоем флюса;

з) Низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва;

и) Отсутствует  влияния субъективного фактора. Недостатки способа:

- трудозатраты с производством, хранением и подготовкой сварочных флюсов;

- неблагоприятное воздействие на оператора.

 

4 Расчет режимов наплавки

 

Расчет параметров режима сварки ведется в зависимости от выбранного способа сварки, т.е. от автоматической наплавки под флюсом.

Основными параметрами режима дуговой наплавки являются:

  Сила сварочного тока I_СВ;

Напряжение на дуге U_Д;

  Диаметр электрода или проволоки d_э;

  Скорость сварки V_св.

Первоначально зададим диаметр проволоки или электрода d_э. Имея толщину наплавляемого металла 5 4 мм и зная способ сварки (автоматическая сварка под флюсом) принимаем d_э = 5 мм.

Расчет сварочного тока, А, производится по формуле 1:

 

, (1)

 

 

При наплавке для снижения глубины проплавления плотность тока в электродной проволоке принимается а < 30 — 40 А /мм².

Принимаем а=30А/мм².

Зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока (флюс АН-348А) представлена в таблице 6. Наплавку рекомендуется выполнять при постоянном токе прямой полярности.

Вылет электродной проволоки принимается 30 60 мм, при этом более высокие его значения соответствуют большему диаметру проволоки и силе тока.

 

 

  Таблица 5 Зависимость напряжения от силы тока

Сила сварочного тока, А	180-300	300-400	500-600	600-700	700-800	850-1000
Напряжение дуги	32-34	34-36	36-40	38-40	40-42	41-43

 

Принимаем U_св = 38 Вт.

После вычисления силы сварочного тока уточняют диаметр электродной проволоки по формуле 2:

 

, (2)

 

 

Принимаем диаметр электрода А_э=5 мм.

Скорость сварки, м/ч, рассчитывается по формуле 3:

 

, (3)

 

где - коэффициент наплавки, г/А ч.

 

, (4)

 

где коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание, принимается равным 0,02 + 0,03;

  площадь поперечного сечения одного  валика, см₂, укладываемого за один проход можно принять равной 0,3 + 0,6 см₂.

 

 

5 Расчет массы изделия

 

Условно делим изделие на три составные части:

- Бочка рабочая часть, непосредственно касается металла и производит его деформацию (1 шт.);

- Шейки опорная часть, устанавливается на подшипники (цилиндрическая) (2 шт.)

 

Расчет массы первой части (бочка).

Рассчитываем объем бочки:

 

, (5)

 

 

Рассчитываем массу бочки:

 

, (6)

 

  плотность материала,

=7,8 г/см3.

 

 

Расчет массы второй части (шейки).

Рассчитываем объем шейки:

 

, (7)

 

 

Рассчитываем массу шейки:

 

, (8)

 

 

Расчет общей массы изделия.

 

, (9)

 

 

6 Сборочно-сварочная остнастка

6.1 Велосипедная тележка ВТ-1 (Т-62)

 

Для перемещения сварочного аппарата применяем велосипедную тележку ВТ-1 (Т-62), предназначенную для автоматической сварки кольцевых швов цилиндрических изделий диаметром 600 2000 мм, а также прямолинейных продольных швов.

Тележка состоит из платформы, привода передвижения велотележки, бегунков, колонны, привода вертикального перемещения каретки, каретки и выдвижной штанги.

На платформе установлены бегунки с приводом передвижения тележки и колонна с направляющими для вертикального перемещения каретки, привод передвижения тележки  имеет маршевую и рабочую скорости. Сверху на колонне установлен привод вертикального перемещения каретки, на каретке имеется выдвижная штанга, на конце которой крепится сварочный аппарат.

Управления приводами осуществляется с двух сблокированных между собой пультов, из которых один установлен на платформе, а второй - на сварочном аппарате.

Ролики, двигающиеся по верхнему направляющему рельсу, служат для предотвращения тележки от опрокидывания.

В комплект тележки входят собственно велотележка и шкаф управления.

Типы применяемых сварочных автоматов АБ, А - 383, А - 626 и др.

 

Технические данные:

 

Вылет штанги от оси колонны до оси электрода, мм:

Максимальный……………………………………………………2000

Минимальный…………………………………………………….1100

Высота уровня сварки, мм:

Максимальная…………………………………………………….2800

Минимальная……………………………………………………….800

Пределы бесступенчатого регулирования рабочих скоростей перемещения тележки, м\ч …………………………………………..19-77

Маршевая скорость, м\мм…………………………………………13

Скорость подъема и опускания каретки со штангой, м\мин…..2

Скорость горизонтального перемещения штанги, м\мин………1

Габаритные размеры велотележки, мм, и вес ее, кг:

Длина……………………………………………………………….2520

Ширина…………………………………………………………….2380

Высота ..............................................................................4900

Вес ....................................................................................2500

 

6.2 Вращатель сварочный двухстоечный модель М31070А

 

Вращатель сварочный двухстоечный, модель М31070А предназначен для вращения свариваемого изделия вокруг горизонтальной оси. Грузоподъемность 6300 кг, максимальный диаметр изделия 2500 мм.

Назначение: Вращатель, мод. М31070А предназначен для вращения свариваемого изделия вокруг горизонтальной оси со сварочной скоростью при автоматической и полуавтоматической дуговой электросварке кольцевых швов под слоем флюса или в среде защитных газов, при сварке кольцевых швов в полуавтоматическом режиме, обеспечивающем автоматическую остановку вращателя при окончании цикла сварки, а также для установки изделия в положение, удобное для сварки.

Климатическое исполнение - УХЛ4,ГОСТ 151509.

Коды ОКП: 38 6212 3402, 38 6212 7701.

 

Технические данные:

 

Грузоподъемность, кг, наиб .................................................. 6300

Крутящий момент на оси вращения планшайбы, Н*м, наиб ....... 6300

Маршевая частота вращения планшайбы, мин- 1 ........................... 1,8

Частота вращения планшайбы в процессе сварки, мин-1 ............... 0,8

Угол поворота планшайбы, наибольший ................................. ±360

Высота от уровня пола до оси вращения планшайбы, мм ........... 1250

Номинальный сварочный ток (ПВ=100%), А ........................... 1250

Ток питающей сети: .................................... переменный 3 фазный

Частота, Гц ........................................................................... 50

Напряжение, В .................................................................... 380

Мощность электродвигателя привода вращения, кВт .................. 3,0

Габариты, мм:

Длина (при расстоянии между планшайбами не более 6300 мм) .9100

Ширина ............................................................................ 1400

Высота ............................................................................. 1950

Масса, кг, не более ...................................... ...................... 2050

 

Проводим проверочный расчет:

Крутящий момент рассчитываем по формуле 10:

 

, (10)

 

где G вес изделия;

f коэффициент трения скольжения (0,15-0,2), принимаем 0,2;

R радиус изделия в месте закрепления.

 

Вес изделия  рассчитывается по формуле 11:

 

, (11)

 

где g ускорение свободного падения;

М_изд масса изделия.

 

 

 

Изгибающий момент рассчитываем по формуле 12:

 

, (12)

 

Где L длина от центра тяжести изделия до планшайбы.

 

 

Подбор электродвигателя:

Рассчитываем мощность двигателя по формуле 13:

 

, (13)

 

Где n частота вращения;

n КПД (0,6 0,8).

 

Рассчитываем частоту вращения по формуле 14:

 

, (14)

 

Где V_H скорость сварки;

D диаметр изделия в месте наплавки.

 

 

6.3 Роликоопора

 

Роликоопора перекидная холостая диаметром 270 мм.

Роликоопора состоит  из корпуса, оси поворота ролика, вала, основания ролика, резиновой шины, фиксатора.