|
ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ И СРОКА СЛУЖБЫ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Александров А.Г., канд. техн. наук, доцент, Бережный С.П., инж., Билоник И.М., канд. техн. наук, Брыков Н.Н., докт. техн. наук, проф.,М.: Химия, - 1968. - 568.
Износостойкая наплавка
Мощным средством экономии затрат живого и овеществленного труда является повышение долговечности быстроизнашиваемых деталей и узлов оборудования, машин и механизмов методами наплавки и напыления.
Наплавка износостойкими сплавами является наиболее универсальным, экономичным и широко применяемым в народном хозяйстве средством восстановления и изготовления деталей машин и механизмов, придания их рабочей поверхности специальных качеств, способствующих росту срока службы. Наплавка, представляющая собой процесс нанесения на специально подготовленную поверхность изготовляемых или ремонтируемых деталей расплавленного присадочного металла, образующего с поверхностными слоями детали сплав с высокими механическими и служебными свойствами.
В промышленности, строительстве, на транспорте и в сельском хозяйстве применяются практически все известные способы и разновидности наплавки. Непрерывно совершенствуются и внедряются в производство прогрессивные способы наплавки: дуговая порошковыми проволоками и лентами, электрошлаковая, индукционная, вибродуговая, плазменная и др.
На износостойкую наплавку и простую восстановительную наплавку расходуется более 5% всех электродов, около 11% сварочной проволоки сплошного сечения и почти половина всей порошковой проволоки, производимых в бывшем СССР.
Потребность Украины в наплавочных материалах – электродах и порошковых проволоках и лентах вполне удовлетворяется за счет выпуска на большом количестве мелких предприятий и в специализированных цехах промышленных предприятий, наиболее крупным из них является цех мощностью 6 тыс. тонн в год по производству порошковой проволоки на Нижнеднепровском заводе металлоизделий в г. Днепропетровске.
В результате увеличения производства наплавочных работ достигается большая экономия металла, как за счет восстановительной наплавки, так и за счёт повышения износостойкости и срока службы деталей машин и конструкций.
Применение наплавочных процессов позволяет многократно восстанавливать изношенные детали оборудования, металлорежущий и штамповый инструмент, а также создавать новые биметаллические конструкции с требуемыми технологическими и эксплуатационными свойствами, которые во много раз повышают ресурс работы изделий, значительно сокращают расход конструкционных и легированных инструментальных сталей и снижают трудоёмкость их изготовления.
Процесс износостойкой наплавки может осуществляться различными способами. По применяемым источникам энергии для нагрева и плавления износостойких присадок и поверхности деталей наплавка может быть классифицирована следующим образом (табл. 1.2).
Постановка задачи наплавки, определяющая выбор способа осуществления этого процесса, начинается с того же, с чего должна начинаться любая работа инженера или учёного – с чёткого формулирования задачи, которую необходимо решать и цели проведения этой работы – т.е. представления ожидаемого результата.
Значение термодинамических расчётов в сварке и наплавке состоит в том, что они позволяют установить и рассчитать тепловой баланс и оптимальные условия для проведения химических и металлургических процессов в наплавленном металле. Количественное определение величин термодинамических характеристик элементов и их соединений является важным условием в контроле и совершенствовании основных сварочных и наплавочных процессов.
Программирование, основанное на термодинамических расчётах, может быть использовано для изыскания наиболее благоприятных путей в разработке новых сварочных и наплавочных процессов.
Теплосодержание, теплота реакции и свободная энергия являются основными термодинамическими функциями, необходимыми для оценки тепловых балансов и предвидения направления химических реакций в капле на торце электродов и в ванне расплавленного металла.
Химические реакции сопровождаются изменением в распределении энергии между реагирующими веществами, входящими в состав электродной проволоки, покрытия на электродах, флюсов и окружающей средой. Об этом свидетельствует выделение или поглощение тепла. Система обычно становится более устойчивой, когда её теплосодержание уменьшается; реакция будет протекать в направлении уменьшения теплосодержания. Отрицательная величина теплоты реакции соответствует поглощению тепла в процессе реакции. В ряде случаев экзотермические реакции, раз начавшись, не требуют внешнего подвода энергии, как, например, при газокислородной резке сталей, в то время как для развития эндотермических реакций необходима дополнительная энергия. Большинство промышленных процессов сварки и наплавки, сопровождается теплообменом между системой и окружающей средой. В связи с необходимостью поддержания оптимальной температуры при проведении металлургических реакций в процессе сварки и наплавки требуется подвод тепла от дугового
разряда при дуговых видах сварки и наплавки или за счет генерирования теплоты при прохождении тока по расплавленному шлаку в процессе электрошлаковой сварки или наплавки
Основой для всех тепловых балансов является закон сохранения энергии.
Тепловой баланс базируется на определенном количестве материала, которое может быть электродом с покрытием и основным металлом при ручной сварке и наплавке, электродной проволокой, флюсом и основным металлом при автоматической сварке и наплавке, а также единицей производительности или производительностью за определённый промежуток времени.
Свободная энергия является термодинамической функцией, которая позволяет оценить возможность протекания химических реакций в условиях сварки и наплавки. Любая реакция или процесс сопровождается изменением свободной энергии системы и это изменение равно затраченной или совершённой механической работы во время процесса.
Величина изменения свободной энергии – это мера способности реакции к развитию её при рассматриваемых условиях.
Изменение свободной энергии чаще всего вычисляют для оценки возможности химической реакции. Простейшей интерпретацией изменения свободной энергии является то, что термодинамически возможной реакция становится при уменьшении свободной энергии и наиболее вероятно её завершение, если изменение свободной энергии будет большой отрицательной величиной.
Если изменение свободной энергии равно нулю, то реагирующие вещества находятся в состоянии равновесия с продуктами реакции. Положительное значение изменения свободной энергии свидетельствует о том, что реакция протекает в направлении, обратном выбранному, следовательно, данный процесс термодинамически невозможен при данных условиях.
Литература
1. Хрущов М.М., Бабичев М.A. Абразивное изнашивание. - М.: Наука, 1970. - 251 с.
2. Мазель Ю.А., Кусков Ю.В., Полищук Г.Н. Классификация сплавов на основе железа для восстановительной и упрочняющей наплавки // Сварочное производство. - 1999. - №4. - С.
3. Сорокин Г.М., Бобров С.Н. Основы выбора сталей по результатам испытаний на изнашивание // Материаловедение и термическая обработка металлов. - 1998. - №2. - С.28-30.
4. Данильченко Б.В. Выбор износостойкого наплавленного металла для работы в условиях абразивного изнашивания // Сварочное производство. - 1992. - №5. - С.31-33.
5. Елашна О.Ю., Лившиц Л.С., Мальцева М.А. Структурная диаграмма высокоуглеродистых наплавленных слоев // Сварочное производство. - 1996. - №5. - С.9-11.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ И СРОКА СЛУЖБЫ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Александров А.Г., канд. техн. наук, доцент, Бережный С.П., инж., Билоник И.М., канд. техн. наук, Брыков Н.Н., докт. техн. наук, проф.,М.: Химия, - 1968. - 568.
|