новая папка 1 / 673463

780

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Оборудование и процессы машиностроительных производств»

П.Н. КЛЕВЦОВ, В.В. НЕВЕРОВ, С.В. ЛЕБЕДЕВ

Основы восстановления и упрочнения деталей машин

сварочными методами

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам

Липецк Липецкий государственный технический университет

2017

УДК 621.791.

К48

Рецензент – канд. техн. наук Бабанов А.А.

К48 Клевцов, П.Н. Основы восстановления и упрочнения деталей машин сварочными методами: методические указания к лабораторным работам /

П.Н. Клевцов, В.В. Неверов, С.В. Лебедев. – Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2017. – 11 с.

В методических указаниях дано описание проведения лабораторных работ по изучению влияния технологических параметров процессов восстановления на свойства наплавленного и напыляемого металла. Предназначены для магистров 1 курса направления 15.04.01 «Машиностроение» профиля

«Теоретические основы процессов сварки».

©ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», 2017

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1. Цель лабораторных работ:

углубление и закрепление теоретических и технологических знаний по дисциплине «Основы восстановления и упрочнения деталей машин сварочными методами», изучение влияния технологических параметров процессов восстановления на свойства наплавленного и напыленного металла,

приобретение практических навыков нанесения защитных и упрочняющих покрытий.

2. Основные этапы лабораторных работ:

-исследование зависимости твердости наплавленного металла от количества наплавленных слоев;

-исследование зависимости прочности сцепления покрытия с основой от качества подготовки поверхности основы при газопламенном напылении;

-составление технического отчета.

3. Основные задачи при проведении лабораторных работ:

-приобретение навыков самостоятельной работы по подготовке материалов к восстановлению методами наплавки и напыления;

-приобретение навыков самостоятельной работы по проведению наплавки и напыления износостойких покрытий.

4. Требования к отчету:

- отчет должен быть написан студентом аккуратно, технически грамотно,

без сокращений слов, по возможности кратко и ясно;

-запись ведется на одной стороне листа, вторая оставляется для замечаний преподавателя и внесения в соответствии с ними исправлений и дополнений текста и рисунков;

-отчет должен содержать номер и название лабораторной работы,

формулировку цели работы, описание порядка проведения работ с указанием

материалов и приведением эскизов приборов, оборудования, выводы по работе.

3

5. Порядок проведения лабораторных работ:

-лабораторные работы проводятся отдельно с каждой группой студентов

втечение 4 часов;

-перед началом занятий преподаватель проверяет теоретическую подготовленность студентов к данной работе;

-обязательным условием допуска студента к выполнению очередной лабораторной работы является представление отчета по выполненной лабораторной работе на предыдущем занятии;

-студенты, не допущенные к занятиям, остаются в лаборатории и готовятся к выполнению работы или оформляют отчет по предыдущему занятию.

6. Техника безопасности:

-необходимо строго выполнять правила и указания типовой инструкции по технике безопасности лаборатории сварки и указания типовой инструкции по технике безопасности при работе с установками газопламенного напыления

исварочными источниками питания;

-особую осторожность следует проявлять при работе с приборами и оборудованием в зоне движущихся частей, при работе с оборудованием при наплавке и напылении материалов;

-технологические испытания при проведении работ выполнять строго в соответствии с методикой и типовыми правилами техники безопасности.

Инструктаж студентов по технике безопасности при выполнении лабораторных работ проводится преподавателем и лаборантом, которые проводят занятия, затем делается запись в журнале по технике безопасности в лаборатории с персональной подписью преподавателя, лаборанта и студентов.

4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Исследование зависимости твердости наплавленного металла от количества наплавленных слоев

Работа рассчитана на 4 часа.

1. Общая информация

Металл шва всегда представляет собой сплав наплавленного и основного металла.

Под наплавленным понимают закристаллизовавшийся после расплавления от действия высоких температур металл электродного стержня и металлических добавок в электродном покрытии.

При однопроходной наплавке состав наплавленного слоя определяется как результат перемешивания расплавленных присадочного и основного металлов.

В случае восстановления и упрочнения изношенной поверхности с использованием высокоуглеродистых и высоколегированных наплавочных материалов подобное перемешивание имеет негативное последствие, так как не позволяет достичь механических характеристик, свойственных наплавочному материалу. В связи с этим, для уменьшения влияния основного металла на свойства наплавленного и получения заданных свойств восстановленной поверхности прибегают к различным приемам, одним из которых является многослойная наплавка. Установлено, что влияние основного металла в наплавленном перестает сказываться, начиная с третьего слоя.

Лабораторная работа направлена на определение влияния количества наплавленных слоев на механические свойства (твердость) наплавленного металла.

Работа выполняется с использованием пластин из низкоуглеродистой стали и наплавочных электродов марки ОЗИ-3 (90Х4М4ВФ) диаметром 5 мм.

Данные электроды обеспечивают максимальную твердость наплавленного слоя

– 45 единиц HRC. В качестве сварочного оборудования используется пост

5

ручной дуговой сварки, в качестве измерительного оборудования – прибор для

определения твердости металлов и сплавов по методу Роквелла.

2.Порядок выполнения работы

1.Подготовить под наплавку три пластины размером 100×100×8 из низкоуглеродистой стали.

2.Наплавить износостойкий материал, используя электроды марки ОЗИ-3, на первую пластину в один слой, на вторую пластину – в два слоя, на третью – в три слоя. Для уменьшения влияния основного металла на свойства наплавленного металла, перед наплавкой каждого последующего слоя пластины необходимо охлаждать до комнатной температуры.

3.Заточить наплавленные валики до получения плоской, гладкой поверхности и замерить твердость наплавки в 7-8 точках.

4.Результаты замеров занести в таблицу 1.

3.Обработка результатов

1.Методом математической статистики определить истинное значение

твердости наплавленного металла HRCj следующим образом:

Для этого:

1) Определить среднее значение твердости для каждого слоя:

6

где Xij значение твердости для i-го замера в j-м слое;

n– число замеров твердости.

2)Определить среднее квадратичное отклонение значения твердости для каждого слоя:

3) Определить значение доверительного интервала твердости для каждого слоя:

X j S j t табл,

где t n1 – табличное значение коэффициента Стьюдента в зависимости от уровня значимости α и числа степеней свободы (n-1).

Для облегчения и наглядности проведения расчетов данные заносить во вспомогательную таблицу 2.

Таблица 2

Вспомогательная таблица для определения истинного значения твердости

Примечание. Звездочками отмечены ячейки таблицы, в которых проставляются среднее

и суммарное значения.

7

По результатам проведенных опытов и последующих расчетов построить график зависимости твердости от количества наплавленных слоев HRC = f(n).

4. Содержание отчета

Отчет должен содержать описание методики проведения опытов и их результаты в виде заполненных таблиц и графика, выводы и объяснения полученных результатов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Исследование зависимости прочности сцепления покрытия с основой от качества подготовки поверхности основы

при газопламенном напылении

Работа рассчитана на 4 часа.

1. Общая информация

Одним из способов восстановления и упрочнения изношенных металлических поверхностей является газопламенное напыление,

заключающееся в нагреве напыляемых материалов газовым пламенем и в нанесении их на восстанавливаемую поверхность струей сжатого газа. Для напыления применяются порошки, проволоки и гибкие шнуровые материалы.

Формирование покрытия происходит за счет физического контакта оплавленных теплотой пламени, которое образуется при сгорании смеси горючего газа с кислородом, и ускоренных потоком сжатого газа частиц напыляемого материала с неровностями поверхности основы.

Одним из основных показателей качества сформированного покрытия является надежное сцепление с поверхностью основы, к подготовке которой предъявляются особые требования. Восстанавливаемая поверхность должна быть очищена от различных загрязнений и иметь достаточную шероховатость для обеспечения надежного зацепления ударяющихся об нее частиц напыляемого материала.

8

Лабораторная работа направлена на определение влияния подготовки поверхности основы на прочность сцепления напыляемого покрытия.

Работа выполняется с использованием специализированных образцов для определения прочности сцепления напыляемого материала с основой на срез. В качестве напыляемого применяется гибкий шнуровой материал Сфекорд-Экзо №15, при нанесении которого получается композиционное покрытие на основе

Ni, Cr, В, Si, Al. Для нанесения покрытий используется многофункциональная установка газопламенного напыления «Техникорд ТОП-ЖЕТ/2». В качестве измерительного оборудования – разрывная машина Р-20.

2.Порядок выполнения работы

1.Подготовить поверхности девяти специализированных образцов к напылению следующим образом:

-произвести обезжиривание отполированной поверхности трех образцов Уайт спиритом;

-произвести пескоструйную обработку трех образцов без обезжиривания;

-произвести пескоструйную обработку и обезжиривание остальных трех образцов.

2.На подготовленные образцы нанести покрытие, используя установку газопламенного напыления и гибкий шнуровой материал. Толщина покрытия должна составлять 3…4 мм.

3.Измерить прочность сцепления покрытия с основой, приложив растягивающую нагрузку на разрывной машине Р-20.

4.Результаты замеров занести в таблицу.