Проектирование технологических процессов ремонта деталей вагона

 

     Сварочный двигатель выбираем АВ-42-2. 

Таблица – 7.1.2 Технические характеристики сварочный  двигатель выбираем АВ-42-2

Параметры	Значения
Мощность, кВт	4
Частота вращения, об/мин	2900

 

     Тип преобразователя выбираем ПСО-120. 
 

Таблица – 7.1.3 Технические характеристики  преобразователя ПСО-120

Параметры	Значения
Габаритные  размеры, мм	1055х550х730
Исполнение	Однокорпусное на колесах
Масса, кг	155

 

     Сварочный выпрямитель выбираем ВД-306. Выпрямитель  выполнен передвижным, рассчитаны на перемежающийся режим работы при принудительном охлаждении. Данный выпрямитель имеет плавноступенчатое регулирование сварочного тока. Две ступени регулирования осуществляются одновременным переключением фаз первичных и вторичных обмоток силового трансформатора со звезды на треугольник с помощью переключателя. Пределы изменения тока увеличиваются в 3 раза при переключении со звезды на треугольник. Плавное регулирование в пределах каждой ступени производится изменением расстояния между обмотками. При сближении обмоток индуктивность рассеяния и их индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При увеличении расстояния между обмотками все наоборот. Первичные обмотки подвижные, а вторичные неподвижные и закреплены у верхнего ярма магнитопровода трансформатора. 

Таблица – 7.1.4 Технические характеристики выпрямителя  ВД-306

Параметры	Значения
Выпрямленное  напряжение холостого хода, В	70
Номинальный сварочный ток при ПН=60%, А	315
Номинальное напряжение при нагрузке, В	32,6
Предел  регулирования сварочного тока, А	45-315
Потребляемая  мощность, кВт	21
КПД, %	70
Габаритные  размеры, мм	765х735х772
Масса, кг	170

 

     7.2 Расчет режима наплавки в углекислом  газе

     Для восстановления деталей подвижного состава широкое применение нашла  механизированная наплавка СО₂. Этим способом можно восстанавливать детали небольших размеров и диаметров, работающих при ударных и знакопеременных нагрузках. Успешно наплавляются детали, изготовленные из сталей Ст3, Ст4, 30, 40ч, 45 и др., а также из серого чугуна.

     Основными достоинствами данного способа  наплавки являются:

     - высокое качество наплавляемого  металла;

     - высокая производительность труда;

     - низкий расход наплавочных материалов;

     - высокая стабильность процесса;

     - улучшение условий труда.

     Для механизированной наплавки в СО₂ широко применяются сварочные проволоки (ГОСТ 2246-70) марок Св-о8ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС, Св-18ЧГС и др., наплавочные (ГОСТ 10543-82) Нп-30ХГСА, Нп-50ХФА и др., а также порошковые.

     Для получения наплавленного металла  с высокой ударной вязкостью  рекомендуется применять проволоку  Св-08Г2С, при этом твердость поверхности достигает 220-250 НВ. Для повышения твердости наплавленный слой после механической обработки подвергается цементации и термической обработке. При наплавке сталей 40, 40Ч, 45 часто используют проволоки: Св-18ХГС, которая обеспечивает твердость наплавленного слоя 230-280 НВ и Нп-30ХГСА – твердость до 245-290 НВ.

     Применение  проволок аустенитного класса позволяет получать наплавленные слои, отличающиеся высокой износостойкостью и зачастую коррозионной стойкостью.

     Толщина наплавленного слоя определяется с  учетом износа и припуска на последующую  механическую обработку по формуле: 

            , (7.2.1) 

где     - величина припуска на последующую механическую обработку. 

     

. 

     При тщательном выполнении технологического процесса припуск на механическую обработку  принимается равным 0,6-1,2 мм на сторону, принимаем равным 0,6мм.

     Диаметр электродной проволоки зависит  от формы, размера и толщины слоя. Диаметр детали 30 мм, диаметр электродной  проволоки выбираем равным 1 мм.

     Ширина  наплавленного слоя определяется по формуле (7.1.2), мм: 

     

. 

     Величину  тока наплавки рассчитывают по формуле (7.1.3): 

     

. 

     Плотность тока находится в пределах 80-200 А/мм². Большие плотность тока соответствуют меньшим диаметрам электродов.

     Для каждого диаметра электрода существует диапазон рекомендуемых значений тока. Его ориентировочная величина для  электродов диаметром 1,6 мм составляет 140-300 А, диаметром 2,0 мм – 200-300 А. Но не весь диапазон токов целесообразно использовать для наплавки в СО₂.

     Для каждого диаметра электродной проволоки  существует диапазон токов, в котором  обеспечиваются достаточная устойчивость горения дуги, удовлетворительное формирование наплавленного валика и минимальные  потери электродного металла на угар и разбрызгивание.

     При восстановлении деталей небольших  диаметров предпочтение следует отдавать диапазону малых токов, при этом уменьшается их прогрев, и газоэлектрическая горелка не требует дополнительного охлаждения.

     Обычно  наплавку различных деталей производят при напряжениях дуги 16-34 В. Большие значения напряжения горения дуги соответствуют большей величине тока. Процесс наплавки длинной дугой характеризуется крупнокапельным переносом электродного металла, что приводит к неравномерному формированию валика и недопустимо сильному разбрызгиванию. Поэтому предпочтение следует отдавать режимам с меньшим напряжением.

     Для выбора режима целесообразно пользоваться зависимостью. Выбираем напряжение U_Д=15 В.

     Для обеспечения процесса с хорошим  технологическими характеристиками и небольшим разбрызгиванием наплавку необходимо выполнять при определенных соотношениях между напряжением и током. Экспериментально установлено, что это соотношение желательно выбирать в пределах 8-11.

     Область устойчивых режимов обеспечивающих удовлетворительное формирование валиков, при изменении пространственного  положения наплавляемой поверхности сокращается и перемещается в сторону пониженных токов и напряжений.

     Коэффициент расплавления электродной проволоки  сплошного сечения при наплавке углекислом газе: 

            , (7.2.2)

     

. 

     Шаг наплавки, мм/об. 

            ,    (7.2.3)

     

. 

     Скорость  наплавки, м/ч, определяется по формуле: 

            ,     (7.2.4) 

где     - коэффициент наплавки, г/Ач;

      - площадь наплавленного слоя  одного прохода, см³.

     Коэффициент наплавки определяется по формуле: 

            ,     (7.2.5) 

где     - коэффициент потерь электродного металла. 

     

. 

     Площадь поперечного сечения валика определяется по формуле: 

            ,      (7.2.6) 

где    - коэффициент, учитывающий отклонение площади наплавленного валика от площади прямоугольника. 

     

,

     

. 

     Скорость  подачи электродов, м/ч, рассчитывается по формуле (7.1.5): 

     

. 

     Частота вращения наплавляемой детали, об/мин, определяется по формуле: 

            ,  (7.2.7)

     

. 

     Вылет электродной проволоки существенно  влияет на устойчивость процесса и  качество наплавленного слоя. Вылет  электрода принимаем 10 мм.

     Изношенные  детали наплавляются в СО₂ на постоянном токе обратной полярности. Наилучшие условия для саморегулирования дуги создаются при использовании источников тока с жесткой внешней характеристикой, позволяющей выдержать напряжение на дуге с точностью до ± 0,5 В, тогда как с крутопадающей – до ± 1,5 В. Это сводит к минимуму изменения химического состава наплавленного слоя.

     Двуокись  углерода в зависимости от назначения в соответствии с ГОСТ 8050-85 выпускается  трех марок: сварочная, пищевая, техническая. Сварочная двуокись углерода при  наплавке может использоваться без  ограничений, пищевая – только после осушения, техническая для этих целей не применяется. Расход углекислого газа зависит от диаметра электрода и составляет 6-25 л/мин.

     Для механизированной наплавки в СО₂ обычно применяется оборудование, изготовленное самим ремонтным предприятием.

     Установка состоит из модернизированного токарного  станка, подающего механизма, газоэлектрической горелки и источника питания. В качестве вращателя используется токарный станок. Частота вращения шпинделя станка снижается в 20-40 раз. Для этого между электродвигателем привода и первым валом коробки скоростей устанавливается понижающий редуктор.

     На  основании расчетов выбираем следующее  оборудование.

     Источник  тока выбираем сварочный генератор  постоянного тока ГСО-120. 

Таблица – 7.2.1 Технические характеристики сварочного генератора ГСО-120

Параметры	Значения
Номинальное напряжение, В	25
Номинальная сила тока, А	120
Пределы регулирования силы тока, А	80-120

 

     Сварочный двигатель выбираем АВ-42-2. 

Таблица – 7.2.2 Технические характеристики сварочный  двигатель выбираем АВ-42-2

Параметры	Значения
Мощность, кВт	4
Частота вращения, об/мин	2900

 

     Тип преобразователя выбираем ПСО-120. 

Таблица – 7.2.3 Технические характеристики  преобразователя ПСО-120

Параметры	Значения
Габаритные  размеры, мм	1055х550х730
Исполнение	Однокорпусное на колесах
Масса, кг	155

 

     Сварочный выпрямитель выбираем ВД-502. Выпрямитель  выполнен передвижным, рассчитаны на перемежающийся режим работы при принудительном охлаждении. Данный выпрямитель имеет плавноступенчатое регулирование сварочного тока. Две ступени регулирования осуществляются одновременным переключением фаз первичных и вторичных обмоток силового трансформатора со звезды на треугольник с помощью переключателя. Пределы изменения тока увеличиваются в 3 раза при переключении со звезды на треугольник. Плавное регулирование в пределах каждой ступени производится изменением расстояния между обмотками. При сближении обмоток индуктивность рассеяния и их индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При увеличении расстояния между обмотками все наоборот. Первичные обмотки подвижные, а вторичные неподвижные и закреплены у верхнего ярма магнитопровода трансформатора.