Технологический процесс восстановления прокатных роликов стана-3000

Расчет режимов наплавки прокатного ролика. Технологический процесс восстановления горизонтального валка с использованием наплавочного аппарата. Контроль качества наплавки ультразвуковым дефектоскопом. Техника безопасности на наплавочном участке.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 30.08.2013
Размер файла 1,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОКАТНЫХ РОЛИКОВ СТАНА -3000

1. Материалы

Прокатный ролик 400 мм изготавливается из конструкционной, жаропрочной, стали 45, химический состав которой приведен в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав стали 45 (ГОСТ 1050-88), %

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

As

0,42 - 0,5

0,17 - 0,37

0,5 - 0,8

до 0,3

до 0,04

до 0,035

до 0,25

до 0,3

до 0,08

Температуры критических точек стали 45 Ac1 = 730, Ac3(Acm) = 755, Ar3(Arcm) = 690, Ar1 = 780, Mn = 350.

Таблица 2. Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C

?0,2, МПа

?B, МПа

?5, %

?, %

?, %

KCU, Дж/м2

Нормализация

340

690

10

36

64

300

255

710

22

44

66

400

225

560

21

65

55

500

175

370

23

67

39

600

78

215

33

90

59

Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с.

700

140

170

43

96

800

64

110

58

98

900

54

76

62

100

1000

34

50

72

100

1100

22

34

81

100

1200

15

27

90

100

Сталь 45 склонна к образованию трещин, так как эквивалент по углероду, который определяется по формуле:

Сэк = С + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu)/15,

Равен более 0,45:

Сэк = 0,9 + 0,4 / 20 + 0,35 / 15 + (0,65 + 0,20) / 10 = 0,57.

.

Следовательно, предварительный подогрев осуществляется газовыми горелками до температуры равной 200 С.

Из-за содержания углерода 0,45 % свариваемость стали 50ХН не сильно затруднена. Но высокое содержание углерода способствует появлению малопластичных структур типа мартенсит в околошовной зоне, что снижает стойкость металла к образованию холодных и горячих трещин. В зависимости от температурного интервала возникновения различают трещины кристаллизационные, или горячие, и холодные. Кристаллизационными или горячими, принято считать трещины, которые появляются в металле на завершающей стадии процесса кристаллизации, - в интервале температур, близких к линии солидуса.

Холодные трещины возникают при более низких температурах, чаще всего в результате структурных превращений в металле.

Механизм образования холодных и горячих трещин различен. Горячие трещины имеют межкристаллический характер, то есть обычно проходят по границам между кристаллами, тогда как холодные чаще всего пересекают кристаллы и границы между ними.

Горячие трещины обычно имеют извилистую форму и кристаллическую зернистую поверхность излома. Холодные трещины имеют более прямолинейный характер, поверхность излома, их чаще всего бывает гладкой, блестящей. Горячие трещины образуются в температурном интервале Тл -Тс при температуре близкой к Тс. Трещины возникают, когда величина собственных напряжений в шве достигает значений предела прочности. Для предупреждения образования горячих трещин при сварке высокоуглеродистых сталей необходимо уменьшать температурный интервал хрупкости, измельчать структуру, производить предварительный подогрев, термообработку, замедленное охлаждение 6.

Появление холодных трещин связывают с фазовыми и структурными превращениями, продуктами которых являются структуры с низкими пластическими свойствами (например, мартенсит). Существует также водородная теория образования холодных трещин.

По сравнению с другими структурными составляющими, мартенсит характеризуется следующими свойствами: высокой твердостью и весьма малой пластичностью (500 - 600 HВ); повышенным удельным объемом в связи с чем структурные превращения аустенит - мартенсит связаны с наиболее значительным увеличением объема.

Мартенситные превращения обычно протекают при пониженных температурах (300-400 С), когда металл уже приобрел значительную прочность. Поэтому образование в нем хрупкой прослойки с повышенным удельным объемом сопровождается структурными напряжениями, что приводит к возникновению трещин.

Фазовые и структурные превращения наблюдаются на участке околошовной зоны, который нагревается выше температур аллотропического превращения. Характер конечной структуры металла, которая в нём образуется, зависит от химического состава основного металла и от скорости нагрева и охлаждения. Так, например, углерод и большинство легирующих элементов увеличивают устойчивость аустенита и уменьшают скорость его превращения. Поэтому легированный высокоустойчивый аустенит может распадаться при более низкой температуре, чем нелегированный, и образовывать метастабильную структуру мартенсита.

Чтобы уменьшить возможность появления холодных трещин при наплавке закаливающихся сталей, стремятся предупредить образование хрупкой закаленной зоны вблизи шва. Для этого выбирают режимы наплавки с низкой погонной энергией, при которых скорость охлаждения шва и околошовной зоны возрастает, вследствие чего изменяется структура.

Для снижения скорости охлаждения при температуре ниже 500 °С применяют подогрев изделия, наплавку двумя дугами, замедленное охлаждение изделия после наплавки и др.

Все меры, уменьшающие содержание водорода в металле шва при сварке закаливающихся сталей, способствуют предупреждению холодных трещин. прокатный ролик восстановление наплавка

Водородная теория образования холодных трещин заключается в следующем: для обеспечения высокой технологической прочности конструкций при наплавке необходим, прежде всего, хорошо организованный контроль качества используемых материалов и строгое соблюдение технологии. Все элементы, входящие в состав металла шва, условно можно разделить на три группы. Первая группа - элементы, присутствие которых снижает стойкость металла шва против кристаллизационных трещин. Вторая группа - элементы, которые в зависимости от их сочетания и концентрации оказывают положительное или отрицательное влияние на стойкость металла шва против кристаллизационных трещин. Третья группа - элементы, присутствие которых не оказывает влияние на стойкость металла шва против кристаллизационных трещин 12.

Сера - вредная примесь. Повышение содержания серы в металле шва резко снижает его стойкость против кристаллизационных трещин.

Фосфор часто оказывает вредное влияние на стойкость металла шва против кристаллизационных трещин и приводит к резкому снижению ударной вязкости металла, особенно при пониженных температурах.

Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства металла шва, его прочность и поведение при эксплуатации.

Вместе с тем углерод оказывает резко отрицательное влияние на стойкость металла шва против кристаллизационных и холодных трещин.

Для предупреждения образования пор, вызванных окисью углерода, содержание кремния в металле шва должно быть не ниже 0,17-0,2 %.

Никель при небольших концентрациях в металле шва не оказывает влияние на стойкость против кристаллизационных трещин.

Кислород, хром и марганец уменьшают влияние серы, а также марганец повышает стойкость шва против кристаллизационных трещин.

Так же необходимо снизить содержание углерода в шве за счет соответствующих наплавочных материалов. Для получения равнопрочности необходимо дополнительно легировать элементами, упрочняющими феррит - кремний и марганец 11.

Для предотвращения появления трещин рекомендуется применять предварительный, сопутствующий подогрев, термическую обработку и замедленное охлаждение детали, а так же наплавочные материалы с низким содержанием углерода.

На основании вышеперечисленных особенностей, можно сделать вывод, что для восстановления прокатного ролика стана-3000 целесообразно применять сварочную ленту ПЛ-АН-132-2, марки ПЛ-Нп-15Х4В2М2Ф химический состав которой приведен в таблице 3.

Таблица 3. Химический состав наплавочной ленты ПЛ-Нп-15Х4В2М2Ф, %

1

Марка

Fe, %

С, %

Cr, %

Ni, %

Mo, %

W, %

Si, %

Mn, %

Ti, %

2

ПЛ-АН 132

Основа

0,145

4,3

-

2,4

2

0,9

1,5

до 0,2

1

Марка

V, %

Nb, %

B, %

Zr, %

S, %

P, %

Твёрдость, HRCэ

2

ПЛ-АН 132

0,4

-

-

-

До0,03

28-36

В настоящее время порошковая лента хорошо известный наплавочный материал, который широко применяется при изготовлении и упрочнении большой номенклатуры деталей в металлургической, энергетической, горнодобывающей, дорожно-строительной и других областях промышленности. В отличие от порошковой проволоки основным преимуществом порошковых лент является высокая производительность наплавки, возможность высокой степени легирования наплавленного металла и относительная простота изготовления.

Впервые ленточный порошковый электрод в СССР был предложен сотрудниками Научно-исследовательского института технологии машиностроения Челябинского совнархоза О.А. Бакши, Е.Ф. Белоусовым и Г.П. Клековкиным в 1959-1960 гг. [1], [2]. Авторское свидетельство этих специалистов [1]подтверждает оригинальность данной разработки не только в СССР, но и в мировой сварочной технике. Первоначально порошковую ленту изготавливали непосредственно на наплавочном аппарате из двух лент для получения оболочки, а в качестве шихты использовали порошок сталинита Б. Для предотвращения пересыпания шихты сердечника нижняя часть оболочки имела гофры, которые образовывали отдельные ячейки (рис. 1, а).

Объединение операции изготовления электрода с последующим процессом наплавки значительно усложнило конструкцию аппарата. В дальнейшем порошковый ленточный электрод стали изготавливать отдельно на специальном оборудовании. К недостаткам этого порошкового электрода следует отнести большую жесткость за счет наличия крупных ячеек, негерметичность замков, слабое уплотнение шихты сердечника и неравномерное распределение оболочки по ширине порошкового электрода. Чрезмерная жесткость порошкового электрода затрудняла намотку его в кассеты и подачу в зону дуги при наплавке. Негерметичность замков не позволяла длительно хранить порошковый электрод и приводила к высыпанию шихты сердечника при транспортировке, зарядке в кассеты и наплавке, что в итоге приводило к химической неоднородности наплавленного металла и снижению его износостойкости.

В дальнейшем Челябинским НПТИАММА-Шем была предложена более простая конструкция порошковой ленты (рис. 1, б). Поперечные гофры в этой конструкции придали гибкость порошковой ленте, что обеспечило простоту наматывания ее в кассеты. В то же время глубокие поперечные канавки на оболочке порошковой ленты приводили к изменению ее сечения, что ухудшало процесс плавления ленты в дуге. Кроме того, большим недостатком этой порошковой ленты также являлась недостаточная плотность замков.

Рисунок 1. Схема порошковой ленты по авторскому свидетельству [1] (а) и конструкции Челябинского НПТИАММАШа (б)

Г.П. Клековкин предложил порошковый электрод для сварки и наплавки [3], который конструктивно был выполнен из одной ленты, свернутой в спираль (рис. 2). Жесткость обеспечивалась применением профилированной ленты, образующей замковое нахлесточное соединение по спирали. Для уплотнения материала замка в его полость закладывали фитиль, пропитанный ионизирующими солями для стабилизации сварочной дуги. Внутри спирали-оболочки находился порошковый материал сердечника.

При опрессовке электрода порошковый материал уплотнялся. Витые ребра оболочки и углубления на ее поверхности обеспечивали равномерное распределение сердечника и необходимую продольную гибкость. Недостатками такого порошкового электрода были сложность в изготовлении и недостаточная герметичность замка.

В большинстве из описанных конструкций порошковых ленточных электродов в качестве шихты использовали порошок сталинита Б, а наплавку проводили под слоем флюса АН-60. На начальном этапе порошковые ленточные электроды нашли применение для упрочнения многих деталей строительных и дорожных машин благодаря работам ВПТИстройдормаш.

Рисунок 2. Схема порошкового электрода Клековкина

1 - профилированная лента; 2 - материал сердечника; 3 - фитиль; 4 - углубления на поверхности оболочки

В ИЭС им. Е.О. Патона работы по созданию наплавочных порошковых лент начаты Ю.А. Юзвенко и В.П. Шимановским в 1960 г. [8]. Для производства первых образцов порошковой ленты использован один из вариантов технологии изготовления ламелей щелочных аккумуляторов. В отличие от разработок упомянутых выше авторов, которые предлагали ленты шириной 30...50 мм, [1-3, 5, 7], все разработки ИЭС им. Е.О. Патона были направлены на изготовление ленты небольшой ширины (10...22 мм), рассчитанной на большие коэффициенты заполнения, что позволяло решать задачи легирования, труднодостижимые для порошковой проволоки.

Рисунок 3. Схема двухзамковой порошковой ленты конструкции ИЭС им. Е.О. Патона

Сравнительно небольшая ширина порошковой ленты позволяла более равномерно распределить материалы сердечника по сечению и максимально ограничить их высыпание. Необходимая ширина наплавленного слоя достигалась колебаниями электрода. Преимущества такой ленты особенно проявились в части снижения химической макронеоднородности наплавленного слоя.

Рисунок 4. Стан ОБ 2240 для изготовления двухзамковой порошковой ленты

Рисунок 5. Схема конструкции однозамковой порошковой ленты с нахлесточным (а) и плотным (б) замком

В результате разработок в ИЭС им. Е.О. Патона в 1965 г. была создана первая такая порошковая лента ПЛ-АН101 [9] универсального типа, предназначенная для наплавки открытой дугой и под слоем флюса, а затем в СССР было начато широкое промышленное внедрение наплавки порошковой лентой открытой дугой. Состав и конструкция порошковой ленты ПЛ-АН101 были запатентованы в восьми странах мира, в частности, в Германии, Франции, Италии и других. Конструкция такой ленты представлена на рис. 3.

Плотные замки и мелкоячеистые гофры на оболочке позволили хорошо уплотнить сердечник порошковой ленты, что значительно улучшило перенос металла в дуге и устранило высыпание шихтовых материалов сердечника в сварочную ванну. Для изготовления данной конструкции ленты было разработано несколько модификаций станов, последний из которых ОБ 2240 работает до настоящего времени (рис. 4).

Серийное производство порошковых лент данной конструкции в промышленных масштабах было освоено на Торезском заводе наплавочных твердых сплавов и НПО "Тулачермет". К недостаткам этой порошковой ленты следует отнести неравномерное распределение оболочки по ее ширине. В местах замков, где сосредоточено максимальное количество ленты-оболочки, плотность сварочного тока при наплавке наибольшая. Это приводило к неравномерному оплавлению оболочки и образованию выступа в средней части спрессованного сердечника, который, периодически обламываясь, нерасплавленным попадал в сварочную ванну.

Для получения высокого коэффициента заполнения, что особенно важно при использовании в качестве шихты сердечника материалов с небольшой насыпной массой (карбиды, бориды хрома и др.), разработали однозамковую порошковую ленту с нахлесточным замком (рис. 5, а). Она имела простую конструкцию и технологию изготовления, а также позволяла получать высокий коэффициент заполнения. Кроме того, расположение замка в средней части сечения порошковой ленты способствовало более равномерному плавлению сердечника. К его недостаткам можно отнести неплотность нахлесточного замка, в результате чего высыпается шихтовый материал сердечника как при транспортировке, так и при наплавке.

Рисунок 6. Стан ОБ 2324 для производства однозамковой порошковой ленты с плотным замком

Для устранения недостатков, приведенных выше, в ИЭС им. Е.О. Патона в 1981 г. была предложена конструкция порошковой ленты с плотным замком [10] (рис. 5,6). Замена плоского нахлестанного замка на плотный позволила хорошо уплотнить сердечник порошковой ленты прокаткой в валках с одновременным нанесением на оболочку небольших впадин глубиной до 0,6 мм и размером 2...4x2...4 мм ромбической или квадратной формы, расположенных большими диагоналями вдоль ленты. Благодаря уплотнению воздух из сердечника порошковой ленты был удален и устранено пересыпание шихтового материала сердечника. Небольшие углубления на оболочке практически не ухудшили токоподвод к оболочке порошковой ленты при наплавке.

Плотный замок располагается в средней части порошковой ленты по ее сечению, поэтому при наплавке в зоне замка плотность тока на единицу сечения порошковой ленты будет большей, чем на крайних ее участках. Это способствовало более стабильному горению дуги, улучшению переноса металла через дугу, равномерному плавлению сердечника, более высокой химической однородности наплавленного металла и его износостойкости.

Рисунок 7. Производительность наплавки

1 - штучными электродами; 2 - цельнотянутой проволокой под флюсом; 3 - порошковой проволокой; 4, 5 - порошковой лентой открытой дугой (соответственно один и два электрода)

Для изготовления данной конструкции было разработано несколько модификаций станов, последняя получила индекс ОБ 2324 (рис. 6). Серийное производство порошковых лент данной конструкции в промышленных масштабах с участием сотрудников ИЭС им. Е.О. Патона было освоено на ПО "Днепрометиз" и НПО "Тулачермет".

В 1985 г. сотрудниками ИЭС им. Е.О. Патона был разработан ГОСТ 26467-85 "Лента порошковая наплавочная. Общие технические требования", действующий и сегодня. Краткий перечень разработанных и серийно выпускаемых порошковых лент представлен в таблице.

В настоящее время в промышленных масштабах выпускаются порошковые ленты двух конструкций - двух и однозамковая с плотным замком, последняя при этом подразделяется на два типоразмера - 16,5x4,0 и 10,0x3,0 мм.

Рисунок 8. Общий вид порошковой ленты

В зависимости от размера упрочняемой поверхности детали выбирают типоразмер порошковой ленты, режимы наплавки и ее схему. При этом наплавка может выполняться в один, два и более слоев, одиночными валиками и широкослойная, с размахом колебаний от 50 до 400 мм. Токи наплавки могут варьироваться от 300 до 1200 А, напряжение на дуге от 25 до 38 В, скорость перемещения электрода от 5 до 100 м/ч. Для повышения производительности наплавки применяется двух-и многодуговая наплавка на специально разработанном оборудовании. За один проход при однодуговой наплавке обеспечивается наплавка износостойкого слоя толщиной от 2 до 8 мм. Производительность наплавки порошковой лентой одной дугой достигает 25...30 кг наплавленного металла в час (рис. 7). Расход порошковой ленты в расчете на 1 кг наплавленного металла составляет 1,1...1,2 кг при наличии в порошке-наполнителе легкоиспаряющихся и 1,2...1,35 кг минеральных компонентов. Поставка порошковой ленты осуществляется в мотках с рядной укладкой с внутренним диаметром 400...460, наружным до 850 и шириной 115...130 мм. Масса одного мотка составляет 80...150 кг. На рис. 8 и 9 представлены общий вид порошковой ленты и бухта с рядной укладкой. Для наплавки порошковыми лентами используется серийно выпускаемая сварочная аппаратура, которая дополнительно комплектуется специальными мундштуками и подающими роликами, обеспечивающими надежную подачу электродного материала. Наиболее успешно порошковые ленты используются при наплавке деталей засыпных аппаратов доменных печей [11]-[14] бесконусных загрузочных устройств [12], [13], бил углеразмольных мельниц [12, 13], биметаллических износостойких листов [13], [15], дорожно-строительной техники [16]- [18], ножей горячей резки металла [13], запорной арматуры тепловых и атомных электростанций и многих других деталей металлургической, горнодобывающей и энергетической промышленности. В зарубежной литературе отсутствуют данные по разработке составов и серийному изготовлению порошковых лент в качестве электродных материалов. Однако в рекламных материалах аргентинской компании приведены сведения о материале в виде порошковой ленты для введения раскислителей при разливке стали.

Таким образом, мировой приоритет по созданию порошковых лент как электродного материала принадлежит СССР. Разработка большинства составов, организация промышленного производства и широкое внедрение - заслуга сотрудников ИЭС им. Е.О. Патона.

Рисунок 9. Бухта порошковой ленты

В разные годы существенный вклад в разработку составов и технологии наплавки порошковыми лентами также внесли специалисты таких организаций, как ЦНТИ ВНИИСТ (г. Москва, РФ), [21, 22], НТУУ "Киевский политехнический институт" [23, 26], Приазовского государственного технического университета, ОАО "Азовмаш" (г. Мариуполь), [27, 28], ДГУ (г. Днепропетровск) и многие другие. До 1991 г. в СССР выпускалось до 1000 т порошковой ленты в год. В настоящее время производителями порошковых лент в Украине являются ОАО "Торезтвердосплав" (г. Торез) и ООО "ПЛАН-Т" (г. Киев), а в России - ООО "Роснамис" (г. Таганрог) и НПО "Полема" (г. Тула). Сегодня общий объем производства порошковых лент различных марок ориентировочно составляет свыше 700 т в год. При этом существует устойчивая тенденция увеличения объема производства этого электродного материала в связи с возрастающим спросом промышленности на новые ВИДЫ продукции с повышенной износостойкостью.

Наплавка производится под флюсом марки АН-26П. Область применения: автоматическая и полуавтоматическая сварка нержавеющих коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, строение зерен - пемзовидное, цвет зерен - от светло серого до серого всех оттенков, плотность - 0,8-1,1 г/см3, технология изготовления - плавлением в дуговых печах, грануляцией мокрым способом, размер зерна - 0,35-3 мм. Металлургические свойства: низкокремнистый низкомарганцовистый солеоксидный флюс с химической активностью Аф = 0,45-0,5. При механизированной сварке хромоникелевых сталей под флюсом интенсивно протекают кремневосстановительные процессы. В результате наплавленный металл в значительной степени обогащен мелкодисперсными оксидными включениями. Содержание кислорода в металле шва составляет 0,08-0,10 %. Поэтому флюс не рекомендуется для сварки сталей толщиной более 40 мм. В сочетании с флюсом не рекомендуется использовать сварочной проволоки с содержанием феррита менее 4 % во избежание образования пор и трещин, особенно при сварке жестких конструкций. Химический состав флюса АН-26П приведен в таблице 4.

Таблица 4.Химический состав флюса АН-26П (ГОСТ - 9087), %

SiO2

CaO

MnO

MgO

Al2O3

CaF2

С

Fe2O3

S

P

29-33

4-8

2,5-4,0

15-18

19-23

20-24

не более

0,05

1,5

0,08

0,08

Химический состав и структура наплавленной поверхности позволяют:

- сохранять большую твердость вала;

- обеспечивают достаточную коррозионную стойкость металла;

- значительно повышают отпускную хрупкость и износостойкость наплавленной поверхности.

2. Способ наплавки прокатного ролика

В настоящее время разработано много способов восстановления деталей с применением различных видов наплавки: плазменной, электрошлаковой, электродуговой в среде защитных газов, под флюсом и другие.

Однако наибольшее распространение получили технологии, в основе которых лежит использование именно автоматической электродуговой наплавки под слоем флюса. Это объясняется тем, что данный вид наплавки имеет ряд значительных преимуществ по сравнению с другими видами восстановления поверхностей.

Достоинством данного вида восстановления является высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством наплавки, стабильность механических свойств и химического состава наплавленной поверхности, более низкий расход сварочных материалов и электроэнергии по сравнению с другими видами наплавки.

Технология электродуговой наплавки позволяет механизировать как основные, так и вспомогательные операции процесса. Механизация и автоматизация процесса значительно облегчает работу обслуживающего персонала и улучшает условия труда рабочих.

Автоматическая наплавка под флюсом производится на постоянном токе обратной полярности.

Применение электродуговой высокоскоростной наплавки под флюсом, позволяет создать вертикальный вал с достаточно прочной и пластичной осевой частью и твердым, износостойким рабочим слоем, значительно увеличивающим срок службы восстановленной детали. Используется способ наплавки по винтовой линии. Он представляет собой операцию, противоположную обточке: на токарном станке непрерывно удаляется слой металла, а при наплавке по винтовой линии непрерывно наносится слой металла. Преимущество такого способа - это непрерывность процесса, что даёт высокую производительность, и симметричность напряжений по отношению к оси изделия, что устраняет коробление.

3. Оборудование для наплавки

Восстановление горизонтального валка производится с использованием наплавочного аппарата АД-231 (ГОСТ 8213-75) 16.

Самоходный аппарат АД-231 предназначен для наплавки тел вращения, плоских деталей, изделий сложной конфигурации и рассчитан на длительную, непрерывную работу, что позволяет производить наплавку по высокопроизводительной технологической схеме. Техническая характеристика аппарата приведена в таблице 5.

Аппарат питается от источника постоянного тока. С помощью прижимного приспособления осуществляется токоподвод к валку.

Так как процесс наплавки очень длителен, необходимо чтобы максимальный ток источника питания превышал требуемые по технологии значения в 1,5-2 раза.

Наплавочная головка АД-231 с плавным и ступенчатым регулированием на 1200А обеспечивает наплавку в диапазоне скоростей 12-120 м/ч.

В состав головки для наплавки под слоем флюса входят следующие унифицированные узлы: механизм перемещения, суппорт, подъемный механизм, подающий механизм, мундштук, флюсоаппарат с бункером, катушка со сварочной проволокой.

Механизм передвижения самоходной головки состоит из самоходной тележки и стойки для предохранения автомата от опрокидывания. Стойка выполнена из двух разборных кронштейнов, облегчающих монтаж головки на рельсовом пути. Ось ролика связана со стойкой разъемным соединением, что обеспечивает возможность регулировки положения роликов относительно верхней направляющей.

Таблица 5. Техническая характеристика аппарата АД-231(ГОСТ 8213-75)

Параметры

Значения

1. Номинальный ток наплавки, А

2. Режим работы, ПВ,%

3. Напряжение питающей сети, В

4. Скорость подачи проволоки (ленты) по диапазонам, м / ч

5. Масса, кг

6. Частота питающей сети, Гц

7. Диаметр электродной проволоки, мм:

сплошной

порошковой

8. Корректировка мундштука, мм:

вдоль шва

поперек шва

9. Угол наклона мундштука в плоскости шва, град

10.Вертикальный ход механизма подъема, мм

11.Скорость перемещения наплавочной головки, м/ч

маршевая

рабочая

12.Скорость поперечных колебаний, м/ч

13.Флюсоаппаратура:

вместимость, дм3

расход воздуха, м3

высота всасывания флюса, м

1200

100

380

5-50

25-230

285

50

4,0; 5,0; 6,0

3,6; 5,0; 6,0

90

200

30

400

800

6-61

29-118

55

20

2,0

К ведущему ролику тележки может быть передано вращение от двух электродвигателей рабочего и маршевого перемещения. Асинхронный электродвигатель маршевого перемещения типа АОЛ-12-2 через червячную пару обеспечивает перемещение тележки со скоростью наплавки, при этом подключение электродвигателя осуществляется электромагнитной муфтой. Механизм подъема осуществляет вертикальное построечное перемещение наплавочной головки с помощью асинхронного двигателя. Вращение от электродвигателя передается на червячную пару и далее по двум параллельным цепям через червячные пары второй ступени редуктора к двум зубчатым колесам, которые сцеплены с зубчатыми рейками, расположенными с двух противоположных сторон штанги. К нижнему концу штанги прикреплен суппорт, к верхней части - кронштейн флюсобункера 12], [17.

Суппорт предназначен для перемещения головки относительно наплавляемой поверхности. Конструкция суппорта позволяет осуществлять механизированное перемещение и ручную корректировку положения. Суппорт имеет электродвигатель АОЛ-12-4 и редуктор с червячной и цилиндрической парами. В механизме подачи электродной проволоки в зависимости от системы регулирования ее скорости в качестве приводов используется асинхронный двигатель типа СЛ-661. В кинематическую схему механизма входит червячная пара и две цилиндрические пары. Одна из цилиндрических пар является сменной и размещена под съемной крышкой 18.

Мундштук - водоохлаждаемый. Подвод тока и охлаждающей воды осуществляется гибкими водотокоподводами, подсоединенными к мундштуку с помощью быстродействующих разъемов.

Флюсоаппарат предназначен для удаления с места наплавки неиспользованного флюса. Необходимое разряжение создается за счет инжекции. Выбрасываемый воздух очищается фильтром. Ссыпное отверстие флюсоаппарата закрыто клапаном, который открывается с помощью рукоятки.

Оперативный запас флюса хранится во флюсобункере. Количество загруженного флюса составляет 40 дм3. Флюс загружается через откидной лоток. Для контроля уровня флюса на передней стенке бункера имеется смотровое окно, а внутри бункера - осветительная лампочка. Так же установлен воздушный кран для включения флюсоотсоса. Электрическая схема управления самоходной наплавочной головкой размещена в шкафу управления и состоит из отдельных унифицированных блоков.

Питание автоматических наплавочных головок осуществляется от источника питания постоянного тока. Подвод электрического тока к поршню осуществляется через прижимное приспособление. Вследствие очень продолжительного времени работы источник питания дуги должен иметь максимальный ток, превышающий требуемый в 2-3 раза, источник питания должен поддерживать стабильность и точность заданных режимов. Поэтому, в качестве источника питания используется выпрямитель ВДУ-1201. В таблице 6 представлена техническая характеристика ВДУ - 1201 16.

Таблица 6. Техническая характеристика ВДУ-1201 (ГОСТ 5.384-75)

Параметр

Значение

Нижняя температура окружающей среды для исполнения У, 0С

- 30

Режим работы ПВ, %

Продолжительный

Продолжительность цикла сварки

?

Номинальный сварочный ток, А

1250

Пределы регулирования тока:- сварочного тока, А:жесткиепадающие- рабочего напряжения, В:жесткиепадающие

300 - 125024 - 6626 - 60

Напряжение холостого хода, Вне более

100

Первичная мощность, кВт

120

Напряжение сети, В

380

КПД, % не менее

83

Габаритные размеры, мм

1400?850?1250

Масса, кг не более

850

Для наплавки под слоем флюса выпускаются разнообразные источники питания. Разработка новых источников питания ведется одновременно с разработкой серии автоматов и полуавтоматов. Тиристорный выпрямитель ВДУ-1201, предназначен для питания дуги при автоматической наплавке под слоем флюса и в среде углекислого газа, является универсальным выпрямителем с падающей и жесткой характеристикой.

4. Расчет режимов наплавки прокатного ролика

Режим наплавки включает род и величину тока, напряжение на дуге и скорость наплавки. Для повышения стабильности процесса и улучшения качества наплавленного металла наплавка производится на постоянном токе обратной полярности, так как при этом на электроде располагается менее подвижный анод.

Величина тока определяется по формуле:

, (4.3)

где Н - глубина проплавления, Н = 2 мм;

k - коэффициент, k = 0,5.

Величина тока равна:

I = 1/0,5100 = 400 А.

Напряжение на дуге определяется по формуле:

, (4.4)

где I - величина тока наплавки, А.

Напряжение на дуге равно:

Uд = 20 + 0,04 200 = 30 В.

Скорость наплавки определяется по формуле:

, (4.5)

где Н - коэффициент наплавки, Н = 16 г/Ач;

FН - площадь наплавленного металла, FН=1 см2;

- плотность металла, = 7,8 г/см3.6400

Скорость наплавки равна:

VH =16·400/ 100·1·7,85 36 м/ч.

На технологическом процессе, выданном на предприятии, режимы наплавки были выбраны с учетом других наплавочных материалов.

5. Технологический процесс наплавки прокатных роликов

Перед наплавкой ролик подвергается механической обработке поверхности. Обработанная поверхность подвергается визуальному и ультразвуковому контролю. Поверхность не должна содержать видимых дефектов, масла, ржавчины и других загрязнений. Наличие внутренних трещин является браковочным признаком ролика. Поэтому такой ролик наплавке не подлежит. Перед началом работы производится проверка установки, засыпка флюса и установка кассет с намотанной проволокой. Ролик устанавливается на установку, закрепляется на планшайбе передней бабки токарного станка и фиксируется в центрах задней бабки. Крышка термокожуха устанавливается электромостовым краном на основание по фиксирующим пальцам и закрепляется винтовыми прижимами. Вентиляционная система закрепляется в верхней части термокожуха. Проверка работы вентиляционной системы производится после включения газовой горелки при открытых шиберах.

Производится нагрев ролика газовыми горелками до температуры 200 ?C. Во время нагрева ролик вращается со скоростью наплавки. Время нагрева не менее суток. Максимальная скорость нагрева - не более 25?C/ч. В процессе предварительного подогрева возможна выдержка до полного прогревания ролика. В процессе наплавки температура ролика не должна быть ниже:

а) для первых двух слоев 150-200 ?C;

б) для последующих слоев 200 ?C.

Наплавка износостойкого рабочего слоя производится порошковой лентой ПЛ-Нп-15Х4В2М2Ф под слоем флюса АН-26П.

Наплавка производится на следующих режимах: сварочный ток I=400 А; напряжение на дуге U=30В; скорость наплавки Vн = 36м/ч.

В наплавленном слое не должно быть трещин, пор, шлаковых включений. Отдельные дефекты, обнаруженные в процессе наплавки, удаляются вытачиванием, электродуговой строжкой или другими способами и наплавляются на установке.

После окончания электродуговой наплавки производится термическая обработка ролика: отпуск при температуре 500-550 С, охлаждение в термопечи.

При транспортировке ролика от наплавочной установки к термостату не допускается воздействия сквозняков, при этом время от момента снятия наплавленного ролика с установки до закрытия крышки термостата не должно превышать 0,5 ч. После охлаждения ролик передают на механическую обработку.

6. Контроль качества наплавки

Восстановление прокатного ролика 400 мм необходимо производить в строгом соответствии с разработанной технологией.

Для контроля качества наплавляемых поверхностей ролика подвергают внешнему осмотру. Этот вид контроля производится как в процессе наплавки - рабочим, осуществляющим данную операцию, так и после охлаждения детали - специалистами отдела технического контроля. При проведении контроля внешнего вида применяют лупы пяти и десятикратного увеличения.

После термообработки и проточки ролика осуществляется контроль твердости прибором Шора в соответствии с ГОСТ 23273-78 не менее чем в 5-10 точках поверхности ролика. Твердость должна составлять 55-70 единиц по Шору.

Для выявления внутренних дефектов (пор, трещин, шлаковых включений), наплавленный и обработанный ролик подвергают ультразвуковому контролю, с применением переносных или стационарных дефектоскопов.

Ультразвуковой контроль основан на пропускании через металл волн с частотой выше слышимости человеческого уха (16 кГц), с поперечными или продольными колебаниями. Ввод ультразвука в деталь осуществляется прямыми и наклонными (призматическими) искателями, под определённым углом (обычно 30-50 °С).

С целью повышения чувствительности и качества ультразвукового контроля, пространство между излучающей плоскостью и поверхностью исследуемого металла заполняют контактной средой (машинное масло, водные растворы).

Ультразвуковые волны, введенные в металл, встретившись с дефектом либо разделом двух фаз, отражаются под углом равным углу падения.

Часть волн после отражения попадает на искатель и фиксируется дефектоскопом.

Контроль качества наплавленного слоя ролика рольгангов рекомендуется производить с использованием переносного дефектоскопа марки УДМ-1-М (ГОСТ 14782-76).

Технические характеристики дефектоскопа приведены в таблице 7.

Таблица 7. Техническая характеристика ультразвукового дефектоскопа УДM-1-М (ГОСТ 14782 - 76)

Параметры

Значения

Искатель призматический 40°, мГц;

Искатель прямой, мГц;

Режим контроля;

Питание, В;

Масса, кг.

2,5;

2,5;

от поверхности; по слоям;

~ 36/127/220;

не более 9,5(с аккумулятором).

7. Техника безопасности на наплавочном участке

Основными опасными и вредными производственными факторами при электросварочных работах на автоматических и полуавтоматических машинах являются:

воздействие сварочной дуги на глаза;

повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны;

световое облучение.

Указанные факторы могут привести к несчастному случаю или заболеванию.

К самостоятельной работе на автоматических и полуавтоматических машинах допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, признанные годными для выполнения работ по данной профессии, обученные по специальности и имеющие удостоверение, прошедшие инструктаж и проверку знаний по вопросам охраны труда.

В соответствии с отраслевыми нормами, электросварщику на автоматических и полуавтоматических машинах положена бесплатно спецодежда, спецобувь и другие средства индивидуальной защиты:

- костюм брезентовый сроком на 12 месяцев;

- ботинки брезентовые сроком на 12 месяцев;

- рукавицы брезентовые сроком на 1 месяц;

- защитные очки до износа;

- респиратор (лепесток) до износа;

- моющие средства.

Работать только необходимо исправным инструментом и приспособлениями, используя их по назначению.

Сварка, наплавка под слоем флюса деталей малых, средних и больших размеров производится на наплавочных установках. Ширина проходов между оборудованием, движущимися механизмами и перемещаемыми деталями, а также между стационарными многопостовыми источниками питания не должна быть менее 1,5 метра, между сварочными установками не менее 2 метров.

Изоляция проводов должна быть защищена от механических повреждений. Подвижные провода, по которым проходит ток к наплавочным установкам, должны быть помещены в резиновые рукава, обшитые брезентом или обмотанные киперной лентой. Неподвижные провода должны быть помещены в металлические трубки. Электропровода, трубки для газа и охлаждения воды, соединяющие подвижные пульты управления с наплавочными головками и горелками, заключают в общий резиновый шланг.

Наплавочные установки должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями со стороны питающей сети 21.

У каждой установки автоматической наплавки, у которой наплавочная головка расположена на значительной высоте и управление наплавочными процессами не может производиться с пола, должна быть оборудована для наплавщика рабочая площадка с настилом из диэлектрического материала.

Установка для автоматической наплавки должна снабжаться рубильником, предохранителем, контактором для источника сварочного тока, устройством для регулировки сварочного тока, амперметром, указывающим величину тока в сварочной цепи и вольтметром, указывающим напряжение тока. При неправильной работе кнопок "пуск", "стоп" работа не разрешается.

В электрических схемах автоматических наплавочных установок должны быть предусмотрены блокировки и ограничители, предупреждающие поломку или выход из строя элементов установки при неправильном нажатии кнопки, при достижении механизмами крайних положений.

В целях предупреждения повышенного выделения аэрозоля и газов, применяющихся при автоматической и полуавтоматической сварке, флюс должен быть сухим, незагрязненным посторонними веществами.

Должно быть предусмотрено удаление вредных включений с помощью местных вытяжных пылегазоприемников, встроенных в наплавочные установки, оборудование и приспособления.

Помещения, в которых выполняются сварочные, наплавочные работы, должны сооружаться из огнестойкого материала и хорошо освещаться естественным и искусственным освещением.

Помещение, где производится наплавка и сварка, должно быть оборудовано хорошей приточно-вытяжной вентиляцией для удаления газов, выделяющихся в процессе работы.

Работать разрешается только на исправном оборудовании и исправным инструментом. Во время установки и снятия наплавляемых деталей, смены кассеты со сварочной проволокой и при других подготовительных работах сварочная установка должна быть отключена от питающей сети 21.

Исправлять все неисправности можно только после выключения сварочного тока.

При обнаружении, что корпус наплавочной установки находится под напряжением, необходимо немедленно прекратить работу.

Поверхности наплавляемых и свариваемых деталей и заготовок должны быть сухими, очищенными от окалины, смазки и других загрязнений.

При транспортировке деталей и заготовок, флюса, электродной проволоки, снятии и установке их на установку пользуйтесь специально предназначенной для этой цели грузоподъемной оснасткой. Нельзя пользоваться случайно найденными подъемными приспособлениями - тросами, цепями, канатами и др., не имеющими бирки с указанием допустимой грузоподъемности и даты испытания.

Следите за положением крана, крюка и каната при пользовании краном для подъема деталей во избежание травмирования.

Работа электросварщика без защитных очков не допускается (предотвращение механического повреждения глаз от мелкого флюса, окалины, кусков шлака).

При возникновении во время работы непредвиденных опасных ситуаций немедленно остановите работу оборудования, отключив оборудование от источника питания.

Сообщите о происшедшем непосредственному руководителю работ или лицу, ответственному за безопасную эксплуатацию оборудования. Дальнейшую работу производите только по его указанию.

Не производите ремонт газового и электрооборудования самостоятельно.

При возникновении аварийных ситуаций, выполняйте указания руководителя работ по ликвидации аварий.

При возникновении пожара:

- обесточьте все оборудование;

- сообщите по возможности, непосредственному руководителю работ и в пожарную часть по телефону 101;

- приступайте к тушению пожара самостоятельно, имеющимися на участке первичными средствами пожаротушения (песок, вода, огнетушители). Электрооборудование тушите сухим песком или углекислотными огнетушителями.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Технический процесс прокатного производства сортопрокатного цеха. Оборудование обжимно-прокатного стана. Вибрация привода прокатных клетей. Техническое состояние механического оборудования. Расчет подшипников скольжения. Определение мощности двигателя.

    курсовая работа [4,0 M], добавлен 23.07.2013

  • Выбор способов восстановления различных поверхностей деталей. Проектирование маршрутов и операций по восстановлению деталей. Порядок вибродуговой наплавки, плазменная наплавка, процесс гальванического наращивания. Обработка деталей после наплавки.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.08.2010

  • Характеристика вида изнашивания наплавляемых деталей: материал изделия, оценка склонности металлов к образованию трещин; кавитационно-эрозионное изнашивание. Особенности легирования выбранного способа наплавки; оборудование и технологический процесс.

    контрольная работа [2,2 M], добавлен 06.05.2012

  • Характеристика полуоси автомобиля, условий ее работы. Разработка технологических операций по восстановлению детали. Расчет режимов обработки, норм времени на наплавку и шлифование. Назначение, устройство и работа приспособления для восстановления полуоси.

    курсовая работа [62,3 K], добавлен 29.03.2015

  • Анализ организации технического сервиса машин на предприятии. Разработка технологического процесса восстановления вала диска и расчет устройства для наплавки валов. Расчет деталей устройства на прочность. Экономическое обоснование проекта, расчет затрат.

    дипломная работа [355,0 K], добавлен 02.04.2011

  • Характеристика детали и условий её работы. Технологический процесс восстановления детали, содержание операций. Расчет величины производственной партии. Определение припусков на обработку. Расчет норм времени. Экономический эффект от внедрения разработки.

    курсовая работа [55,1 K], добавлен 17.06.2015

  • Разработка технологического процесса ремонта детали. Расчёт режимов наплавки и точения. Определение нормы штучно-калькуляционного времени. Разработка приспособления для ремонта детали. Этапы гладкого точения. Формула определения скорости наплавки.

    курсовая работа [295,7 K], добавлен 04.06.2009

  • Описание детали, принцип работы и возможные неисправности. Выбор средств измерения. Определение дефектов деталей и коэффициентов повторяемости. Построение гистограммы распределения износов. Выбор способа восстановления. Расчет режимов нанесения покрытия.

    курсовая работа [516,5 K], добавлен 20.08.2010

  • Конструкция ригеля сварного, применяемого при строительстве зданий и сооружений как связь между фермами; технологический процесс его сборки. Расчет параметров режимов сварки, выбор материалов и оборудования. Металловедческий анализ качества соединений.

    курсовая работа [284,0 K], добавлен 24.09.2012

  • Определение коэффициентов повторяемости дефектов изношенных деталей. Обоснование способов восстановления изношенных поверхностей. Определение удельной себестоимости восстановления. Разработка технологической документации. Режимы механической обработки.

    курсовая работа [198,3 K], добавлен 07.04.2014

  • Общая характеристика завода, состав основных производственных цехов, структура производства ВТ. Обоснование расширения сортамента производимых труб. Перевалка прокатных клетей. Технологический инструмент стана PQF. Расчет усилия металла на валок.

    дипломная работа [4,8 M], добавлен 14.11.2014

  • Характеристика прокатного производства, оборудования стана. Технологический процесс производства горячекатаного листа. Конструкция и внедрение гидравлической многороликовой моталки. Расчет режима обжатий. Расчет производственной программы стана 2500.

    дипломная работа [464,3 K], добавлен 05.07.2014

  • Критерии эффективности химико-технологического процесса, его классификация и стадии. Экзотермические и эндотермические химические процессы. Процессы разложения, нейтрализации, замещения, обмена, окисления, восстановления, присоединения (синтеза).

    лекция [1,3 M], добавлен 09.10.2009

  • Технологический процесс изготовления лопатки. Глубинное шлифование деталей из жаропрочных сплавов. Изготовление алмазных роликов. Процесс гидродробеструйного упрочнения. Определение остаточных напряжений. Оборудование для усталостных испытаний лопаток.

    дипломная работа [2,1 M], добавлен 12.04.2014

  • Назначение и конструкция детали. Анализ технологичности конструкции. Выбор заготовки, принятый маршрутный технологический процесс. Расчет припусков на обработку, режимов резания, норм времени, требуемого количества станков, станочного приспособления.

    курсовая работа [252,1 K], добавлен 01.09.2010

  • Определение и общая характеристика способа наплавки покрытий. Подготовка материалов и заготовок к наплавке. Классификация и применение электродуговой наплавки. Ее технологические особенности и расчеты. Сущность электродуговой наплавки под слоем флюса.

    реферат [918,4 K], добавлен 16.03.2012

  • Условия эксплуатации дробилок агломерата. Исследование износостойкости наплавленного металла при работе в условиях абразивного износа. Разработка технологии наплавки новых и реставрации изношенных звездочек. Контроль качества восстановленной детали.

    курсовая работа [624,3 K], добавлен 11.04.2014

  • Анализ служебного назначения технологичности круглой протяжки. Выбор заготовки, последовательность методов обработки ее поверхностей. Проектирование операций, выбор баз и оборудования. Технологический маршрут обработки детали. Расчет режимов резания.

    курсовая работа [42,8 K], добавлен 10.07.2010

  • Характеристика сварной конструкции и материалов для ее изготовления. Последовательность сборочных и сварочных работ, обоснование способа сварки, выбор и расчет режимов. Характеристика используемого сварочного оборудования. Методы контроля. Охрана труда.

    курсовая работа [770,1 K], добавлен 08.02.2013

  • Обзор производства стальной ленты. Конструирование и расчет энергосиловых параметров рабочей клети "Кварто-150". Подбор подушек и подшипниковых узлов. Выбор электропривода и прокатного стана "ДУО-160". Технологический процесс обработки шпинделя.

    дипломная работа [8,7 M], добавлен 26.10.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.