Основные факторы, влияющие на технологичность термической и химико-термической обработки

Выбор материала. В зависимости от условий работы, характера нагружения и форм деталей конструктор выбирает соответствующий материал, который при последующей термообработке должен обеспечить расчетный комплекс свойств. Выбирая материал, необходимо учитывать следующее: гарантированные механические свойства в зависимости от условий работы изделия; технологичность обработки на всех технологических стадиях, предшествующих термообработке; прокаливаемость, минимальную деформацию и поводку детали при термообработке. Низколегированные стали обеспечивают более высокие механические свойства по сравнению с углеродистыми, за счет этого можно снизить вес и габариты деталей. Кроме того, эти стали отличаются повышенной технологичностью при термообработке, дают меньший, брак по трещинам и поводке. При выборе термообработки учитывают характер работы изделия, виды действующих нагрузок, изменение свойств по сечению и класс точности изготовления детали. Например, для получения высокой твердости и износоустойчивости (работа при безударной нагрузке и изгибе) рационально применять азотирование. Если к этим свойствам не предъявляется высоких требований, то применяют более простые и менее длительные процессы — цементацию или цианирование. В некоторых случаях эти процессы заменяют более технологичной термообработкой с нагревом т. в. ч.

Применение прогрессивных методов термообработки (светлая изотермическая закалка, вакуумная обработка, обработка в защитных средах, бездеформационная термообработка) позволяет сократить общий цикл изготовления детали и обеспечивает высокое качество продукции.
При разработке конструкций изделий необходимо проводить унификацию материала и назначаемой термообработки, предусматривать рациональное ограничение количества применяемых материалов и значений твердости в пределах однотипных материалов. Это позволит максимально механизировать процессы термообработки и снизить себестоимость продукции.

Коробление деталей и технологичность форм при термической обработке. Коробление и поводка деталей при термообработке возникают, вследствие неравномерного увеличения удельного объема структурных составляющих стали при нагреве-охлаждении и возникновения вследствие этого внутренних напряжений.

Мелкие простые по форме детали (без острых углов и резких переходов) менее склонны к короблению, чем длинные с переменным сечением и с незамкнутым контуром.

Деформация иногда бывает столь значительной, что деталь выбраковывают; в некоторых случаях возможно исправление рихтовкой или правкой. Поэтому при конструировании следует придавать детали такие конструктивные формы, которые способствовали бы уменьшению коробления. Детали, более сложные по форме, целесообразнее изготовлять из легированных сталей, закаливаемых изотермически или в масле.

Термообработку крупногабаритных плоских или длинных деталей для устранения поводки выполняют в специальных закалочных прессах с последующим термофиксационным отпуском.

Для уменьшения деформации и трещинообразования необходимо:

1. правильно выбирать материал;

2. назначать термообработку, обеспечивающую минимальную поводку (изотермическую или ступенчатую закалку);

3. переходы от одного сечения детали к другому делать плавными; масса металла должна быть распределена равномерно, нежелательны длинные открытые пазы и подрезы;

4. обеспечить технологичность форм для всего цикла изготовления детали перед термообработкой;

5. при необходимости предусмотреть технологические припуски (по согласованию с технологами-термистами), удаление которых механической обработкой позволит исправить размер и форму детали.

Технолог-термист в зависимости от состава стали, формы детали и требуемых свойств выбирает оптимальный способ закалки (изотермическая, ступенчатая, прерывистая), при котором деформация детали минимальная.

 

 

2.Источники питания сварочной дуги.Их классификация.

Источники питания для сварки

Требования к источникам питания для дуговой сварки

Важными параметрами процесса сварки являются вольт-амперная характеристика сварочной дуги и внешняя характеристика источника питания. От их согласования во многом зависят устойчивость горения дуги и стабильность протекания процесса сварки.

На рис.1 показаны вольт-амперные характеристики дуги, представляющие собой зависимость между напряжением U_Д и током I_Дпри различной длине дуги l (l₂ > l₁). Вольт-амперная характеристика дуги нелинейна, поскольку в общем случае электрический ток в газах не подчиняется закону Ома (дуга является электрическим разрядом в газе, и ее сопротивление не равняется постоянной величине).

Рис.1 Вольт-амперные характеристики дуги

При малых токах (примерно до 100А) с его увеличением интенсивно возрастают степень ионизации и число заряженных частиц. Сопротивление столба дуги уменьшается, и для поддержания тока необходимо меньшее напряжение.

При возрастании тока увеличение степени ионизации происходит медленнее, рост количества носителей заряда уменьшается, и напряжение дуги становится мало зависящим от тока.

При больших плотностях тока степень ионизации высокая, дуга не расширяется, так как ограничена диаметром электрода, и ее сопротивление становится постоянным. На этом участке она подчиняется закону Ома - ток и напряжение прямо пропорциональны.

Для каждого способа сварки наиболее характерен свой участок характеристики дуги. Например, при ручной сварке покрытыми электродами и неплавящимся электродом в среде аргона сила тока относительно невелика, а диаметр электрода значителен. Эти условия соответствуют подающему участку характеристики дуги. При сварке под флюсом сила тока больше, чем при ручной сварке, поэтому характеристика переходит на пологий и частично на возрастающий участок. Сварка в углегислом газе характеризуется применением проволок малого диаметра, что пропорционально квадрату диаметра увеличивает плотность тока. Характеристика дуги становится возрастающей.

Рассмотрим особенности выбора внешней характеристики источника питания для различных способов сварки.

 

Ручная дуговая сварка

Одна из основных особенностей ручной сварки - частое изменение длины дуги. Оно связано с манипуляцией сварщиком электродом, его плавлением и необходимостью подачи электрода вниз, а также выполнением швов в неудобных и труднодоступных местах. Особенно частые колебания длины дуги возникают при недостаточной квалификации сварщика. Для обеспечения стабильности процесса сварки, требуемой глубины проплавления и хорошего качества шва необходимо, чтобы сила тока при колебаниях длины дуги изменялась минимально.

Если при ручной дуговой сварке использовать источник питания с пологопадающей характеристикой, то при удлинении дуги возможен ее обрыв из-за малого тока, а при укорочении дуги возможен прожог из-за чрезмерно большой силы тока. Поэтому при ручной сварке применяются источники питания с крутопадающей характеристикой, обеспечивающей максимальную стабильность процесса сварки.

Полуавтоматическая сварка

Особенностью полуавтоматической сварки является постоянная, независимая от сварщика скорость подачи сварочной проволоки. Для обеспечения устойчивого процесса сварки необходимо обеспечить постоянство длины дуги. В противном случае возможен обрыв дуги или короткое замыкание проволоки на изделие. Для обеспечения постоянства длины дуги необходимо, чтобы в процессе сварки соблюдалось соотношение:

	Vпод = Vпл
где:	Vпод - скорость подачи сварочной проволоки; Vпл - скорость плавления сварочной проволоки.

Характеристика источника питания должна быть такой, чтобы при случайном нарушении этого соотношения она позволяла вернуться к его соблюдению в максимально короткие сроки.

Рассмотрим, что происходит при механизированной сварке при неожиданном увеличении или уменьшении длины дуги. На рис.2 изображена возрастающая характеристика дуги при различной ее длине l, l₁, l₂, а также жесткая характеристика источника питания. При увеличении длины дуги рабочая точка О перемещается в O₁ и сила тока уменьшается - I₁. После уменьшения силы тока снижается количество теплоты, выделяемой в дуге, и скорость плавления проволоки уменьшается. В этот период времени скорость подачи проволоки становится больше скорости плавления: V_под> V_пл. Конец проволоки приближается к изделию, и длина дуги самостоятельно восстанавливается. Этот процесс называется саморегулированием длины дуги.

Процесс сварки будет стабильным, если реакция по изменению скорости плавления проволоки после изменения длины дуги будет быстрой. В этом случае говорят, что процесс саморегулирования проходит активно.

Рассмотрим, как влияет на активность саморегулирования вид внешней характеристики источника питания. На рис.3 приведены три различные характеристики источников питания: пологопадающая (П), жесткая (Ж),возрастающая (В).

Наиболее резкие колебания силы тока, обеспечивающие активное саморегулирование, будут при возрастающей характеристике источника питания, при жесткой характеристике саморегулирование происходит менее активно, еще менее активно оно будет происходить при пологопадающей характеристике. Поэтому если проволока при сварке подается относительно медленно, возможно использование пологопадающих или жестких характеристик. Это обычно бывает при сварке под флюсом, когда диаметры проволок достаточно большие и скорости их подачи относительно невелики и колеблются в пределах 50-200 м/ч. При сварке в углекислом газе диаметры проволок ниже, поэтому для обеспечения высокой производительности их скорости подачи выше - до 400 м/ч. В этом случае обязательно применение жестких характеристик. При сварке на форсированных режимах при очень высоких скоростях подачи проволоки возможно применение источников питания с возрастающими характеристиками.

Источники питания с крутопадающими характеристиками, предназначенные для ручной полуавтоматической и автоматической сварки, применяться не могут, так как не обеспечивают саморегулирования длины дуги и стабильность процесса сварки.

Кроме принципа саморегулирования в некоторых сварочных аппаратах используется принцип автоматического регулирования длины дуги. Он заключается в том, что в процессе сварки скорость подачи проволоки не постоянна, а изменяется в зависимости от длины дуги, а следовательно, и напряжения на ней. Управление скоростью подачи проволоки осуществляется за счет обратной связи между дугой и двигателем подающего механизма.

 

 

Источники питания сварочной дуги классифицируются по следующим основнымпризнакам:

По роду сварочного тока источники питания сварочной дуги бывают переменного и постоянного тока. К источникам переменного тока относятся сварочные трансформаторы и генераторы повышенной частоты. Источниками постоянного тока являются сварочные преобразователи и сварочные выпрямители.

По виду внешних вольт-амперных характеристик источники питания сварочной дуги бывают с пологопадающей характеристикой, применяемой в основном при автоматической сварке под флюсом; с жесткой и возрастающей вольт-амперной характеристикой, применяемой при сварке в защитных газах и электрошлаковой сварке; с крутопадающей вольт-амперной характеристикой, используемой при ручной дуговой сварке. Бывают источники питания сварочной дуги и универсальные, т. е. обеспечивающие получение в нужный момент соответствующей вольт-амперной характеристики: крутопадающей, пологопадающей, жесткой или возрастающей.

По количеству используемых сварочных дуг источники питания могут быть однопостовыми или многопостовыми.

По способу установки источники питания сварочной дуги бывают стационарными или подвижными - переносными.

 

3.Производственный процесс.Типы производства.

Производственный процесс — это совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления продукции.

Производственный процесс состоит из следующих процессов:

основные — это технологические процессы, в ходе которых происходят изменения геометрических форм, размеров и физико-химических свойств продукции;
вспомогательные — это процессы, которые обеспечивают бесперебойное протекание основных процессов (изготовление и ремонт инструментов и оснастки; ремонт оборудования; обеспечение всеми видами энергий (электроэнергией, теплом, паром, водой, сжатым воздухом и т.д.));
обслуживающие — это процессы, связанные с обслуживанием как основных, так и вспомогательных процессов и не создающие продукцию (хранение, транспортировка, тех. контроль и т.д.).

В условиях автоматизированного, автоматического и гибкого интегрированного производств вспомогательные и обслуживающие процессы в той или иной степени объединяются с основными и становятся неотъемлемой частью процессов производства продукции, что будет рассмотрено более подробно позже.

Структура производственных процессов показана на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Структура производственных процессов

Технологические процессы, в свою очередь делятся на фазы.

Фаза — комплекс работ, выполнение которых характеризует завершение определенной части технологического процесса и связано с переходом предмета труда из одного качественного состояния в другое.

В машиностроении и приборостроении технологические процессы в основном делятся на три фазы:

- заготовительная;
- обрабатывающая;
- сборочная.

Фазная структура технологических процессов представлена на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Фазная структура технологических процессов

Технологический процесс состоит из последовательно выполняемых над данным предметом труда технологических действий — операций.

Операция — часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (станке, стенде, агрегате и т.д.), состоящая из ряда действий над каждым предметом труда или группой совместно обрабатываемых предметов.

Операции, которые не ведут к изменению геометрических форм, размеров, физико-химических свойств предметов труда, относятся не к технологическим операциям (транспортные, погрузочно-разгрузочные, контрольные, испытательные, комплектовочные и др.).

Операции различаются также в зависимости от применяемых средств труда:

- ручные, выполняемые без применения машин, механизмов и механизированного инструмента;
- машинно-ручные — выполняются с помощью машин или ручного инструмента при непрерывном участии рабочего;
- машинные — выполняемые на станках, установках, агрегатах при ограниченном участии рабочего (например, установка, закрепление, пуск и остановка станка, раскрепление и снятие детали). Остальное выполняет станок.
- автоматизированные — выполняются на автоматическом оборудовании или автоматических линиях.

Аппаратурные процессы характеризуются выполнением машинных и автоматических операций в специальных агрегатах (печах, установках, ваннах и т.д.).

 

Типы производства:

Единичный тип производство

Единичное производство — представляет собой форму организации производства, при которой различные виды продукции изготавливаются в одном или нескольких экземплярах (штучный выпуск).

Основные особенности единичного производства заключаются в том, что программа завода состоит обычно из большой номенклатуры изделий различного назначения, выпуск каждого изделия запланирован в ограниченных количествах. Номенклатура продукции в программе завода неустойчива. Неустойчивость номенклатуры, ее разнотипность, ограниченность выпуска приводят к ограничению возможностей использования стандартизованных конструктивно-технологических решений. В этом случае велик удельный вес оригинальных и весьма маленький удельный вес унифицированных деталей.

Каждая единица конечной продукции уникальна по конструкции, выполняемым задачам и другим важным признакам.

Производственный процесс изготовления продукции носит прерывный характер. На выпуск каждой единицы продукции затрачивается относительно продолжительное время. На предприятиях применяется универсальное оборудование, сборочные процессы характеризуются значительной долей ручных работ, персонал обладает универсальными навыками.

Распространено в тяжелом машиностроении (производство крупных машин для черной металлургии и энергетики), химической промышленности, в сфере услуг.

Цехи заводов единичного производства обычно состоят из участков, организованных по технологическому принципу. Значительная трудоемкость продукции, высокая квалификация привлекаемых для выполнения операций рабочих, повышенные затраты материалов, связанные с большими допусками, обусловливают высокую себестоимость выпускаемых изделий. В себестоимости продукции значительный удельный вес имеет заработная плата, составляющая нередко 20 — 25% от полной себестоимости.

Серийный тип производство

Серийное производство — это форма организации производства, для которой характерен выпуск изделий большими партиями (сериями) с установленной регулярностью выпуска.

Серийное производство — наиболее распространенный тип производства.

Характеризуется постоянством выпуска довольно большой номенклатуры изделий. При этом годовая номенклатура выпускаемых изделий шире, чем номенклатура каждого месяца.

Это позволяет организовать выпуск продукции более или менее ритмично. Выпуск изделий в больших или относительно больших количествах позволяет проводить значительную унификацию выпускаемых изделий и технологических процессов, изготовлять стандартные или нормализованные детали, входящие в конструктивные ряды, большими партиями, что уменьшает их себестоимость.

Серийный тип производства характерен для станкостроения, производства проката черных металлов и т.п.

Организация труда в серийном производстве отличается высокой специализацией. За каждым рабочим местом закрепляется выполнение нескольких определенных деталеопераций. Это дает рабочему хорошо освоить инструмент, приспособления и весь процесс обработки, приобрести навыки и усовершенствовать приемы обработки. Особенности серийного производства обуславливают экономическую целесообразность выпуска продукции по циклически повторяющемуся графику.

Подтипы серийного производства:

§ мелкосерийное;

§ серийное;

§ крупносерийное.

Мелкосерийное тяготеет к единичному, а крупносерийное — к массовому. Это деление носит условный характер. Например, в соответствии с классификацией, предложенной Вудворд выделяются единичное и мелкосерийное производство (Unit Production), массовое (Mass Production) и непрерывное (Process Production).

Производство мелкосерийное является переходным от единичного к серийному. Выпуск изделий может осуществляться малыми партиями.

В настоящее время в машиностроении одним из конкурентных факторов стала способность фирмы изготовлять уникальное, зачастую повышенной сложности оборудование малой партией по спецзаказу покупателей.

Внедрение компьютеризации позволяет повысить гибкость производства и внести в мелкосерийное производство черты поточного производства. Например, появилась возможность изготовлять несколько типов изделий на одной поточной линии с затратой минимального количества времени для переналадки оборудования.

Крупносерийное производство является переходной формой к массовому производству.

В крупносерийном производстве выпуск изделий осуществляется крупными партиями в течение длительного периода. Обычно предприятия этого типа специализируются на выпуске отдельных изделий или комплектов по предметному типу.

Массовый тип производства

Массовое производство — представляет собой форму организации производства, характеризующуюся постоянным выпуском строго ограниченной номенклатуры изделий, однородных по назначению, конструкции, технологическому типу, изготовляемых одновременно и параллельно.

Особенностью массового производства является изготовление однотипной продукции в больших объемах в течение длительного времени.

Важнейшей особенностью массового производства является ограничение номенклатуры выпускаемых изделий. Завод или цех выпускают одно-два наименования изделий. Это создает экономическую целесообразность широкого применения в конструкциях изделий унифицированных и взаимозаменяемых элементов.

Отдельные единицы выпускаемой продукции не отличаются друг от друга (могут быть только незначительные отличия в характеристиках и комплектации).

Время прохождения единицы продукции через систему относительно мало: оно измеряется в минутах или часах. Число наименований изделий в месячной и годовой программах совпадают.

Для изделий характерна высокая стандартизация и унификация их узлов и деталей. Массовое производство характеризуется высокой степенью комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Массовый тип производства типичен для автомобильных заводов, заводов сельскохозяйственных машин, предприятий обувной промышленности и др.

Значительные объемы выпуска позволяют использовать высокопроизводительное оборудование (автоматы, агрегатные станки, автоматические линии). Вместо универсальной оснастки используется специальная. Дифференцированный технологический процесс позволяет узко специализировать рабочие места посредством закрепления за каждым из них ограниченного числа деталеопераций.

Тщательная разработка технологического процесса, применение специальных станков и оснастки позволяют использовать труд узкоспециализированных рабочих-операторов. Вместе с тем широко используется труд высококвалифицированных рабочих-наладчиков.

 

Билет№20

1. Технологический процесс и его составные.

 

Технологическим процессом называется часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства, т. е. по изменению размеров, формы, свойств материалов, контроля и перемещения заготовки.

Совокупность научно и практически обоснованных методов и приемов, применяемых для превращения материалов в готовую продукцию данного производства, называется технологией этого производства.

Технологический процесс разрабатывается на основании чертежа изделия и отдельных его деталей и определяет последовательность операций: изготовление заготовок деталей — литье, ковка, штамповка или первичная обработка из прокатного материала; обработка заготовок на металлорежущих станках для получения деталей с окончательными размерами и формами; сборка узлов и агрегатов, т. е. соединение отдельных деталей в сборочные единицы и агрегаты; окончательная сборка всего изделия; регулирование и испытание изделия; окраска и отделка изделия.

На каждом этапе производственного процесса по отдельным операциям технологического процесса осуществляется контроль за изготовлением деталей в соответствии с техническими условиями.

Технологический процесс механической обработки должен проектироваться и выполняться таким образом, чтобы посредством наиболее рациональных и экономичных способов обработки удовлетворялись требования к деталям (точность обработки и шероховатость поверхностей, взаимное расположение осей и поверхностей, правильность контуров и т. д.), обеспечивающие правильную работу собранного изделия.

Согласно ГОСТ 3.1109—82 технологический процесс может быть проектным, рабочим, единичным, типовым, стандартным, временным, перспективным, маршрутным, операционным, маршрутно-операционным.

Для обеспечения наиболее рационального процесса механической обработки заготовки составляется план обработки с указанием, какие поверхности надо обработать, в каком порядке и какими способами.

В связи с этим весь процесс механической обработки расчленяется на отдельные составные части — технологические операции.

Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте.

В зависимости от размера партии изделий, их конструкции, уровня техники и организации производства данного предприятия операция может быть укрупненной и расчлененной.

Например, в единичном производстве всю сборку деталей в изделие зачастую выполняет один рабочий на одном рабочем месте, причем ее планируют как одну операцию. Эту же работу в крупносерийном и массовом производстве разделяют на целый ряд мелких самостоятельных операций, выполняемых разными рабочими на различных рабочих местах.

Объем операции имеет очень важное значение. Как правило, чем крупнее и сложнее операции, тем ниже производительность труда и тем более высокая квалификация рабочего требуется.И, наоборот, чем больше крупная операция расчленена на мелкие, тем выше производительность труда и меньше стоимость обработки изделия. Расчленение крупной операции позволяет рабочему лучше приспособиться к выполнению простых однообразных приемов работы и применить специальные приспособления.

Операция, в свою очередь, делится на элементы, число которых изменяется в зависимости от объема и методов ее выполнения. Основными элементами операции являются установ, технологический переход, вспомогательный переход, рабочий ход, вспомогательный ход, позиция.

Установом называют часть технологической операции, выполняемую при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, характеризуемую постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой и соединяемых при сборке.

Вспомогательный переход — законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка заготовки, смена инструмента и т. д.Изменение только одного из перечисленных элементов (обрабатываемой поверхности, инструмента или режима резания) определяет новый переход. Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Под рабочим ходом понимают законченную часть технологического перехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки.

Вспомогательный ход — законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Позицией называется каждое фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

Прием - законченная совокупность действий человека при выполнении определенной части операции, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например - включить станок, переключить подачи и т.п. (Прием является частью вспомогательного перехода).

 

 

 

2. Сущность дуговой наплавки. Способы наплавки.

 

Наплавка деталей и восстановление изношенных деталей наплавкой — эффективный и экономичный метод продления срока службы деталей и машин. Используя наплавку, можно во много раз продлить срок службы машин при незначительном расходе труда и металла для этих целей. Наплавку выполняют с помощью сварки, преимущественно дуговой, для наложения необходимого слоя металла на поверхность детали с целью повышения ее стойкости против истирания, повышенных температур, образивного изнашивания, коррозии и других видов разрушения.

Наплавку применяют для восстановления размеров изношенных деталей и создания слоя металла на поверхности детали, отличающегося по своим свойствам от основного металла детали повышенной износостойкостью, антикоррозионностью, жаростойкостью и другими свойствами.

Наиболее распространены ручная дуговая наплавка покрытыми электродами, наплавка неплавящимся угольным или вольфрамовым электродом в среде защитного газа, наплавка в углекислом газе, под слоем флюса, вибродуговая наплавка. По степени механизации процесса различают ручную дуговую наплавку покрытыми электродами, полуавтоматическую, автоматическую. Наплавку выполняют покрытыми электродами, проволочными и ленточными электродами. При этом ленточный и проволочный электроды могут быть сплошными или в виде порошковой ленты или порошковой проволоки.

Сущность процесса наплавки заключается в использовании теплоты для расплавления присадочного материала и его соединения с основным металлом детали. Используя возможности дуговой наплавки, на поверхности детали можно получить наплавленный слой любой толщины, любого химического состава с разнообразными свойствами.

Выбирая способ наплавки, вначале оценивают возможность его применения в данном конкретном случае, затем определяют возможность обеспечения технических требований, предъявляемых к наплавленному материалу, и, наконец, оценивают экономическую эффективность наплавки. При оценке экономической эффективности способа наплавки общую стоимость ручной дуговой наплавки принимают за 100%, наплавку под слоем флюса — 74 %, а вибродуговую наплавку—82 %.

При увеличении напряжения дуги уменьшаются глубина проплавления и высота валика; при уменьшении скорости наплавки увеличивается ширина наплавленного валика; при вертикальном перемещении электрода относительно наплавляемой поверхности увеличивается глубина проплавления по сравнению о глубиной проплавления при наклонном электроде. Однако при этом несколько уменьшаются ширина и высота наплавленного валика. При увеличении диаметра электрода уменьшается глубина проплавления и увеличивается ширина наплавленного валика.

Предварительный подогрев наплавляемой детали до температуры 200—250 °С уменьшает склонность наплавленного металла к образованию трещин. Все дефекты в наплавленном металле можно подразделить на наружные и внутренние. К последним относятся непровар (несплавление наплавленного металла с основным), пористость, трещины и шлаковые включения. Наружные дефекты, к которым относятся раковины и трещины, выявляют визуально.

При ручной наплавке покрытым электродом в технологии указывают марку электрода, его диаметр, род тока, сварочный ток; при автоматической наплавке — тип электродного материала (проволока, лента: сплошного сечения, порошковая), ток, напряжение дуги, длину дуги, скорость наплавки; при наплавке в защитном газе дополнительно указывают защитный газ, при наплавке под флюсом — марку флюса.

С помощью специальных электродов, через толстое покрытие, сердцевину, покрытие порошкового электрода, через легированный стержень из стали и легирующие элементы в покрытии и т. д.

Наибольшую твердость обеспечивают наплавочные материалы марок релит, затем вокар, висхом-9 и т. п.

3. Изменения структуры и свойств стали при термообработке.

 

Превращения в стали при нагреве (образование аустенита).

Нагрев стали при термической обработке в большинстве случаев применяют для получения структуры аустенита.

Как известно, структура доэвтектоидной стали с содержанием углерода менее 0,8% при нагреве до температуры AСl состоит из зерен перлита и феррита. В точке AС1 начинается фазовая перекристаллизация перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от температур AС1 до АС3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении температуры Асппревращения заканчиваются. Выше точки АС3 структура стали состоит только из аустенита.

Таким же образом происходят превращения при нагреве заэвтектойдной стали, но с той лишь разницей, что выше температуры AC1 в аустените начинает растворяться избыточный цементит. Выше точки Аст структура состоит только из аустенита.

По окончании превращений, после того как весь перлит перейдет в аустенит, структура стали имеет большое количество мелких аустенитных зерен. На скорость процесса образования аустенита и выравнивание его концентрации влияет ряд факторов. С повышением температуры эти процессы ускоряются. Легирующие элементы в стали-хром, вольфрам, молибден и др.- замедляют процесс образования аустенита.

Аустенит неоднороден по химическому составу, В тех местах, где были пластинки цементита, аустенит богаче углеродом, а где пластинки феррита - беднее. Поэтому при термической обработке для выравнивания химического состава зерен аустенита сталь нагревают немного выше верхней критической точки АСз и выдерживают некоторое время при этой температуре. При дальнейшем повышении температуры мелкие зерна аустенита начинают соединяться между собой, и чем выше температура нагрева, тем интенсивнее увеличиваются размеры зерен. В стали различают три вида зерен: начальные, действительные и природные.

Под начальным зерном аустенита подразумевают размер зерна в момент окончания превращения перлита в аустенит.

Действительное зерно аустенита - это зерно, полученное в данных конкретных условиях нагрева. Величина такого зерна зависит от метода выплавки стали и вида последнего нагрева под закалку или отжиг. Величину действительного зерна можно регулировать режимами термической обработки.

Природное (наследственное) зерно характеризуется способностью к росту зерна аустенита. В сталях даже одинакового химического состава зерно аустенита может расти с различной скоростью. Это зависит от свойств стали данной плавки. В связи с этим стали делятся на мелкозернистые и крупнозернистые. У мелкозернистых сталей мелкое зерно сохраняется при температуре 950-1000°С, а у крупнозернистых сталей зерно начинает быстро расти даже при нагреве немного выше 800°С.

 

Превращения в стали при охлаждении (распад аустенита).

Аустенит является устойчивым только при температуре выше 723°С (точка АГ1). При охлаждении стали, предварительно нагретой до аустенитного состояния, ниже точки Аr1, аустенит становится неустойчивым - начинается его превращение.

Если эвтектоидную углеродистую сталь с содержанием углерода 0,8% начать медленно охлаждать, то при температуре, соответствующей линии PSK, аустенит превратится в перлит, т. е. в механическую смесь феррита и цементита. Этот процесс также подчиняется законам кристаллизации.

Изучение процесса превращения аустенита в перлит экспериментально проводится не при непрерывном охлаждении, а при постоянной температуре, т. е. в изотермических условиях. Делается это следующим образом: образцы исследуемой стали нагревают до температуры выше АС3 и после выдержки, необходимой для полного нагрева, быстро переносят в ванну, температура которой ниже ACl. Таким образом, превращен<