СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЕДИНИЧНОЙ ПЛОЩАДКИ МЕТАЛЛОПОКРЫТИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ НАПЛАВКЕ Российский патент 2004 года по МПК B23K11/06 B23K31/12 

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей машин электроконтактной наплавкой проволокой и может быть использовано при определении режимов процесса.

Прототипом способа является способ определения геометрических параметров единичной площадки металлопокрытия при электроконтактной наплавке, при котором производят наплавку проволоки на образец, замеряют параметр деформации присадочной проволоки и рассчитывают геометрические параметры единичной площадки.

Недостаток известного способа - малая точность определения геометрических параметров единичной площадки - длины, ширины, высоты, объема.

В прототипе замеряемым параметром деформации является радиальная деформация присадочной проволоки, которая не определяется точно из-за наложения смежных валиков при наплавке по винтовой линии. Поэтому обычно на цилиндрический образец наплавляют единичный валик металлопокрытия. Однако в этом случае режим наплавки существенно отличается от действительного, не учитывается шунтирование сварочного тока через ранее наплавленные смежные валики. Картина деформации присадочной проволоки резко отличается от действительной. Отрицательно влияет на точность измерений и то, что осадка проволоки в радиальном направлении неодинаковая по формируемой площадке - больше в середине и меньше по краям.

Изобретение позволяет получить новый технический эффект - повысить точность определения геометрических размеров единичной площадки.

Этот технический эффект достигается тем, что замеряют суммарную абсолютную осевую деформацию присадочной проволоки, определяют по ней относительную осевую деформацию, а затем рассчитывают геометрические параметры единичной площадки.

На фиг. 1 показан процесс формирования единичных площадок металлопокрытия; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.3 - график изменения скорости затягивания присадочной проволоки в зону формирования металлопокрытия.

Присадочная проволока 1 прижимается к цилиндрическому образцу 2 роликом 3 и при вращении образца 2 самозатягивается между ними. В результате термомеханического воздействия на проволоку 1 формируется сплошное металлопокрытие 4.

Сущность способа заключается в следующем. При наплавке присадочная проволока 1 периодически разогревается импульсами тока между роликом 3 и образцом 2 и осаживается роликом 3. За один цикл длительностью t_ц формируется единичная площадка металлопокрытия длиной l_ед, шириной S, равной шагу наплавки, и высотой, равной толщине δ металлопокрытия 4. За время t наплавки формируется валик металлопокрытия 4 длиной l.

В моменты осадки проволоки 1 часть ее металла выдавливается в направлении, обратном направлению затягивания проволоки 1. Это приводит к тому, что скорость υ проволоки 1 в моменты осадки уменьшается и средняя скорость υ_cp оказывается значительно (на 20...50%) ниже, чем линейная скорость υ₀ вращения детали. Площадь А_ед заштрихованной фигуры соответствует длине проволоки 1, затраченной на формирование единичной площадки металлопокрытия 4 длиной l_ед.

Введем обозначения: l₀ - длина проволоки 1, затраченной на формирование валика металлопокрытия 4 длиной l; Δl=l-l₀ - суммарная осевая абсолютная деформация присадочной проволоки 1; ε = Δl/l₀ - относительная осевая деформация проволоки 1; t₀ = l₀/υ₀ - время формирования валика металлопокрытия 4 длиной l₀; d - диаметр проволоки 1.

Время наплавки валика металлопокрытия 4 длиной l больше, чем l₀, на величину
Δt = Δl/υ₀ = εl₀/υ₀.
Средняя скорость затягивания проволоки 1 в зону формирования соединения равна
υ_cp = l₀/(t₀+Δt) = υ₀/(1+ε).
За один цикл наплавки продолжительностью t_ц расходуется присадочная проволока 1 объемом (объем единичной площадки металлопокрытия 4)

За время t = l/υ₀ формируется n=t/t_ц штук единичных площадок металлопокрытия 4, длины которых с учетом перекрытия сварных точек по длине валика равны
l_eд = l/n = υ₀•t_ц.
Средняя высота единичных площадок (толщина металлопокрытия 4) при наплавке с шагом S равна

Пример осуществления способа.

Направляют цилиндрический образец диаметром D=50 мм из стали 45 ГОСТ 1050-88 пружинной проволокой II класса ГОСТ 9389-75 диаметром d=1,8 мм на следующем режиме: действующее значение тока наплавки I=7,2 кА, окружная скорость вращения детали υ₀ = 20 мм/c, шаг наплавки S=3 мм/об, усилие на ролике F=1,3 нК. Продолжительность импульсов тока t_u и пауз между ними t_п составляла соответственно 0,04 с и 0,08 с и регулировалась тиристорным прерывателем, работающим на промышленной частоте. Исходная длина присадочной проволоки l₀₌500 мм.

Замеряется длина наплавленного валика l=680 мм и определяется суммарная абсолютная осевая деформация присадочной проволоки
Δl=680-500=180 мм.

Определяется относительная осевая деформация
ε=180/500=0,36.

Объем единичной площадки металлопокрытия

Длина единичной площадки металлопокрытия равна
l_ед=20•0,12=2,4 мм
Средняя высота единичных площадок

Таким образом, за один цикл наплавки формируется единичная площадка металлопокрытия объемом V=4,49 мм³ и размерами l_ед=2,4 мм, S=3 мм, δ=0,624 мм.

Изобретение может быть использовано при определении режимов процесса электроконтактной наплавки. Производят наплавку проволоки на образец. Замеряют параметр деформации присадочной проволоки и рассчитывают геометрические параметры единичной площадки металлопокрытия. В качестве параметра деформации присадочной проволоки используют ее относительную осевую деформацию. Величину упомянутой деформации проволоки определяют с учетом замера ее суммарной абсолютной осевой деформации. Способ обеспечивает повышение точности определения размеров единичной площадки металлопокрытия. 3 ил.

Способ определения геометрических параметров единичной площадки металлопокрытия при электроконтактной наплавке, при котором производят наплавку проволоки на образец, замеряют параметр деформации присадочной проволоки и рассчитывают геометрические параметры единичной площадки, отличающийся тем, что замеряют суммарную абсолютную осевую деформации присадочной проволоки, определяют по ней относительную осевую деформацию, а затем рассчитывают геометрические параметры единичной площадки.