Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата

Зависимость глубины проплавления основного металла от толщины оболочки.

Рис. 1.7

Роль оболочки в устранении пор и трещин.

С увеличением толщины оболочки уменьшается глубина проплавления чугуна и соответственно количество образующейся окиси углерода, вызывающей образование пор. При толщине оболочки 0,8 мм и более небольшое количество окиси углерода успевает выделиться из расплавленного металла и пор в нем не наблюдается. Устранению трещин при наплавке по оболочке способствует два фактора: уменьшение поступления в наплавленный слой кремния, марганца, магния и уменьшение величины и скорости нарастания растягивающих напряжений в наплавленном валике в период его кристаллизации благодаря уменьшению сил сопротивления усадок валика за счет перемещения или пластической деформации оболочки. Доказано [13], что образование горячих трещин происходит в период нахождения расплава в твердожидком состоянии при определенной величине и скорости нарастания внутренних напряжений.

Схема сил, препятствующих усадке наплавленного валика.

Рис. 1.8

Процесс усадки наплавленного металла происходит следующим образом.
При наплавке часть металла, Т.Ж (Рис. 1.8), находится в твердожидком состоянии и при усадке уменьшается в радиальном А, тангенциальном Б и осевом направлениях. Усадке валика в радиальном направлении А чугун не препятствует. Усадке в тангенциальном направлении Б препятствует ранее наплавленный валик по контуру аб, чугун по контуру бвг и оболочка по контуру гд. При наплавке по винтовой линии в наплавленном металле в основном возникают кольцевые трещины, поэтому рассматриваем процесс усадки валика в осевом направлении В. Сопротивление усадке валика в осевом направлении по контуру зи незначительно, поскольку разница в температуре на границе твердожидкого и твердого металла невелика и их усадка происходит почти одновременно. Поэтому усадке валика в направлении В препятствует только чугун по контуры вг и оболочка по контуру гд.

При усадке валика в начале происходит упругая деформация оболочки и чугуна. Поскольку чугун почти не обладает упругими свойствами [1], скорость нарастания растягивающих напряжений со стороны оболочки в несколько раз меньше, чем со стороны чугуна. После достижения предела текучести, происходит пластическая деформация оболочки и чугуна, поэтому внутренние напряжения в них не превзойдут предела текучести т.е.

[pic],

(1.1)

[pic],

(1.2) где [pic], [pic] - напряжения в оболочке и чугуне;

[pic], [pic] - пределы текучести оболочки и чугуна.

Остальные напряжения в валике будут равны отношению суммы усилий сопротивления усадке со стороны чугуна и оболочки к площади поперечного сечения валика.

Для случая с закрепленной оболочкой, напряжения в валике можно выразить уравнением:

[pic], (1.3) где Н - высота валика, мм;

[pic]- глубина проплавления чугуна при наплавке без оболочки, мм;

[pic]- толщина оболочки, мм;

R – коэффициент, учитывающий разность теплофизических свойств чугуна и оболочки;

Таким образом, для уменьшения внутренних напряжений в наплавленном слое металла и для предупреждения образования трещин в нем, необходимо применять оболочки с низким пределом текучести и высокой пластичностью.
Такими свойствами обладает малоуглеродистая сталь. При наплавке по оболочке толщиной 0,8-0,9 мм глубина проплавления чугуна уменьшается с 2,4 мм до 1,0 мм [3]. Соответственно величина остаточных напряжений уменьшается примерно в 2,4 раза.

Мартенситную структуру наплавленного металла можно получить путем: термообработки, охлаждением слоя жидкостью в процессе наплавки либо путем введения в наплавленный металл легирующих элементов, через флюс [14] или проволоку. Сущность последнего способа заключается в следующем. С увеличением содержания углерода в стали, твердость образующего мартенсита увеличивается и достигает HRC 60-62 при 0,6-0,8% углерода [12]. Углерод одновременно снижает точки начала и конца мартенситных превращений в область отрицательных температур. Поэтому при увеличении его содержания более 0,8% твердость наплавленного металла снижается за счет увеличения в нем остаточного аустенита. С увеличение содержания легирующих элементов, хрома или марганца, в наплавленном слое кривые превращения сдвигаются вправо, что приводит к уменьшению критической скорости закалки при охлаждении детали на воздухе. Стойкость образованного мартенсита против отпуска увеличивается, поэтому при недостаточном количестве легирующих элементов может произойти отпуск ранее наплавленных валиков (швов) вследствие значительного нагрева слоя в процессе наплавки. Точки начала и конца мартенситных превращений снижаются в область отрицательных температур, поэтому чрезмерное увеличение легирующих элементов приводит к увеличению количества остаточного аустенита в наплавленном металле и снижению твердости последнего. Стойкость аустенита в зоне мартенситных превращений повышается, поэтому при охлаждении наплавленного металла для превращения аустенита в мартенсит требуется больше времени. При наплавке это явление способствует увеличению количества остаточного аустенита и снижению твердости наплавленного металла.

В соответствии с выше изложенным для получения наплавленного металла мартенситной структуры с твердостью порядка HRC 60-62 в нем должно содержаться 0,6-0,8% углерода и определенное количество легирующих элементов, зависящее от термического цикла наплавленного слоя. В нашем случае целесообразно применять хром. Некоторые другие легирующие элементы, например марганец, способствуют образованию трещин в наплавленном слое.

Опыты по получению металла с мартенситной структурой проводились в следующем порядке [3]. Сначала к флюсу примешивали графит с целью получения в наплавленном металле 0,6-0,8% углерода, затем к тому же флюсу с найденным количеством графита примешивали феррохром для получения мартенситной структуры при охлаждении наплавленного металла на воздухе.

Углерод и легирующие элементы в наплавленный металл можно вводить также применением порошковой проволокой, легирующего или керамического флюса, легированной проволоки и легированной оболочки.

По результатам опытов в табл. 1.3 представлены данные экспериментальных наплавок коленчатых валов двигателей ЗМЗ-53А.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат подросток, сочинение сказка, рефераты,.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата