СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ЕДИНИЧНОЙ ПЛОЩАДКИ МЕТАЛЛОПОКРЫТИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СЕТКИ Российский патент 2012 года по МПК B23K11/06 

Изобретение относится к области электроконтактной роликовой сварки и приварке присадочных материалов и может быть использовано при определении режимов электроконтактной приварки металлических сеток при восстановлении изношенных деталей типа вал.

Известен способ определения геометрических размеров единичной площадки металлопокрытия при электроконтактной приварке стальной проволоки, при котором производят приварку присадочного материала на цилиндрический образец роликовым электродом по винтовой линии в твердой фазе с пластическим деформированием проволоки, определяют длину единичной площадки как произведение окружной скорости вращения детали на длительность одного цикла приварки, определяют ширину единичной площадки как шаг приварки по винтовой линии [1].

Известный способ применяют при электроконтактной приварке на образец сплошного присадочного материала в виде стальной проволоки. При этом высоту единичной площадки (толщину металлопокрытия) определяют путем сравнения объемов нанесенного на образец слоя металла и затраченной присадочной проволоки. В случае приварки металлической сетки третий размер - высота, а также объем единичной площадки металлопокрытия определяются известным способом крайне неточно из-за специфики несплошного присадочного материала (металлической сетки).

Изобретение позволяет повысить точность определения толщины металлопокрытия в случае электроконтактной приварки несплошного присадочного материала (металлической сетки).

Такой технический эффект достигается тем, что при приварке металлической сетки определяют высоту единичной площадки, соответствующую толщине металлопокрытия, из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия по формуле

,

где δ - высота единичной площадки (толщина металлопокрытия), м;

ε_У - безразмерная относительная продольная деформация металлической сетки;

γ - масса 1 м² металлической сетки, кг/м³;

ρ - плотность металлической сетки, кг/м³.

На фиг.1 показана схема приварки металлической сетки на образец и процесс формирования металлопокрытия; на фиг.2 - схема несплошного присадочного материала - металлической сетки; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1. Металлическую сетку 1, сплетенную из проволок 2 с просветами 3, прижимают к вращающемуся цилиндрическому образцу 4, закрепленному в патроне 5 электроконтактной установки, роликами-электродами 6 и формируют металлопокрытие 7.

Процесс электроконтактной приварки и формирование металлопокрытия осуществляют следующим образом. Образец 4 закрепляют в патроне 5 электроконтактной установки, покрывают металлической сеткой 1, длина и ширина которой соответствует размерам восстанавливаемой поверхности. Прижимают к металлической сетке 1 ролики-электроды 6 и в нескольких местах металлическую сетку 1 приваривают к цилиндрическому образцу 4 отдельными точками. Затем включают вращение образца 4, подачу суппорта и источник питания - трансформатор и прерыватель тока. Приварку производят по винтовой линии с перекрытием сварного шва.

Металлопокрытие 7 при приварке металлической сетки 1 формируют в твердой фазе, без оплавления контактируемых поверхностей. Вследствие специфики несплошного присадочного материала при приварке на режимах с образованием общей сварочной ванны трудно удержать жидкую фазу в очаге деформации и через просветы 3 сетки 1 неизбежно будут происходить выплески присадочного металла.

Металлическая сетка испытывает при осадке трехмерную пластическую деформацию. Продольную составляющую ε_У относительной пластической деформации металлической сетки 1 определяют как отношение удлинения ΔL металлической сетки 1 при ее приварке к длине L затраченной металлической сетки 1. В зависимости от режимов электроконтактной приварки значение ε_У может изменяться в пределах 0,03…0,07.

В результате каждого термомеханического цикла на поверхность образца 4 наносят единичную площадку металлопокрытия - порцию присадочного металла, представляемую в форме прямоугольного параллелепипеда. Длина l_ЕД и ширина S единичной площадки металлопокрытия равны соответственно произведению окружной скорости вращения образца υ на длительность одного цикла t_Ц и значению шага приварки по винтовой линии.

Режимы электроконтактной приварки выбирают таким образом, чтобы деформации проволок 2 металлической сетки 1 были максимально большими, при которых полностью заплавляются просветы 3 металлической сетки 1, и формируют сплошное металлопокрытие 7. При этом толщину δ металлопокрытия 7 определяют следующим образом.

Восстановление изношенной шейки вала площадью А производится металлической сеткой массой

M=(1-ε_У)·A·γ,

где γ - масса 1 м² сетки.

Масса приваренной на шейку вала металлической сетки может быть также определена как

M=A·δ·ρ,

где ρ - плотность материала металлической сетки, кг/м³.

Таким образом, высоту единичной площадки металлопокрытия 7 (толщину приваренного в твердой фазе слоя при максимально возможной пластической деформации) определяют по зависимости

δ=(1-ε_У)·γ/ρ.

Пример осуществления способа

Наносят металлопокрытие на цилиндрический образец диаметром D=60 мм из стали 45 ГОСТ 1051-88, применяя в качестве присадочного материала металлическую сетку 8-3,0 ГОСТ 3306-88 длиной L=180 мм, шириной B=100 мм. Диаметр проволоки сетки 3 мм, просветы 10 мм, γ=9 кг/м². Ток приварки I=9 кА, длительность импульсов тока t_И=0,04 с, длительность пауз между импульсами t_П=0,08 с, окружная скорость вращения детали υ=0,020 м/с, шаг приварки по винтовой линии S=5 мм/об, усилия на роликах-электродах F=370 Н. При приварке сетки просветы полностью заплавляют. Замеряют удлинение сетки после приварки ΔL=8 мм, определяют безразмерную относительную продольную деформацию металлической сетки ε_У=ΔL/L=8/180=0,0444. Определяют длину единичной площадки металлопокрытия L_ЕД=υ·t_Ц=0,020·0,12=0,0024 м, ширину S=0,005 м, высоту δ=(1-ε_У)·γ/ρ=(1-0,0444)·9/7800=0,00110 м. Объем единичной площадки V=0.0024·0.005·0.00110=1,32·10^-8 м³=13,2 мм³.

Источник информации

1. Патент РФ №2220829, МПК B23K 11/06, 31/12. Опубликовано 10.01.2004 г., бюл. №1.

Изобретение может быть использовано при определении режимов электроконтактной приварки металлических сеток при восстановлении изношенных деталей типа вал. Сетку приваривают на цилиндрический образец роликовым электродом по винтовой линии в твердой фазе с пластическим деформированием проволоки сетки до полной ликвидации зазоров. Измеряют относительную продольную пластическую деформацию сетки. Длину единичной площадки определяют как произведение окружной скорости вращения детали на длительность одного цикла приварки. Ширину единичной площадки определяют как шаг приварки по винтовой линии. Высоту единичной площадки, соответствующую толщине металлопокрытия, определяют по заданной формуле из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия в зависимости от относительной продольной деформации металлической сетки, ее массы и плотности. Способ позволяет повысить точность определения толщины металлопокрытия в случае электроконтактной приварки металлической сетки. 3 ил., 1 пр.

Способ определения геометрических размеров единичной площадки металлопокрытия при электроконтактной приварке металлической сетки, включающий приварку сетки на цилиндрический образец роликовым электродом по винтовой линии в твердой фазе с пластическим деформированием проволоки сетки до полной ликвидации зазоров, измерение относительной продольной пластической деформации сетки, определение длины единичной площадки как произведение окружной скорости вращения детали на длительность одного цикла приварки, определение ширины единичной площадки как шаг приварки по винтовой линии, при этом определяют высоту единичной площадки, соответствующую толщине металлопокрытия, из условия формирования на поверхности цилиндрического образца сплошного металлопокрытия по формуле

где δ - высота единичной площадки, м;
ε_У - безразмерная относительная продольная деформация металлической сетки;
γ - масса 1 м² металлической сетки, кг/м²;
ρ - плотность металлической сетки, кг/м³.