Курсовая работа: Электроконтактная наплавка
6
4–12
6
Формирование наплавленного слоя при электроконтактной наплавке ППЛ происходит в соответствии с законами порошковой металлургии. При наплавке ППЛК на режиме 1 увеличение давления приводит к монотонному снижению пористости наплавленного слоя. Это объясняется тем, что при малом давлении ролика деформация ППЛ затруднена (см. рис. 11, кривые 3 и 4). Это обусловлено наличием несущей способности полимерных мостиков, соединяющих частицы порошков. При увеличении давления до 12 – 15 МПа несущая способность снижается, так как начинается процесс деформации, и разрушения наиболее нагруженной части этих мостиков, который практически заканчивается при 33 – 50 МПа с ликвидацией воздушных пор, т. е. пористость наплавленного слоя уменьшается. В результате между роликом и деталью остается слой в четыре–восемь частиц. ППЛ, содержащие хлопьевидные частицы (порошок ПЖ-ЗС), деформируются значительно меньше, чем содержащие округлые частицы (ПГ–СР2 и ПГ-ФБХ6-2). Устойчивость под давлением толстых слоев ППЛ с хлопьевидными частицами весьма высока по причине неправильности формы этих частиц и высокой шероховатости их поверхности.
Использование ППЛ вместо несвязанных ПМ позволяет увеличить толщину слоя, заключенного между сварочным роликом и деталью, в условиях приложения рабочего давления (50 – 75 МПа) для хлопьевидных частиц в 1,1 – 1,5 раза, а для округлых частиц – в 2 – 3 раза. Таким образом, при наличии между частицами порошковых материалов упругого эластичного полимера, прочно соединенного с ними, значительно повышается устойчивость этих частиц к относительному перемещению при сжатии. ППЛ всех исследованных составов и толщин под давлением роликов не разрушаются на отдельные фрагменты, а остаются единым телом.
Увеличению пористости наплавленного слоя способствует рост средних размеров частиц ППЛЖ (режим 2), а так же изменение скорости наплавки ППЛК (режим 3).
Все сказанное о нагреве ПМ при наплавке относится к ППЛ, однако, при этом надо учитывать ряд особенностей. Во время наварки ППЛ нагревается и вокруг наплавляемого участка, полимер в этой зоне подвергается термической деструкции, частицы порошковых материалов оказываются свободными от полимерных связей и уносятся охлаждающей водой. Эти потери составляют 10–15% от массы ППЛ. Кроме того, масса наплавленного слоя меньше массы наплавленной ППЛ на величину, равную массе полимера.
При наварке полимер частично сгорает и образует газы и дым, которые необходимо удалять при помощи, приточно-вытяжной вентиляции. Другая часть полимера выдавливается из зоны сварки в виде кашеобразной массы.
Выделение газов при наварке в некоторых условиях приводит к повышению пористости наплавленного слоя.
Наварка ПМ и ППЛ позволяет получать покрытия различной пористости от 1 до 28%. Поры в покрытиях распределяются неравномерно: наименьшая пористость наблюдается в зонах наибольшего нагрева.
С ростом удельного сварочного тока наблюдается интенсивный рост пористости наплавленного слоя. Аналогичный процесс наблюдается и при наплавке ППЛК (см. таблицу 1, режим 5) с варьируемой длительностью импульса. Таким образом, рост интенсивности и уровня теплового воздействия на ППЛ ведет к увеличению пористости наплавленного слоя. Это явление обусловлено повышением давления газов и наплавляемом слое при увеличении интенсивности тепловыделения. Вместе с тем с повышением содержания полимера от 4 до 8% газовыделение способствует увеличению подвижности частиц порошковых материалов и обеспечивает их более плотную упаковку при наплавке, при этом газы выходят через поры в атмосферу. При более высоком содержании полимера количество выделяющихся газов таково, что они не успевают выходить из наплавляемого слоя и препятствуют замыканию пор.
Усадку (процентное отношение изменения толщины ППЛ после наплавки к исходной толщине) определяли при наплавке ППЛЖ и ППЛК на режиме 7 (см таблицу 1). Установлено, что при изменении плотности ППЛЖ и ППЛК от 2500 до 4500 кг/м3 усадка уменьшается от 59 до 49%, при изменении средних размеров частиц порошка от 0,08 до 0,72 мм усадка увеличивается от 53 до 57%. При плотности ППЛЖ 3500 кг/м3 и размерах частиц порошка 0–0,16 мм изменение содержания полимера от 4 до 12% приводит к увеличению усадки от 53 до 60%, что связано с ростом объема выгорающего полимера. После прохождения через один и тот же участок ППЛ второго и третьего импульсов тока усадка составляет 1–4%.
Эксперименты по определению прочности на срез наплавленного слоя и основного металла показали, что после наплавки с наименьшими значениями давления, удельного тока и длительности импульсов разрушение происходит по поверхности соединения детали и наплавленного слоя, а после наплавки на всех остальных режимах наплавленный слой отделялся с вырывом материала детали.
Металл ЗТВ частично отбеливается и частично закаливается. По мере роста уровня термического воздействия на деталь толщина упрочненного слоя чугуна увеличивается. Разрушение при испытаниях происходило по границе упрочненной зоны. С увеличением сварочного тока от 0,50 до 0,85 кА/мм2 прочность соединения возрастает с 35 до 220 МПа. Дальнейший рост тока приводит к некоторому снижению прочности соединения в связи с тем, что в данных условиях охлаждения при увеличении тепловложения не обеспечивается требуемая для закалки скорость охлаждения.
При наплавке ППЛЖ на режиме 1 (см таблицу 1) увеличение толщины ППЛ от 1,0 до 5,5 мм приводит к росту прочности соединения от 120 до 240 МПа, а при удельной величине сварочного тока 1 кА/мм2 соответственно от 2,2 до
5,5 мм и от 170 до 240 МПа. Рост размеров частиц порошка в ППЛЖ от 0,08 до 0,72 мм ведет к снижению прочности соединения от 240 до 180–190 МПа. Увеличение содержания полимера в ППЛ также снижает прочность соединения.
ППЛ при подготовке и подаче под наварку требует осторожного обращения, так как при изгибе до радиуса кривизны < 10 мм и растяжении со средним напряжением sр = 1–3 МПа она растрескивается и разрушается. Вместе с тем, ППЛ легко режется ножом, может содержать любую композицию ПМ и при этом может быть изготовлена с использованием комплекта простых приспособлений.
Серьезной проблемой при наварке ПМ и ППЛ является низкая надежность работы узлов сварочных роликов, подвижные части которых заклинивают на осях от попадания в зазор между ними частиц порошковых материалов. Поэтому узлы сварочных роликов должны быть защищены от попадания частиц порошков в их опоры скольжения. При использовании сухих ПМ дополнительно необходима герметичная система вн?