Способ изменения продольного профиля длиномерных деталей

Способ изменения продольного профиля длиномерных деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: ремонт и восстановление изношенных деталей. Сущность изобретения: в области кривизны наплавляют несколько параллельных сплошных полос металле, формируя из них слой до придания требуемой формы изделию, при этом каждую Полосу формируют из двух сварочных швов, наплавляемых вдоль изделия от основания выпукло.сти к ее вершине, слой формируют , начиная с центральной полосы, длиной не более половины длины прогиба и дополнительных полос, которые выполняют аналогичным приемом и располагают сим1 метрично относительно центральной, причём дополнительные полосы накладывают с перекрытием до половины ширины предыдущих полос, при этом длина каждой дополнительной полосы короче предыдущей на 10...13%. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН на 10...13 . 2 табл.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4899123/27 (22) 03.01.91 (46) 30.01.93. Бюл. М 4 (71) Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) А.Г. Дорошенко, Б.Л. Джумагалиев и, А.И. Егоров (56) 1. Авторское свидетельство СССР йг 496133, кл. B 23 К 29/00, 1974. (54) СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Использование: ремонт и восстановление изношенных деталей, Сущность изобретения: в области кривизны наплавляют

Изобретение относится к способам ремонта и восстановления изношенных деталей, конкретно к способам правки балок из низкоуглеродистых сталей, Кроме того, оно может найти применение в машиностроении при изготовлении этих деталей.

Известен способ правки металлйческих изделий нагревом путем поступательного перемещения электрической дуги вдоль зоны нагрева так, чтобы электрическая дуга одновременно с движением вдоль зоны нагрева перемещалась с постоянной линейной скоростью по окружности с диаметром, равным ширине зоны нагрева (а. с.. М

288923; Г.М. Волынкин. Способ безударной правки нагревом металлических изделий).

Такая правка может быть применена для тонкостенны.< деталей (облицовки, крыльев автомобилей, деталей кабины и др.), но из-за высокой температуры дуги возможны повреждения деталей (прожоги, дополнительное коробление и др.).

Кроме того, при правке этим способом не обеспечивается стабилизация формы де„„ЯЦ„„1791091 А1 (si)s В 23 P 6/00, B 23 К 31/00

2 несколько параллельных сплошных полос металла, формируя из них слой до придания требуемой формы изделию, при этом каждую полосу формируют из двух сварочных швов, наплавляемых вдоль изделия от основания выпуклости к ее вершине, слой формируют, начиная с центральной полосы, длиной не более половины длины прогиба и дополнительных полос, которые выпОлйяют аналогичным приемом и располагают симметрично относительно центральйой, причем дополнительные полосы накладывают с перекрытием до половины ширины предыдущих полос, при этом длина каждой дополнительной полосы короче предыдущей талей. Поэтому данный способ неевозможно применить для правки рамных конструкций Я сельскохозяйственной техники, изготовленных из низкоуглеродистых сталей.

Существует также способ термической правки сварных конструкций (а. с. М

1186318, Способ термической правки) путем нагрева деформированных участков деталей концентрйрованныМ источником тепла„ который перемещают по спирали. При прав- о ке выпуклости конструкции его Гтеремещают от вершины выпуклости к ее основанию, а при правке вогнугости — от основания вог= нутости к ее центру. Этот способ правки рекомендуется применять для удаления местных деформаций в листовых сварных конструкциях, и реимущественно для устранения бухтивности обшивок, облицовок и т. д. Для конструкций толстостенных и изготовленных из низкоуглеродистых сталей его невозможно применйть, так как это не предусмотрено в способе правки. Этот способ не предусматривает стабилизации формы детали, для создания больших оста1791091

20 дующие недостатки лосу формируют из двух сварочных швов, 45

50 лосы накладывают с перекрытием до поло- 55 точных сжимающих напряжений в местах выпуклости или вогнутости их, например, закаляют; так как из-за. высокой жесткости конструкций иэ толстостенных материалов для устранения деформаций нужны большие силовые воздействия.

Наиболее близким по технической сущНости и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ изготовления металлических форм.

Этот способ предусматривает наращйвание наплавкой слоя металла, состоящего йз нескольких параллельных сплошных полос определенной толщины в зависимости от требуемой кривизны. По сравнению с вышеописанными аналогами способ-прототип имеет следующие преимущества; он применим для правки толстостенных изделий.

Вместе с тем данный способ имеет слеа) Способ не предусматривает "операцию стабилизации формы детали после ее правки.

6) Применить данный способ в производстве невозможно, так как нет режимов правки; не сказано, с какой стороны наплавлять металл со стороны вогнутости или вьi- пуклости, как влияют параметры наплавленного слоя на правку: ширина, длина, количество слоев (толщина наращенного слоя), материал наращенного металла, способ наплавки, Целью настоящего изобретения является повышение качества получения заданного профиля.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе изменения продольного профиля длинномерных деталей, преимущественно балок, как и в прототипе, в области кривизны наплавляют несколько параллельных сплошных полос металла, формируя из них слой, до придания требуемой формы изделию.

Способ отличается тем, что каждую понаплавляемых вдоль изделия от основания выпуклости к ее вершине, а слой формируют, начиная с центральной полосы длиной; не более половины длины прогиба, и дополнительных полос, накладываемых до завершения правки, прй этом дополнительные полосы выполняют аналогичным приемом и располагают симметрично относительно центральной, причем дополнительные повины ширины предыдущих полос, при этом длина каждой дополнительной полосы короче предыдущей на 10...13%.. Сопоставительный анализ- заявляемого решения с прототипом показывает, что за30

40 являемый способ отличается от известного тем, что йаплавку ведут.со стороны выпуклости детали электродом, обеспечивающим наращивание самозакаливаемого металла, с целью правки и одновременно стабилизации формы детали, перемещением электрода вдоль изделия от основания к центру выпуклости, длиной полосы, не более половины длины прогиба, причем по мере наложения слоев (количество слоев зависит от величины прогиба детали), каждую последующую, дополнительную полосу делают на, 10...13% короче предыдущей и укладывают ее аналогично первой центральной полосе симметрично относительно нее, с перекрытием по ширине до половины ширины предыдущей полосы, Таким образом, предлагаемый способ соответствует критериям изобретения "новизна".

Количество слоев наплавки зависит от величины прогиба детали и должно быть не более семи, ширина наплавки определяется шириной изделия. Ширина валика наплавки равна 2...3 диаметрам электрода, шаг наплавки должен обесйечивать перекрытие наращенных валиков, В результате такой наплавки происходит изгиб детали в сторону, противоположную первоначальному прогибу, т, е. правка изделия, Валики наращивают с перекрытием по всей ширине изделия до тех пор, пока прогиб на станет равным нулю, Если одного слоя наплавки для правки детали недостаточно, наплавляют по первому слою второй, по второму — третьей ит. д., но не болеесеми слоев (табл, 1). Обычно одного — трех слоев достаточно для устранения прогиба у любой длинномерной детали сельскохозяйственной техники.

Наплавка электродом, обеспечивающим наложение самозакаливаемого металла, имеющего следующий химсостав: С =

=0,45...3,9; Sl = 0,3...2,5; Mn- = 0,5...5,5; Cr =

=3,5...29; Mo = 0,0.„0,6; Tl = 0,0...0,5: $ =

=0,...0,5; P = 0...0,04 обеспечивает не только правку детали, но и стабилизацию ее формы. Если не обеспечивать стабилизацию формй детали, то после правки срабатывает эффект "памяти" металла и восстановленнь1й прогиб может превысить исходный до правки, в некоторых случаях вдвое. Предлагаемый способ правки деталей осуществляется за счет создания управляемых сварочных деформаций. Сварочные деформации вызываются: неравномернйм распределением температуры s сварочном изделии, литейной усадкой наплавМнного металла; структурными изменениями металла в зоне воздействия дуги.

1791091

20

30

40

Электродуговая сварка (наплавка) характеризуется быстрым разогревом небольшого объема металла, который при . расширении оказывает давление на прилегающий к нему нагретый металл. Это давление возрастает с повышением температуры и вызывает деформацию изделия, в данном случае управляемую.

После прекращения действия источника нагрева нагретые и наплавленные обьемы металла начнут охлаждаться и уменьшаться в объеме, при этом охлаждающийся металл восстанавливает свои упругие Свойства и, уменьшая свой объем, будут. стягивать прилегающие слои металла, вызывая деформацию изделия. Как показал эксперимент (табл. 1) длина первого шва должна быть не более 1/2 прогиба. Наложение швов большей длины не оказывает влияния на деформацию изделия

Последующие валики накладываются с обеих сторон первого валика одинаковой длины поочередно. Каждая пара швов дол(..

-жна быть короче предыдущей на 10...13%, Наложение валиков должно идти от участка изделия с меньшей вогнутостью к участку с максимальной (большей) вогнутостью. Такой режим обеспечивает равномерную правку всего изделия. Если не выдерживать предложенный режим правки по длине швов(валиков), то возможен перегиб детали . в обратную сторону на участках с малым исходным прогибом, а.в зоне максимального первоначального изгиба изделия будет еще не выправлено, При петлевом движении электрода во время наложения валиков обеспечивается наибольший модельный прогрев детали и, следовательно, наибольшая управляемая деформация изделия и гарантийная температура под самозакаливание шва с целью фиксации формы детали после правки.

Следует отметить, что металл электрода подается в сварочную ванну в жидком состоянии. При затвердевании этот металл, охлаждаясь, сокращается в объеме. Так как он уже органически связан с основным металлом, то его усадка, которую предусматривает основной металл, вызывает появление внутренних напряжений. Чем больше объем наплавленного металла, тем больше внутренние напряжения. Литейная усадка зависит, главным образом, от количества наплавленного металла. Однако, как показал эксперимент (табл. 1), количество слоев наплавки при продольном положении швов должно быть не более семи с шагом наплавки, обеспечивающим перекрытие валиков. Увеличение количества слоев более семи не оказывает влияния на деформацию детали, а следовательно, нецелесообразно.

Нагрев металла до высоких температур и его последующее быстрое охлаждение вызывает в нем также структурные превращения, которые сопровождаются объемными изменениями. Изменение объемов вызывает в детали дополнительные деформации, хотя при сварке низкоуглеродистых сталей они и незначительные. Все перечисленные факторы, суммируясь, определяют окончательно деформацию изделия в данном случае при его правкЕ.

Заявляемый способ правки длинномерных изделий.из низкоуглеродистых сталей по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами

1. Предусматривает неоднократную правку изделия.

2. Способ предусматривает стабилизацию формы детали во время правки наложением валиков (швов) из самозакаливаемого металла.

3. Способ предусматривает режимы правки, что обеспечивает возможность его применения в производстве.

Таким образом, существенными отличительными признаками, обеспечивающими положительный эффект изобретения являются: перемещение электрода во время наплавки с постоянной линейной скоростью, например, петлевым способом в направлении от основания к центру вогнутости, длина шва не более 1/2 длины прогиба, каждый последующий шов должен быть короче предыдущего на 10...13%, количество слоев наплавки не более семи с шагом наплавки, обеспечивающим перекрытие наращенных валиков, наплавка должна осуществляться самозакаливаемым материалом.

Эти признаки, по имеющимся сведениям, ранее не известны в области правки длинномерных изделий из низкоуглеродистых сталей. В целом совокупность указанных отличительных признаков, присущих предлагаемому техническому решению, обеспечивают достижение цели изобретения, По сведениям заявителя, данная совокупность отличительных йризнаков находящихся в функциональном единстве, предлагается впервые и в технике неизвестна, что дает основание считать предложенное техническое решение обладающим существенными отличиями.

Пример осуществления способа, Правке предлагаемым способом подвергалась балка (брус плуга ПНЛ-8-40) сечением 150 < 150 - 10 иэ стали 097С длиной

7000 мм. Стрела прогиба до правки при установке балки на проверочной плите заме1791091

35 Таблица 1

Влияние количества наплавленного металла на уменьшение прогиба детали

Примеч ание

Исследуемый параметр и его состояние ющиеся факторы

Прогиб детали

Уменьшается

То же

Не уменьшается

Все валики первого слоя уменьшают прогиб

Прогиб детали

Ограничение — ширина детали

Первый валик. уменьшает прогиб в 2 раза больше, чем остальные

Первый слой уменьшает прогиб в два раза больше, чем остальные шесть слоев

Уменьшается

То же

Прогиб детали

Уменьшается

То же рялась линейкой и составляла 15 мм на длине бруса 400 мм, После контроля на прогиб рассчитывали необходимое количество наплавляемых валиков (швов) и слоев, подбирали марку 5 электрода, которая бы обеспечивала наращивание при правке самозакаливэемого металла, В качестве наплавочного материала был выбран электрод марки Э-37Х9С2 диаметром 4 мм. Количество наплавляемых 10 валиков (швов) составляло шесть, а слоев три (табл. 2), Правка наращиванием самозакаливаемого металла осуществлялась следующим образом.

Псрвый валик (шов) наносился длиной 15

200 мм от участка детали с меньшей вогнутостью к участку с максимальной вогнутоcA„o. Каждые последние валики наносились попарно с перекрытием первого валика и в дальнейшем всех предыдущих валиков. При 20 этом они наращивались по обе стороны предыдущих валиков одной длины. Последу,ощие валики наносились на 20 мм короче предыдущих. Правка наложением сварных .швов продолжалась до тех пор, пока прогиб 25 детали не становился равным нулю. По окончании правки проверялся прогиб. Твердость нарощенного металла составляла

52...58. Правка балки осуществлялась в совхозе им. Дзержинского Кокчетавской обла- 30 сти, где способ был внедрен в производство при ремонте сельскохозяйственных машин.

При правке был использован источник питанаплавляемого ватношении к длине прогиба олее 1/4 длины олее 1/3 длины олее 1/2 длины длины прогиба ее 1/2 длины прогиба овый номер наплаво валика шва по рине детали; первый второй третий седьмой овый номер наплавнного слоя: первый второй третий ния трансформатор ТС-300. Режим наплавки: ток 180...220 А, напряжение 24...26 В, скорость наплавки 0,1 см/С.

Эффективность предлагаемого способа правки балок из низкоуглеродистых сталей для ремонта сельскохозяйственных машин в условиях одного совхоза с площадью пашни 2000...25000 га составит 30000 руб. в год.

Формула изобретения

Способ изменения продольного профиля длинномерных деталей, при котором в области кривизны наплавляют несколько параллельных сплошных полос металла, формируя из них слой, до придания требуемой формыдетэли, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получения заданного профиля балок, каждую полосу формируют из двух сварочных швов, наплавляемых одновременно вдоль изделия от основания выпуклости к ее вершине, а слой формируют, начиная с центральной полосы, длиной не более половины длины прогиба и дополнительных полос; накладываемых до завершения правки, при атом дополнительные полосы выполняют аналогично центральной и располагают симметрично относительно нее, причем дополнительные полосы накладывают с перекрытием до половины ширины предыдущих полос, а каждую дополнительную полосу выполняют короче предыдущей на

5 — 6,57 с каждого конца.

1791091

Продолжейие табл, 1

Таблица 2

Результаты правки бруса плуга ПНЛ-8-40. Изменяющиеся факторы

Исследуемый параметр и его состояние

Составитель А. Дорошенко

Редактор Т, Орловская Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 116 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, t01

Порядковый номер наплавляемого валика (шва): первый второй третий четвертый пятый шестой

Порядковый номер наплавляемого слоя первый второй третий

Всего

Величина устраняемого прогиба, мм

1

1

1

Величина устраняемого прогиба, мм

4

15