Содержание к диссертации
Введение
Глава I Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1 Дефекты основных деталей машин и повышение их качества при восстановлении 10
1.2 Обзор способов восстановления для деталей машин типа «вал» 18
1.3 Анализ способов подачи порошков при электроконтактной приварке на изношенные поверхности деталей машин типа «вал» 23
1.4 Цель и задачи исследований 32
ГЛАВА 2 Описание магнитных устройств и теоретические предпосыжи электроконтактной приварки порошковых материалов в магнитном поле 34
2.1 Физическая сущность магнитных целей электромагнитов 34
2.2 Обоснование и выбор оптимальной конструкции мапштопровода электромагнита для электроконтактной приварки порошковых материалов .. 35
2.3 Расчет геометрических параметров электромагнита 39
2.4 Расчет толщины получаемого покрытия и массы намагничиваемого порошка в зоне приварки 47
2.5 Выводы по теоретическим исследованиям 56
ГЛАВА 3 Методика экспериментальных исследований 57
3.1 Основные этапы методики исследования ----57
3.2 Методика предварительных исследований 60
3.3 Разработка и описание устройства электромагнитной системы для создания магнитного поля 61.
3.4 Выбор материала образцов и подготовка порошковых материалов 66
3.5 Методика оценки влияния параметров процесса ЭКПП в МП на толщину приваренного покрытия 69
3.6 Методика определения массы удерживаемых порошков в зоне приварки 71
3.7 Методика определения прочности сцепления приваренного слоя с основным металлом 73
3.8 Методика определения твердости и микротвердости 75
3.9 Методика определения микроструктуры полученных образцов 78
ЗЛО Методика определения пористости 79
3.11 Методика проведения изиосных испытаний 8]
3.12 Методика проведения усталостных испытаний 84
3.13 Методика проведения эксплуатационных испытаний автотракторных деталей, восстановленных ЭКПП в МП 87
3.14 Статистическая обработка результатов исследований 8
4 Результаты экспериментальных исследований 90
4.1 Результаты предварительных исследований влияния постоянного магнитного поля на формирование приваренного покрытия 90
4.2 Влияние параметров процесса ЭКПП в МП на толщину приваренного покрытия 92
4.3 Влияние магнитного поля на потери порошка от осыпания 97
4.4 Исследование качественных показателей приваренного покрытия 99
4.4.1 Прочность сцепления. 99
4.4.2 Твердость и микротвердость 101
4.4.3 Металлографический анализ и оценка пористости покрытий 103
4.5 Результаты износных испытаний 106
4.6 Результаты усталостных испытаний 107
4.7 Результаты эксплуатационных испытаний 109
4.8 Выводы по результатам экспериментальных исследований 110
5 Технология восстановления деталей типа «вал» Электроконтактной приваркой порошковых материалов в магнитном поле и оценка экономической эффективности 112
5.1 Технология восстановления деталей типа вал ЭКПП в МП ] 12
5.2 Расчет экономической эффективности внедрения в производство разработанного технологического процесса 118
Общие выводы 128
Библиографический список
- Обзор способов восстановления для деталей машин типа «вал»
- Обоснование и выбор оптимальной конструкции мапштопровода электромагнита для электроконтактной приварки порошковых материалов
- Разработка и описание устройства электромагнитной системы для создания магнитного поля
- Влияние параметров процесса ЭКПП в МП на толщину приваренного покрытия
Введение к работе
В настоящее время в агропромышленном комплексе нашей страны на фоне реорганизации колхозов и совхозов, увеличения числа крестьянских и фермерских хозяйств происходит техническое перевооружение машинотракторного парка. Во многих регионах частично или в полном объеме закупается новая техника отечественного и зарубежного производства.
В условиях повышения количества единиц сельскохозяйственной техники особое значение приобретает наличие соответствующей современным условиям ремонтно-обслуживающая база отрасли АПК. На сегодняшний день многие ремонтные предприятия не имеют той четкой системы обслуживания и ремонта техники, как 20 или 30 лет назад. Однако в некоторых ремонтных предприятиях по сей день, осуществляется ремонт агрегатов и даже полнокомплектных машин. Несмотря на то, что качество выпускаемой отечественной и зарубеншой техники с каждым годом повышается, интенсивная ее эксплуатация рано или поздно, к сожалению, приводит к ее физическому износу.
Основной причиной выхода из строя автомобилей, тракторов и сельхозтехники в большинстве случаев является неизбежный износ их деталей. При ремонте техники, как правило, изношенные детали, не подлежащие восстановлению, часто выбраковывают, а изношенную деталь заменяют новой, что соответственно повышает себестоимость ремонта техники. Особенно это ощутимо при немалой стоимости запасных частей. Так например .запасные части на зарубежную технику на порядок выше отечественных аналогов. Известно [1, 2, 8], что около 80 % деталей выбраковываются при износе, не превышающем 0,3...0,6 мм, тогда как 50 % этих изношенных деталей можно восстанавливать. В основном 57...60 % из них составляют детали «тела вращения», и поэтому всего при восстановлении приходится иметь дело с деталями «тела вращения» типа «вал» [7, 8].
В данных условиях целесообразнее восстанавливать эти детали машин как составляющие наибольшую группу по типу деталей, то есть детали типа «вал» и использовать их повторно. В настоящее время существует масса различных способов и методов восстановления деталей, каждому из которых присущи свои недостатки и преимущества. Однако на ремонтных предприятиях восстановление деталей не нашло широкого применения. Это объясняется низким качеством восстановленных деталей.
В связи с этим необходимо стремиться к разработке и внедрению новых и перспективных способов восстановления, улучшающих качественные показатели восстановленных деталей. В последнее время особенно актуальным является применение ресурсосберегающих технологий восстановления, не требующих существенного увеличения материальных затрат. Одной, из таких технологий восстановления на сегодняшний день является электроконтактная приварка (ЭКП) присадочных материалов, разработанная в ВНПО «Ремдеталь». Во многих ремонтных предприятиях, имеющих установки ЭКП, успешно применяют электроконтактную приварку стальной лентой при восстановлении различных деталей.
Достоинствами ЭКП по сравнению с существующими способами восстановления являются: высокая производительность процесса, отсутствие деформации и незначительный нагрев детали (до 3 мм), сниженный расход присадочного материала, закалка слоя непосредственно в процессе приварки, возможность приварки стальной ленты, проволоки, порошков, [.18, 20, 21, 22, 25, 41, 46, 58J. При этом, возможности совершенствования технологии ЭКП далеко не исчерпаны.
Перспективным направлением расширения технологических возможностей способа ЭКП в последнее время является применение в качестве присадочных материалов металлических порошковых материалов и их композиций. Приварка порошковых материалов существенно увеличивает возможности способа в плане получения заданных механических свойств покрытия восстанавливаемой
7 детали. Исследованиями [6, 81, 86] докачано, что, применяя порошки и их композиции, можно снизить трудоемкость процесса восстановления, снизить расход присадочного материала и улучшить качество восстанавливаемой поверхности.
Существуют способы приварки порошковых материалов, основанные на применении спеченных и армированных порошково-полимерных лент с использованием клеевых присадок. Эти способы весьма технологичны, но приготовление присадочного материала усложняет технологию нанесения, а процесс приварки сопровождается выделением вредных веществ, газов, чем ухудшается экологи чность процесса. Способы, основанные на явлении свободной засыпки порошка (гравитации), как правило, имеют хорошие качественные показатели при-варенногослоя, однако значительные потери порошка, особенно при восстановлении деталей типа «вал», ограничивают их применение.
В связи с этим весьма актуальной является разработка технологии электроконтактной приварки порошковых материалов, позволяющей уменьшить время нанесения порошка, потери присадочного материала и снизить объем последующей механической обработки восстанавливаемой детали и тем самым повысить эффективность ЭКП порошковых материалов.
Цель работы: повышение эффективности технологического процесса восстановления изношенных поверхностей авто факторных деталей типа «вал» электроконтактной приваркой порошковых материалов в магнитном поле.
Объект исследования: технологический процесс восстановления изношенных поверхностей автотракторных деталей типа «вал» электроконтактной приваркой порошковых материалов в магнитном поле.
Предмет исследования: закономерности формирования металлопокрытия при электроконтактной приварке порошковых материалов в магнитном поле.
8 Научная новизна:
разработаны способ электроконтактной приварки порошковых материалов в магнитном поле и устройство для его осуществления;
разработаны и экспериментально проверены конструктивные параметры электромагнитного устройства для приварки порошковых материалов в магнитном поле;
теоретически обоснована, определена и экспериментально проверена возможность регулирования толщины получаемого покрытия и величины потерь порошкового материала от напряженности магнитного поля;
на основе исследования влияния магнитного поля на формирование покрытия и качественные ее показатели установлены оптимальные параметры технологического процесса приварки порошковых материалов;
предложен для ремонтного производства технологический процесс восстановления автотракторных деталей типа «вал» электроконтактной приваркой порошковых материалов в магнитном поле.
На защиту выносятся:
способ электроконтактной приварки порошковых материалов в магнитном поле;
результаты теоретических исследований но оценке влияния магнитного поля на толщину получаемого покрытия и потери порошкового материала;
результаты экспериментальных исследований влияния магнитного поля на качественные показатели приваренных покрытий;
технологический процесс восстановления изношенных поясков золотников гидрораспределителей Р-80, Р-75 тракторов и комбайнов.
Практическая значимость. Разработанный технологический процесс восстановления автотракторных деталей типа «вал» ЭКП порошковых материалов в магнитном поле может применяться для восстановления изношенных поверхностей деталей на ремонтно-технических предприятиях АПК..
9 Реализация результатов работы. Разработанная технология ЭКП порошковых материалов в магнитном поле внедрена в ООО «РемАгро» Туймазинского района Республики Башкортостан и на научно-производственном участке кафедры «Технология металлов и ремонт машин» Башгосагроуниверситета. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Технология металлов и ремонт машин» Башгосагроуниверситета.
Апробация работы. Получено положительное решение на изобретение по заявке № 2005103082120(004098). Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, Башкирского государственного аграрного университета (2003-2006 г.г.), Уфимского государственного авиационного технического университета (2004 г.), на Всероссийской международной научно-практической конференции (Уфа, 2005 г.), на Международной практической конференции ГОСНИТИ (Москва 2005 г.), «Научно-практический прогресс в инженерной сфере АПК России - методология и практика оказания интеллектуальных услуг сельскохозяйственному производству» в ГНУ ГОСНИТИ (Москва, 2006 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 106 наименований и приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, 62 рисунка и приложений на 17 страницах.
Обзор способов восстановления для деталей машин типа «вал»
В настоящее время для восстановления деталей машин типа «вал» разработано и применяется множество различных способов [7, 8, 14, 57, 77]. Кратко рассмотрим эти способы, представленные на рисунке 1.5.
Вибродуговая наплавка обладает высокой производительностью (до 2,6 кг/ч); незначительным нагревом детали (до 100 С); зона термического влияния при наплавке незакаленных деталей - 0,6 ... 1,5 мм, закаленных - 1,8 ... 4,0 мм в зависимости от режима, что позволяет наплавлять детали малого диаметра (от 12 мм), не опасаясь их прожога или коробления [12, 13, 14]. К существенным недостаткам способа следует отнести большой разброс твердости покрытия и низкую усталостную прочность детали.
Газотермическое напыление характеризуется простотой процесса и высокой износостойкостью покрытия [16,45].
Однако широкое распространение данного способа сдерживают низкая прочность сцепления покрытия, значительные потери напыляемого металла, необходимость предварительной специальной обработки поверхности восстановленных валов и чрезвычайно высокая стоимость металлических порошков на основе никеля и его сплавов.
Детонационное напыление характеризуется высокой прочностью сцепления покрытия с поверхностью детали, что объясняется сильным ударом напыляемых частиц о деталь и превращением их кинетической энергии в дополнительную теплоту [12 - 14]. К недостаткам данного способа относятся значительные потери порошка и шумность при работе установки. Последнее создает неблагоприятные условия работы для обслуживающего персонала.
Достоинством плазменного напыления является возможность нанесения покрытий металла в большом диапазоне по толщине от 0,2 до 5мм и более, имеющих высокую твердость и износостойкость. Благодаря высокой температуре плазменной струи, можно расплавлять практически любые тугоплавкие присадочные материалы, при незначительном тепловом воздействии на деталь и высокую производительность (5....12 кг/ч). Недостатком плазменного напыления, как и других способов нанесения металлопокрытий напылением, является не всегда достаточная прочность сцепления слоя с основой [12,13, 14].
Электроконтактная приварка стальной ленты и проволоки является наиболее перспективным способом восстановления. Данный способ обладает высокой производительностью процесса (60 см /мин), отсутствием нагрева и деформации детали, малой глубиной зоны термического влияния, закалкой покрытия непосредственно в процессе приварки, минимальными потерями присадочного материала - в 3...4 раза по сравнению с дуговыми способами, возможностью восстановления деталей с малыми износами за счет регулирования толщины привариваемого покрытия и экологичностью процесса приварки [18, 20, 21, 22, 25, 41, 46,58,81,86].
Отрицательным моментом ЭКП являются наличие зон окисления, низкая стойкость ролика, образование остаточных напряжений [18, 20, 21, 29].
Электроконтактная приварка порошковых материалов также является прогрессивным способом восстановления деталей. К недостаткам относятся при повышенный расход присадочного материала, особенно при приварке на детали тел вращения или с наружным охлаждением зоны приварки, относительно высокая стоимость промышленных порошков, низкая стабильность процесса [27, 30, 32,34,40,41].
Восстановлением деталей гальваническим способом, возможно получить износостойкие покрытия с регулируемой твердостью. Однако, по мнению авторов работы [45], твердость гальванически наращенных слоев в процессе эксплуатации деталей значительно снижается из-за потери водорода из металла, особенно при низкотемпературных нагревах. К тому же восстановление гальваническим способом в ваннах больших габаритов неудобно, так как требует изоляции мест, не подлежащих наращиванию. Кроме того, способ экологически не безопасен.
Восстановление полимерными материалами в основном применяется для деталей ограниченной группы, работающих в условиях хорошей смазки трущихся поверхностей и при малых нагрузках на сопрягаемые детали. В основном это корпусные детали, неподвижные сопряжения и.т.д. [12, 72, 79]. Это обусловлено рядом недостатков данного способа; недостаточно высокая прочность сцепления полимера с основой, низкая твердость покрытия, снижение механических свойств покрытия при рабочих температурах выше 150С. Перечисленные недостатки сдерживают применение данного способа для восстановления основных деталей машин [12, 13, 2].
Широкий набор рассмотренных способов восстановления вызывает необходимость изыскания наиболее рационального способа восстановления выбранной ранее группы деталей или совершенствования существующих. Выбранный способ доложен отвечать ряду технологических требований [1, 4, 5, 6, 12, 13, 28,]: - материалу детали и величине износа основной группы деталей; - эксплуатационным требованиям, предъявляемым к детали; - технологию восстановления; - производительности способа восстановления; - минимальным потерям присадочного и основного материалов; - условиям работы детали и ее сопряжения; - экономической эффективности восстановления.
В свою очередь, к покрытиям, полученным тем или иным способом, также предъявляются определенные требования. Например, для одних деталей необходима максимальная износостойкость восстановленной поверхности, для других -твердость покрытия, для третьих необходимо получить пористые покрытия и.т.д. [4, 26, 33, 50]. Из этого следует, что выбранный способ должен быть универсальным - обеспечивать получение требуемых свойств покрытия.
С учетом этих особенностей деталей восстанавливаемых сопряжений типа «вал», работающих в различных условиях, особый интерес при выборе рационального способа восстановления вызывают способы, позволяющие получать покрытия с особыми свойствами.
Обоснование и выбор оптимальной конструкции мапштопровода электромагнита для электроконтактной приварки порошковых материалов
Магнитная цепь представляет собой совокупность участков, образующих замкнутый путь для прохождения магнитного потока. Практически понятие «магнитная цепь» применяют к случаям, когда устройство имеет магнитопровод из ферромагнитного материала, усиливающий магнитный поток и направляющий его определенным образом [67].
Если магнитопровод замкнут, то в этом случае мы имеем простую последовательную магнитную цепь (рисунок 2.1). Предположим что магнитопровод не может быть замкнутым, так как на пути основного рабочего магнитного потока Фд должен быть обязательно рабочий (воздушный) зазор. Тогда наличие воздушных промежутков на пути рабочего магнитного потока приводит к появлению потоков рассеяния Ф$, замыкающихся по воздуху между отдельными частями магнитопровода и часто соизмеримых по величине с рабочим потоком (рисунок 2,1 б).
Примеры магнитных цепей: а - простая последовательная магнитная цепь; б - простая магнитная цепь с потоком рассеяния [67] В зависимости от источника питания (постоянный или переменный) поток рассеяния влияет по-разному. Например, в электромагнитах постоянного тока наличие потоков рассеивания приводит лишь к некоторому увеличению магнитного потока, проходящего по отдельным частям магнитопровода, Их влияние может быть компенсировано увеличением сечений соответствующих деталей. В электромагнитах, работающих при переменном токе, наличие потока рассеивания приводит к соответствующему уменьшению рабочего потока, так как общее потокосцепление должно оставаться практически неизменным [67]. Тогда для создания замкнутого магнитного поля на поверхности ферромагнитной детали необходимо обеспечить плотное прилегание наконечников электромагнита вне зависимости от источника питания.
В реальных условиях в,не зависимости от несовершенства электромагнитных устройств их применение не снижается, а наоборот, растет практически во всех областях промышленности [65 - 68]. С учетом широких возможностей магнитных механизмов, систем и устройств, а также электроконтактной приварки (ЭКП) порошков, на наш взгляд, представляет наибольший интерес совместимость процесса приварки и магнитных полей вследствие несложного изготовления магнитного устройства, простоты процесса ЭКП, а главное - получения покрытий с различными свойствами при минимальном расходе присадочного материала.
Эффективность восстановления деталей типа «вал» ЭКП порошков зависит от подачи, концентрации и удержания порошков в зоне приварки, а также целесообразного использования магнитного поля в качестве концентратора порошков в зоне приварки. Создание такого условия возможно лишь при использовании магнитного, поля исходящего от дополнительных внешних устройств.
Магнитное поле может быть получено при использовании постоянных магнитов и соленоидов, наводящих его в ферромагнитной детали [67, 69]. Для подтверждения соответствующих заключений (глава I) о влиянии магнитного поля на процесс формирования покрытия при ЭКГТ порошков нами были проведены предварительные эксперименты по приварке металлических порошков в постоянном магнитном поле. Полученные результаты представлены в четвертой главе.
По результатам этих экспериментов очевидно, что создаваемое постоянное магнитное поле может удерживать присадочный материал-порошок и тем самым обеспечивать его приварку на поверхность детали с получением качественного слоя.
Однако технологическими особенностями применения постоянного магнита в качестве дополнительного устройства оставались такие неизменные параметры как конфигурация магниго провода, величина и напряженность магнитных силовых линий, которые предположительно могут повлиять на процесс формирования приваренного слоя.
Отсюда возникает необходимость разработки электромагнитного устройства, обеспечивающего ЭКП порошков с максимально возможным управлением и контролем введения порошка в зону приварки и формирования качественного приваренного слоя за счет оптимизации режимов ЭКП порошков в магнитном поле.
Все перечисленные выше требования накладывают свой отпечаток на особенности конструктивных выполнений магнитопроводов. Для успешного создания магнитного поля в зоне приварки весьма важным показателем выбора конструкции магнитопровода электромагнита являлась его приспособленность к условиям ЭКП порошков на двухроликовых установках, изготовленных по заказу «Ремдеталь».
Применяемые в промышленности магнитопроводы весьма разнообразны как по конструктивному выполнению, так и по соотношению размеров образующих их деталей [66,67]. По мнению авторов работ [66 - 70], для создания эффективного магнитного поля необходимо стремиться к исключению воздушных зазоров между полюсами электромагнита и поверхностью детали, где будет возникать поток рассеяния, пагубно влияющий на процесс намагничивания.
Разработка и описание устройства электромагнитной системы для создания магнитного поля
Как было отмечено ранее (глава 2), эффективность способа ЭКПП в МП во многом зависит от оптимальной работы электромагнитной системы, включающей в себя П - образный магнитопровод и участок восстанавливаемой детали. Также было выявлено, что для создания оптимального магнитного поля в зоне приварки порошков необходимо создать замкнутое магнитное поле с минимальным потоком рассеяния. Исходя из этого, при разработке электромагнитной системы необходимо было учесть не только намоточные данные электромагнита, но и его приспособленность к существующей установке для ЭКП с двумя ролика-ми. Для изготовления магнитопроводов электромагнитов применяются магни-томягкие материалы, что обусловлено их высокой проницаемостью слабых и средних полях и низкой коэрцитивной силой. Существуют различные магнито-мягкие материалы [67]. Самым простым и дешевым из них является технически чистое железо (армко-железо) или его заменители - низкоуглеродистые стали (до 0,25 % С). С учетом этого, а также себестоимости изготовления магнитопровод был изготовлен из полос низкоуглеродистой стали 20 шириной 6 и 8 мм. При этом ГТ-образный магнитопровод состоит из пяти основных частей (рисунок 3.3 а): нижнего 1 магнитопровода, симметричных боковых 2, 3 и верхних наконечников 4 и 5 (полюсов). Наконечники 4 и 5 изготавливались с возможностью регулировки расстояния между ними в зависимости от диаметра восстанавливаемых деталей. Для исключения образования воздушных зазоров в соединениях между составными частями магнитопровода их плоскости обрабатывались на плоскошлифовальном станке-до обеспечения требуемой шероховатости.
В сборе злектрОіЧап-шт закрепляется на трубчатую телескопическую стойку 6, с помощью которой производится регулировка положения электромагнита в вертикальной плоскости.
Для удобства демонтажа магнитопровода обмотка возбуждения 7 электромагнита выполнена из двух симметричных катушек, состоящих из каркаса, изготовленного из текстолитовых.листов толщиной 1,5 мм, на котором смонтирована обмотка катушки из медной проволоки М2 ГОСТ 859-2001 диаметром 0,72 мм [99]. Каждая катушка имела по 280 витков применяемой проволоки. Приварку порошков предполагалось производить на установке с наружным охлаждением дисковых электродов и зоны приварки, поэтому для исключения попадания жидкости в токопроводящие части обмотки возбуждения катушки выполнены изолированными. Конструкция электромагнита изготавливалась с таким расчетом, чтобы закрепление электромагнита на установку для ЭКП обеспечивало расположение полюсов магнитопровода в одной плоскости с порошкопроводом и дисковыми электродами. При этом конструктивно предусмотрено свободное прилегание полюсов к поверхности детали и возможность подачи порошка на один из полюсов. Внешний вид электромагнита показан на рисунке 3.3 б.
Для эффективной и надежной работы электромагнита был изготовлен импульсный источник (блок) питания, принципиальная схема которого показана на рисунке 3.4. Источник был выполнен с возможностью регулирования тока в обмотке возбуждения электромагнита и питается от сети 220 В промышленного переменного тока и трансформирует его в постоянный 12 В. Максимальное значение создаваемого тока на выходе из источника 4А.
Установка для электроконтактной приварки порошков работает следующим образом. Перед приваркой выполняют подготовительные операции - устанавливают восстанавливаемую деталь 4 в патрон 3 установки. Далее, в зависимости от диаметра детали, производят регулировку положения полюсов электромагнита. Для этого, расслабив болты 13 и 14 наконечников 9 и 10, устанавливают их в соответствующее положение. Затем производят регулировку подачи порошка в зону приварки путем точной установки порошкопровода 5 в положение над «передней поверхностью» рабочего полюса. После включают питание обмотки возбуждения электромагнита. При этом происходит притягивание обеих полюсов 9 и 10 магнитопровода к детали, этим обеспечивается прилегание их к поверхности детали 4. Одновременно для прижатия дисковых электродов 1 и 2 к детали 4 устанавливается необходимое давление пневмосистемы установки.
Затем выполняют приварочные операции - включают вращение шпинделя п, продольную подачу ЗПОд, сварочный ток 1СВ и открывают кран подачи охлаждающей жидкости (воды) из патрубка 6 в зону приварки. В процессе приварки магнитное поле электромагнита воздействуя на порошок, концентрирует его в заданной точке. Изменением,тока в цепи обмотки возбуждения возможно регулирование массы привариваемого порошка.
Влияние параметров процесса ЭКПП в МП на толщину приваренного покрытия
Проведенные предварительные эксперименты по приварке порошков в постоянном магнитном поле показали, что при таком способе ЭКП обеспечивается равномерное формирование покрытия, уплотнение порошка и удержание его во время приварки от смывания охлаждающей жидкостью. Одновременно с этим наблюдалось хорошее втягивание порошка в обе зоны приварки - нижнюю и верхнюю. Предварительные опыты также показали что, за счет разницы диаметров магнита и детали возможны последующая повторная приварка и получение многослойных покрытий без промежуточной механической обработки (рисунок 4.1).
Динамика лзменения толщины приваренных слоев после механической обработки от продольной подачи дисковых электродов: 1, 2, 3 и 4 количество слоев привариваемых покрытий
Из рисунка 4.1 видно, что чем больше продольная подача, тем меньше толщина полезного припуска. При этом необходимую величину припуска можно получить приваркой в один слой, но с минимальной подачей и, наоборот, несколько слоев, но с наибольшей подачей. Таким образом, применяя кольцевой постоянный магнит, возможно восстанавливать различные детали с различными износами. Представленный на рисунке 4.2 график можно использовать как номограмму по выбору количества привариваемых слоев в зависимости от требуемого припуска после механической обработки.
Равномерность уплотнения приваренного покрытия оценивалась по значениям микротвердости образцов по винтовой линии и по глубине образца (рисунок 4.2).
Из рисунка 4.2 видно,-что на глубине 2,5 мм микротвердость основного металла составляет 12... 18 HRC. По мере приближения к границе (на глубине 0,5 мм основного металла) микротвердость возрастает до HRC 16...25. На границе уровень микротвердости резко возрастает и составляет уже 20...30 HRC. По мере удаления от границы и приближения к границе поверхности детали микротвердость приваренного покрытия вне зависимости от типа используемого порошка возрастает и лежит в пределах от HRC 25 до 45. Данная динамика увеличения микротвердости объясняется тем, что в процессе приварки за счет охлаждения приваренного покрытия происходит закалка поверхности. Глубина за каленной зоны составляет около 0,6 мм. При применении железного порошка типа ПЖ микротвердость увеличивается незначительно, а при применении чугунного или порошка ПГ - ХН80СРЗ микротвердость достигала до HRC 56, при которых восстановленная деталь имеет более износостойкое покрытие.
Таким образом, преимуществами данного способа являются возможность приварки различных порошков без существенных их потерь и возможность восстановления деталей с различными износами, а также получение равномерной бездефектной поверхности независимо от количества наносимых слоев.
Следует также отметить, что ЭЬСП порошков в постоянном магнитном поле присущи ряд серьезных недостатков. Прежде всего, магнитное поле, полученное при использовании постоянного магнита, взаимодействует в процессе приварки с магнитными полями, наведенными мощными сварочными импульсами тока, и механизм такого взаимодействия достаточно сложен и динамичен. Он зависит от большого количества факторов, поэтому управление как процессом введения порошков, так и их приваркой существенно усложняется из - за недостаточной изученности сути физических явлений при взаимодействии полей в данном конкретном случае. В силу этих причин, а также для решения поставленных задач наибольший интерес представляет ЭКП порошков в регулируемом магнитном поле.
