[go: up one dir, main page]

RU2356708C1 - Method for high speed argon-arc welding of cylindrical parts - Google Patents

Method for high speed argon-arc welding of cylindrical parts Download PDF

Info

Publication number
RU2356708C1
RU2356708C1 RU2008111412/02A RU2008111412A RU2356708C1 RU 2356708 C1 RU2356708 C1 RU 2356708C1 RU 2008111412/02 A RU2008111412/02 A RU 2008111412/02A RU 2008111412 A RU2008111412 A RU 2008111412A RU 2356708 C1 RU2356708 C1 RU 2356708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
additive
axis
rotation
surfacing
arc
Prior art date
Application number
RU2008111412/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нематулла Машрабов (RU)
Нематулла Машрабов
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный агроинженерный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный агроинженерный университет" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный агроинженерный университет"
Priority to RU2008111412/02A priority Critical patent/RU2356708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2356708C1 publication Critical patent/RU2356708C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention may be used in manufacture and repair of machine cylindrical parts, for instance in worn out shafts, for instance for application of special alloys on shaft journals. Surface of rotary part is heated by electric arc to condition close to melting. Filler wire, end of which has shape of cone, is oriented with its longitudinal axis relative to axis of part rotation at the angle and is supplied to zone of arc burning with permanent axial force. Filler is rotated under condition of match between vector of cone base circular speed and vector of part generatrix circular speed. Filler wire is supplied with the speed that is 1.15…1.25 times more than the rate of its melting. Tungsten electrode relative to axis of wire rotation is diverged in plane that is perpendicular to axis of rotation for 24…28° to the side that is opposite to part rotation, and also for 16…18° in direction of welding. Arc capacity is increased simultaneously with connection of line feed.
EFFECT: invention makes it possible to produce welded layers with thickness of 0,3…0,6 mm, allowance for further treatment within the limits of 0,1…0,12 mm per side, at that savings of filler material make 30…40%.
4 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению и ремонту деталей машин, а именно к способам автоматической аргонно-дуговой наплавки поверхности деталей, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей цилиндрических деталей, а также для придания поверхности детали особых физико-механических свойств при их изготовлении.The invention relates to the manufacture and repair of machine parts, and in particular to methods of automatic argon-arc surfacing of the surface of parts, and can be used to restore worn surfaces of cylindrical parts, as well as to give the surface of the part special physical and mechanical properties in their manufacture.

Большинство деталей двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий современных сельскохозяйственных машин имеют износы в пределах 0,1…0,3 мм, их доля достигает до 64%. Для ремонта этих деталей применяются различные способы электродуговой наплавки, которые в реальных условиях производства не позволяют получить толщину наплавки менее 1 мм на сторону. При дальнейшей механической обработке до 80% наплавленного металла переводится в стружку. Для экономного расходования наплавленного металла с учетом последующей механической обработки необходимо наплавлять слой толщиной 0,3…0,6 мм.Most parts of internal combustion engines and transmissions of modern agricultural machines have wear within 0.1 ... 0.3 mm, their share reaches up to 64%. To repair these parts, various methods of electric arc surfacing are used, which in real production conditions do not allow to obtain a surfacing thickness of less than 1 mm per side. With further machining, up to 80% of the deposited metal is converted to shavings. For economical consumption of the deposited metal, taking into account subsequent mechanical processing, it is necessary to deposit a layer with a thickness of 0.3 ... 0.6 mm.

Известен способ наплавки, например, в среде защитных газов неплавящимся электродом [Петров Г.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов. - М.: Высшая школа, 1977, стр.28, рис.1.13б], при котором зажигают дугу между неплавящимся электродом и деталью, а присадочную проволоку подают в дугу или сварочную ванну, образующуюся на детали.A known method of surfacing, for example, in a protective gas environment non-consumable electrode [Petrov G.L., Tumarev A.S. Theory of welding processes. - M .: Higher school, 1977, p. 28, fig. 1.13b], in which the arc between the non-consumable electrode and the part is ignited, and the filler wire is fed into the arc or weld pool formed on the part.

Недостатком этого способа является то, что толщина наплавки составляет более 1 мм, кроме этого процесс обладает очень малой производительностью по площади поверхности, наплавляемой в единицу времени (около 20…30 мм2/c).The disadvantage of this method is that the thickness of the surfacing is more than 1 mm, in addition, the process has a very low productivity on the surface area deposited per unit time (about 20 ... 30 mm 2 / s).

Известен способ электродуговой наплавки цилиндрических деталей [А.С. №599935. М. Кл.2 В23К 9/04. Способ электродуговой наплавки. Опубл. в БИ, 1978, №12], при котором наплавляемая деталь вращается с повышенной скоростью 150…300 мм/с, а по касательной к поверхности автоматически подается электродная проволока. Непосредственно за зоной горения дуги к детали с небольшим усилием прижимается формирующий ролик, вращающийся от трения о деталь. Капли металла, образующиеся на конце электрода при горении дуги, сбрасываются на ролик, которым переносятся на поверхность детали и формируются роликом в тонкий слой. Способ дает повышенную производительность относительно аналогов, малую зону термического влияния на деталь (около 0,3 мм) и удовлетворяющую производство толщину наплавки - 0,5 мм.A known method of electric arc welding of cylindrical parts [A.S. No. 599935. M. Cl. 2 B23K 9/04. The method of electric arc surfacing. Publ. in BI, 1978, No. 12], in which the deposited part rotates at an increased speed of 150 ... 300 mm / s, and the electrode wire is automatically fed along the tangent to the surface. Directly behind the arc burning zone, a forming roller is pressed against the part with little effort, rotating from friction against the part. Drops of metal formed at the end of the electrode during arc burning are dumped onto the roller, which are transferred to the surface of the part and are formed into a thin layer by the roller. The method provides increased productivity relative to analogs, a small zone of thermal influence on the part (about 0.3 mm) and a surfacing thickness satisfying production of 0.5 mm.

Этот способ обладает следующими недостатками. Наплавляемые валики имеют подрез (резкий переход наплавляемого валика к поверхности детали), что приводит к образованию большого количества пор и раковин в зоне сплавления соседних валиков.This method has the following disadvantages. The deposited rollers have an undercut (a sharp transition of the deposited roller to the surface of the part), which leads to the formation of a large number of pores and shells in the fusion zone of adjacent rollers.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ [Пат. №2211123, МПК7 В23К 9/04, 9/167. Способ высокоскоростной аргонно-дуговой наплавки цилиндрических деталей. Бюл. №24, 2003], при котором поверхность вращающейся детали разогревают электрической дугой до состояния, близкого к плавлению, при этом в контакт с поверхностью детали приводят присадку, которую подают с постоянным осевым усилием в зону горения дуги, вращая присадку вокруг ее оси, а торцу присадки предварительно придают форму конуса с углом при вершине, равным 150…176°, присадку ориентируют продольной осью относительно оси вращения детали под углом 75…88°, совмещая образующую последней с образующей конуса присадки, и разогревают конец присадки до пластического состояния, а присадку вращают с условием совпадения вектора окружной скорости основания конуса по величине и направлению с вектором окружной скорости образующей детали, причем линию действия векторов окружных скоростей присадки и детали в точке их совпадения совмещают с плоскостью, перпендикулярной оси детали и проходящей через образующую вольфрамового электрода со стороны наплавляемого слоя.Closest to the technical nature of the proposed method is a method [Pat. No. 2211123, IPC 7 V23K 9/04, 9/167. Method for high-speed argon-arc surfacing of cylindrical parts. Bull. No. 24, 2003], in which the surface of the rotating part is heated by an electric arc to a state close to melting, while an additive is brought into contact with the surface of the part, which is fed with constant axial force into the arc burning zone, rotating the additive around its axis, and the end additives pre-shape the cone with an angle at the apex equal to 150 ... 176 °, the additive is oriented with the longitudinal axis relative to the axis of rotation of the part at an angle of 75 ... 88 °, combining the generatrix of the latter with the generatrix of the additive cone, and heat up the end of the additive to p of the elastic state, and the additive is rotated with the condition that the vector of the peripheral velocity of the base of the cone coincides in magnitude and direction with the vector of the peripheral speed of the forming part, and the line of action of the vectors of the peripheral velocities of the additive and the part at the point of coincidence is combined with a plane perpendicular to the axis of the part and passing through the tungsten generatrix electrode from the side of the deposited layer.

Недостатком этого способа является то, что при малой толщине наплавки, высокой скорости и производительности гребнистость остается высокой.The disadvantage of this method is that with a small thickness of surfacing, high speed and productivity, the combing remains high.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса наплавки путем обеспечения оптимальной толщины наплавки, уменьшения гребнистости наплавленного слоя при сохранении высокой производительности процесса и высокого качества слоя.The aim of the invention is to increase the efficiency of the surfacing process by ensuring the optimal thickness of the surfacing, reducing the combing of the deposited layer while maintaining high productivity and high quality layer.

Как и в способе-прототипе, поверхность вращающейся с повышенной скоростью детали разогревают электрической дугой до состояния, близкого к плавлению, при этом в контакт с поверхностью детали приводят присадку, которую подают с постоянным осевым усилием в зону горения дуги, вращая присадку вокруг ее оси, а торцу присадки предварительно придают форму конуса с углом при вершине 150…176°, присадку ориентируют продольной осью относительно оси вращения детали под углом 75…88°, совмещая образующую последней с образующей конуса присадки, и разогревают конец присадки до пластического состояния, а присадку вращают с условием совпадения вектора окружной скорости основания конуса по величине и направлению с вектором окружной скорости образующей детали, причем линию действия векторов окружных скоростей присадки и детали в точке их совпадения совмещают с плоскостью, перпендикулярной оси детали и проходящей через образующую вольфрамового электрода со стороны наплавляемого слоя.As in the prototype method, the surface of a part rotating at an increased speed is heated by an electric arc to a state close to melting, while an additive is brought into contact with the surface of the part, which is fed with constant axial force into the arc burning zone, rotating the additive around its axis, and the end face of the additive is preliminarily shaped into a cone with an apex angle of 150 ... 176 °, the additive is oriented with its longitudinal axis relative to the axis of rotation of the part at an angle of 75 ... 88 °, combining the generatrix of the latter with the generatrix of the additive cone, and heating the end of the additive to a plastic state, and the additive is rotated with the condition that the vector of the peripheral velocity of the base of the cone coincides in magnitude and direction with the vector of the peripheral speed of the forming part, and the line of action of the vectors of the peripheral velocities of the additive and the part at the point of coincidence is combined with a plane perpendicular to the axis of the part and passing through the generatrix of the tungsten electrode from the side of the deposited layer.

Согласно изобретению в заявляемом способе наплавки поставленная цель достигается тем, что проволоку подают со скоростью в 1,15…1,25 раза больше скорости ее плавления, электрод относительно оси вращения проволоки отклоняют в плоскости, перпендикулярной оси вращения, на 24…28° в сторону, противоположную вращению детали, а также на 16…18° по направлению наплавки, одновременно с включением продольной подачи увеличивают мощность дуги.According to the invention, in the inventive welding method, the goal is achieved in that the wire is fed at a speed of 1.15 ... 1.25 times its melting speed, the electrode relative to the axis of rotation of the wire is deflected in a plane perpendicular to the axis of rotation, 24 ... 28 ° to the side , opposite to the rotation of the part, as well as 16 ... 18 ° in the direction of surfacing, simultaneously with the inclusion of the longitudinal feed increase the arc power.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ высокоскоростной аргонно-дуговой наплавки цилиндрических деталей отличается наличием новых признаков:Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method of high-speed argon-arc surfacing of cylindrical parts is characterized by the presence of new features:

- проволоку подают со скоростью в 1,15…1,25 раза больше скорости ее плавления,- the wire is fed at a speed of 1.15 ... 1.25 times the speed of its melting,

- электрод относительно оси вращения проволоки отклоняется в плоскости, перпендикулярной оси вращения, на 24…28° в сторону, противоположной вращения детали, а также на 16…18° по направлению наплавки;- the electrode relative to the axis of rotation of the wire is deflected in a plane perpendicular to the axis of rotation, 24 ... 28 ° in the direction opposite to the rotation of the part, as well as 16 ... 18 ° in the direction of surfacing;

- одновременно с включением продольной подачи увеличивают мощность дуги.- simultaneously with the inclusion of the longitudinal feed increase the power of the arc.

При анализе патентной и технической литературы заявитель не обнаружил другого тождественного и эквивалентного заявляемому способу технического решения и, поэтому, полагает, что предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности «новизна». Кроме того, совокупность существенных признаков и достигаемый результат явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию «изобретательский уровень».When analyzing the patent and technical literature, the applicant did not find another identical and equivalent to the claimed method of technical solution and, therefore, believes that the invention meets the eligibility criteria of "novelty." In addition, the set of essential features and the achieved result do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the solution meets the criterion of "inventive step".

Заявляемый способ высокоскоростной аргонно-дуговой наплавки цилиндрических деталей иллюстрируется фиг.1, 2, 3, 4.The inventive method of high-speed argon-arc surfacing of cylindrical parts is illustrated in figures 1, 2, 3, 4.

Первым отличительным признаком изобретения является то, что скорость подачи проволоки больше скорости ее плавления. В технических требованиях на изготовление и восстановление деталей приводятся допускаемые значения овальности, конусности, прогиба на изношенных деталях, эти данные увеличиваются в несколько раз, а также, учитывая большую линейную скорость процесса, увеличение скорости подачи присадочной проволоки увеличивает быстродействие, следовательно, проволока постоянно контактирует с поверхностью наплавляемой детали, что является одним из основных условий стабильного протекания процесса высокоскоростной аргонно-дуговой наплавки (ВАН). При скорости подачи проволоки меньше скорости ее плавления процесс не идет, когда они равны - процесс нестабилен, слой получается с пропусками и пробелами, что приводит к большой гребнистости. Скорость подачи проволоки больше в 1,15…1,25 раза скорости ее плавления, эти пределы установлены экспериментально. При скорости подачи меньшей, чем в 1,15 раза, происходит ухудшение качества наплавленной поверхности. При свыше 1,25 раз также ухудшается формирование валика - увеличивается его гребнистость, а также нарушается продольная устойчивость присадочной проволоки на вылете и ухудшается стабильность процесса, а с другой стороны, снижается срок службы канала для подачи проволоки мундштука и проволокооподающего устройство в целом. При такой скорости подачи подающие ролики устройства начинают сильно нагреваться, так как происходит интенсивное проскальзывание вращающейся проволоки в точке контакта с поверхностью роликов.The first distinguishing feature of the invention is that the wire feed speed is greater than its melting speed. In the technical requirements for the manufacture and restoration of parts, allowable values of ovality, taper, deflection on worn parts are given, these data increase several times, and also, given the large linear speed of the process, an increase in the filing speed of the filler wire increases speed, therefore, the wire is constantly in contact with surface of the deposited part, which is one of the main conditions for the stable process of high-speed argon-arc surfacing (VAN). When the wire feed speed is less than its melting speed, the process does not go when they are equal - the process is unstable, the layer is obtained with gaps and spaces, which leads to large combing. The wire feed speed is 1.15 ... 1.25 times its melting speed, these limits are established experimentally. When the feed rate is less than 1.15 times, there is a deterioration in the quality of the deposited surface. At more than 1.25 times, the formation of the roller also deteriorates - its crestiness increases, and the longitudinal stability of the filler wire at the outset is violated and the process stability is impaired, and on the other hand, the service life of the channel for feeding the mouthpiece wire and the wire feeding device as a whole is reduced. At such a feed speed, the feed rollers of the device begin to heat up very much, since there is intense slipping of the rotating wire at the contact point with the surface of the rollers.

Вторым отличительным признаком способа наплавки детали является то, что электрод относительно оси вращения проволоки отклоняется в плоскости, перпендикулярной оси вращения, на 24…28° в сторону, противоположную вращению детали, а также на 16…18° по направлению наплавки (фиг.1).The second distinguishing feature of the method of surfacing a part is that the electrode relative to the axis of rotation of the wire deviates in a plane perpendicular to the axis of rotation, 24 ... 28 ° in the direction opposite to the rotation of the part, as well as 16 ... 18 ° in the direction of surfacing (figure 1) .

Используя при наплавке стандартную горелку для аргонной сварки, удалось получить некоторые качественные и количественные параметры процесса. Выяснили, что отклонения электрода в 2х плоскостях существенно влияет на процесс. В начале опыты проводились и оценивались по принципу «лучше-хуже». При установке угла γ равным 45° и более процесс наплавки не идет, так как дуга вытягивается в сторону вращения детали и в этом случае загорается между электродом и присадочной проволокой, вследствие чего основа детали не подплавляется. При уменьшении угла γ до 32° процесс наплавки идет нестабильно, так как использование стандартной горелки не позволяет уменьшить угол меньше 32°, поэтому спроектированы (до рабочих чертежей) и изготовлены три мундштуковых узла оригинальной конструкции (фиг.2), позволяющие изменить угол наклона γ на 4…6°, т.е. с начальным углом, равным соответственно 1й - 28°, 2ой - 24° и 3ий - 18°.Using a standard torch for argon welding during surfacing, it was possible to obtain some qualitative and quantitative process parameters. We found that the deviation of the electrode in 2 x planes significantly affects the process. At the beginning, experiments were carried out and evaluated on the basis of the “better-worse” principle. When the angle γ is set equal to 45 ° or more, the surfacing process does not proceed, since the arc is pulled in the direction of rotation of the part and in this case it lights up between the electrode and filler wire, as a result of which the base of the part is not fused. When reducing the angle γ to 32 °, the surfacing process is unstable, since the use of a standard torch does not allow reducing the angle less than 32 °, therefore, three mouthpiece assemblies of the original design were designed (before working drawings) (Fig. 2), allowing changing the inclination angle γ by 4 ... 6 °, i.e. with an initial angle of respectively 1 st - 28 °, 2nd - 24 ° and 3 rd - 18 °.

При изменении угла γ в пределах 28…32° процесс наплавки идет стабильно, наплавленный слой получается равномерным, но в начале процесса образуется капля металла значительной величины (диаметром до 6…8 мм), а при отключении источника питания происходит всплеск наплавляемого металла и образуется кратер на основе детали. При изменении угла γ в пределах 24…28° процесс наплавки проходит стабильно, поверхность наплавленных образцов получается равномерной. При угле γ=18…24° и менее процесс наплавки протекает нестабильно, наблюдается повышенный расход электрода. Дуга горит с характерным треском. Сплавление с основой детали полное, но поверхность наплавленного слоя повышенной гребнистости.When the angle γ varies within 28 ... 32 °, the surfacing process is stable, the deposited layer is uniform, but at the beginning of the process a drop of metal of a significant size is formed (up to 6 ... 8 mm in diameter), and when the power source is disconnected, the deposited metal bursts and a crater forms based on the details. When the angle γ varies within 24 ... 28 °, the surfacing process is stable, the surface of the deposited samples is uniform. At an angle γ = 18 ... 24 ° or less, the surfacing process is unstable, an increased electrode consumption is observed. The arc burns with a distinctive crack. Fusion with the base of the part is complete, but the surface of the deposited layer is of high combing.

Зона действия дуги на поверхности детали имеет форму эллипса, большая ось которого совпадает с направлением наплавки. При больших скоростях перемещения источника ширина (малая ось эллипса) уменьшается, что приводит к нестабильности процесса. Увеличение угла наклона β в сторону наплавки приводит к увеличению малой оси эллипса, более эффективному подогреву поверхности перед наплавкой, т.е. соблюдения условий нахождения проволоки в зоне действия дуги, точнее, на пятне нагрева. Значения этого угла β=16…18° (фиг.1) установлены экспериментально, при этом учитывались особенности конструкции мундштука, его охлаждение, подвод аргона и др. Таким образом, этот признак дает оптимальные условия формирования валика и обеспечивают равномерность последнего по толщине.The zone of action of the arc on the surface of the part has the shape of an ellipse, the large axis of which coincides with the direction of surfacing. At high speeds for moving the source, the width (the small axis of the ellipse) decreases, which leads to instability of the process. An increase in the inclination angle β to the side of surfacing leads to an increase in the small axis of the ellipse, more efficient heating of the surface before surfacing, i.e. compliance with the conditions of the wire in the arc zone, more precisely, on the heating spot. The values of this angle β = 16 ... 18 ° (Fig. 1) were established experimentally, while taking into account the design features of the mouthpiece, its cooling, supply of argon, etc. Thus, this feature gives optimal conditions for the formation of the roller and ensures the uniformity of the latter in thickness.

Третьим отличительным признаком наплавки является то, что одновременно с включением продольной подачи увеличивают мощность дуги, этот признак позволяет выдержать оптимальные тепловые условия при наплавке, т.к. при подаче присадочной проволоки в зону дуги происходит отток тепла в проволоку, снижается температура поверхности в зоне контакта, что приводит к нарушению температурного режима наплавки.The third distinguishing feature of surfacing is that simultaneously with the inclusion of the longitudinal feed, the arc power is increased, this feature allows you to withstand optimal thermal conditions during surfacing, because when filler wire is fed into the arc zone, heat is drawn into the wire, the surface temperature in the contact zone decreases, which leads to a violation of the temperature regime of surfacing.

При осуществлении процесса наплавки по предлагаемому способу наплавляемый валик получается небольшой толщины, сплошным, хорошо сплавленным с основой и предыдущим валиком. Микрообъемы наплавляемого металла кристаллизуются сразу после выхода из зоны действия дуги за счет теплоотвода в тело детали.When carrying out the welding process according to the proposed method, the weld bead is obtained of a small thickness, solid, well fused with the base and the previous bead. The microvolumes of the deposited metal crystallize immediately after leaving the arc zone due to heat removal to the body of the part.

Процесс наплавки протекает практически без образования брызг при правильно выбранном режиме наплавки, так как отсутствуют условия для образования брызг. Жидкий металл присадки покрывает основание конуса присадки очень тонким слоем и хорошо удерживается на присадке за счет сил поверхностного натяжения. Переход жидкого металла присадки на деталь происходит только в микрованне, где металл постоянно находится в жидком состоянии. Брызги возникают лишь при срыве процесса, например, при значительном биении поверхности детали и когда происходит периодический отрыв присадки от поверхности детали из-за несоблюдения скорости подачи проволоки и наплавки.The surfacing process proceeds practically without formation of splashes with the correctly selected deposition mode, since there are no conditions for the formation of splashes. The liquid metal of the additive covers the base of the cone of the additive with a very thin layer and holds well on the additive due to surface tension forces. The transition of the liquid metal additive to the part occurs only in the micro-bath, where the metal is constantly in the liquid state. Spray occurs only when the process is interrupted, for example, with a significant runout of the surface of the part and when the additive periodically breaks away from the surface of the part due to non-compliance with the wire feed speed and surfacing.

Возможность получения слоя небольшой толщины при высоком качестве слоя и полном сплавлении с металлом детали объясняется действием всего комплекса признаков формулы изобретения.The possibility of obtaining a layer of small thickness with high quality of the layer and full alloying with the metal of the part is explained by the action of the whole complex of features of the claims.

Способ высокоскоростной аргонно-дуговой наплавки цилиндрических деталей осуществляется с помощью установки (фиг.3 и 4).The method of high-speed argon-arc surfacing of cylindrical parts is carried out using the installation (Fig.3 and 4).

Установка для осуществления способа аргонно-дуговой наплавки цилиндрических деталей создана и работает (фиг.3 и 4). Принципиальная схема которой приведена на фиг.3. Наплавочный узел устройства - на фиг.4. Установка включает следующие основные механизмы: серийный токарно-винторезный станок 1, служащий для осуществления вращения детали 17 и обеспечения продольной подачи 12, с гидравлическим регулятором скорости 2; на суппорте 18 токарного станка 1 установлена наплавочная стойка 5. На стойке наплавочной 5 закреплены электродвигатель 9 с кассетой 8 присадочной проволоки 4, проволокоподающий механизм 7, устройство которого описано в патенте [Пат. №2266180 МПК7 В23К 9/12 Устройство для подачи вращающейся наплавочной проволоки. Бюл. №35, 2004], мундштук 6 с направляющим каналом для подачи присадочной проволоки и установленным на нем неплавящимся вольфрамовым электродом 19. Кроме этого, в комплект установки входят источник питания дуги 3, пульты управления 10, 11, трансформатор для подогрева присадочной проволоки 14, баллон с аргоном 15 и водяной насос 16 для охлаждения мундштука 6.Installation for implementing the method of argon-arc surfacing of cylindrical parts created and works (Fig.3 and 4). The schematic diagram of which is shown in Fig.3. The surfacing unit of the device is shown in Fig.4. The installation includes the following main mechanisms: serial screw-cutting lathe 1, which serves to rotate part 17 and provide longitudinal feed 12, with a hydraulic speed controller 2; on the support 18 of the lathe 1, a surfacing strut 5 is installed. On the surfacing strut 5, an electric motor 9 is fixed with a cassette 8 of filler wire 4, a wire feed mechanism 7, the device of which is described in the patent [Pat. No. 2266180 MPK 7 V23K 9/12 Device for supplying a rotating surfacing wire. Bull. No. 35, 2004], a mouthpiece 6 with a guide channel for supplying filler wire and a non-consumable tungsten electrode installed on it 19. In addition, the installation kit includes an arc power source 3, control panels 10, 11, a transformer for heating the filler wire 14, a cylinder with argon 15 and a water pump 16 for cooling the mouthpiece 6.

При наплавке вала из стали 45 диаметром 40 мм используются следующие установочные параметры (фиг.1): электрод вольфрамовый диаметром 4 мм (ЭВЛ (ГОСТ 23969-80), присадка-проволока Нп-65Г, диметром 2 мм, ток дуги 500 А, угол α=80°, вылет присадки 5 мм, межэлектродный зазор а=2 мм, зазор между электродом и проволокой В=2 мм, смещение с зенита С=2 мм, скорость подачи проволоки в 1,2 раза больше скорости ее плавления, электрод относительно оси вращения проволоки отклонен в плоскости перпендикулярной оси вращения на γ=24° в сторону, противоположную вращению детали, а также на β=18° по направлению наплавки.When welding a shaft of steel 45 with a diameter of 40 mm, the following settings are used (Fig. 1): tungsten electrode with a diameter of 4 mm (EVL (GOST 23969-80), filler wire Np-65G, 2 mm in diameter, arc current 500 A, angle α = 80 °, offset 5 mm, interelectrode gap a = 2 mm, gap between electrode and wire B = 2 mm, displacement from zenith C = 2 mm, wire feed speed 1.2 times its melting speed, electrode relative to the axis of rotation of the wire is deflected in the plane perpendicular to the axis of rotation by γ = 24 ° in the direction opposite to the rotation of the part, and t kzhe at β = 18 ° in the direction of welding.

Режим наплавки.Surfacing mode.

Частота вращения детали ωд=2,33 с-1, продольная подача 0,5 мм·об, частота вращения присадки ωпр=46,7с-1, осевое усилие F=20 H, напряжение U=13 B, ток J=450 А, расход аргона 7 л/мин, источник питания дуги ВДУ-1201.Part rotation frequency ω d = 2.33 s -1 , longitudinal feed 0.5 mm · rev, additive rotation frequency ω pr = 46.7 s -1 , axial force F = 20 H, voltage U = 13 V, current J = 450 A, argon consumption 7 l / min, arc power source VDU-1201.

Наплавка детали производится в следующем порядке.Part surfacing is performed in the following order.

Деталь закрепляется в центры токарного станка 1. Наплавочная головка (мундштук) 6 подводится к шейке детали 17, и производится настройка мундштука 6 и аргонно-дуговой горелки согласно установочным параметрам, приведенным выше. Перед началом процесса конец присадки 4 затачивается на конус под углом при вершине 150…176°, и присадка отводится от детали на расстояние 5…6 мм.The part is fixed to the centers of the lathe 1. The surfacing head (mouthpiece) 6 is fed to the neck of the part 17, and the mouthpiece 6 and the argon-arc torch are adjusted according to the settings given above. Before the start of the process, the end of the additive 4 is sharpened on a cone at an angle at the apex of 150 ... 176 °, and the additive is retracted from the part to a distance of 5 ... 6 mm.

Последовательность проведения процесса. Управление высокоскоростной аргонно-дуговой наплавкой производится оператором при использовании пульта 10 и 11. Включается вращение детали 17, подается аргон в мундштук 6, подается напряжение на электрод 17 и деталь через токоподвод 13, и зажигается дуга между вольфрамовым 19 электродом и деталью 17. При этом электрод относительно оси вращения проволоки отклонен в плоскости, перпендикулярной оси вращения, на γ=24…28° в сторону, противоположную вращению детали, а также на β=16…18° по направлению наплавки. Дуга зажигается с помощью осциллирующего напряжения [Пат. №39850, МПК7 В23К 9/12, 9/167. Устройство для возбуждения электрической дуги постоянного тока при сварке и наплавке в защитных газах. Бюл.№23, 2004] или путем короткого замыкания угольным стержнем межэлектродного зазора. Поверхность детали разогревается дугой в течение 4…6 с (более точно устанавливается согласно разработанной программе расчета «Расчет температурных полей в цилиндре при действии поверхностных тепловых источников, Тепло 4.0», Свид. о регистрации №9776). Включается вращение присадки и ее подача. При этом скорость подачи проволоки в 1,15…1,25 раза больше скорости ее плавления. При контактировании присадки с деталью присадка прижимается с постоянным усилием, и после разогрева конца присадки начинается выдавливание металла в основание конуса и образование на детали начального валика. Включается подача суппорта станка с закрепленной на суппорте наплавочной головкой с одновременной увеличением мощности дуги, и шейка наплавляется на всю длину. Окончание процесса наплавки производится общей кнопкой «стоп» (выключается: напряжения на дуге, подача аргона, привода станка, привода вращения и подачи проволоки).The sequence of the process. The high-speed argon-arc surfacing is controlled by the operator using the remote control 10 and 11. The part 17 is turned on, argon is supplied to the mouthpiece 6, voltage is supplied to the electrode 17 and the part through current lead 13, and the arc between the tungsten electrode 19 and part 17 is ignited. the electrode relative to the axis of rotation of the wire is deflected in the plane perpendicular to the axis of rotation by γ = 24 ... 28 ° in the direction opposite to the rotation of the part, and also by β = 16 ... 18 ° in the direction of surfacing. The arc is ignited using an oscillating voltage [Pat. No. 39850, IPC 7 V23K 9/12, 9/167. A device for exciting a direct current electric arc during welding and surfacing in shielding gases. Bull.№23, 2004] or by short circuiting with a carbon rod of the interelectrode gap. The surface of the part is heated by an arc for 4 ... 6 s (more accurately set according to the developed calculation program "Calculation of temperature fields in a cylinder under the action of surface heat sources, Heat 4.0", Registration certificate No. 9776). Turns on the rotation of the additive and its supply. In this case, the wire feed speed is 1.15 ... 1.25 times the rate of its melting. When the additive is in contact with the component, the additive is pressed with constant force, and after heating the end of the additive, metal is extruded into the base of the cone and an initial roll is formed on the part. The feed of the machine support is turned on with a welding head fixed to the support with a simultaneous increase in the arc power, and the neck is fused to its entire length. The surfacing process is completed by the common stop button (turns off: arc voltage, argon supply, machine drive, rotation drive and wire feed).

Указанный режим наплавки дает полное сплавление слоя с основой при толщине слоя 0,35 мм; время наплавки шейки длиной 25 мм приблизительно 24 с. Если присадку подогревать на вылете от дополнительного источника питания током J1=180 A при U1=4 B, то толщина наплавки увеличивается до 0,5 мм. Изменением значений U1 и J1 можно получить промежуточные значения толщины наплавки.The specified deposition mode gives complete fusion of the layer with the base with a layer thickness of 0.35 mm; a surfacing time of a neck length of 25 mm is approximately 24 s. If the additive is heated at the exit from an additional power source with a current of J 1 = 180 A at U 1 = 4 B, then the thickness of the deposit increases to 0.5 mm. By changing the values of U 1 and J 1 , intermediate values of the thickness of the surfacing can be obtained.

Предлагаемый способ наплавки дает минимальную шероховатость наплавленного слоя, что позволяет назначать припуск на последующую обработку (шлифование) в пределах 0,1…0,12 мм на сторону. При восстановлении деталей с малыми износами предлагаемый способ наплавки позволяет экономить присадочного металла 30-40% по сравнению со способом, принятым за прототип.The proposed method of surfacing gives the minimum roughness of the deposited layer, which allows you to assign an allowance for subsequent processing (grinding) in the range of 0.1 ... 0.12 mm per side. When restoring parts with low wear, the proposed method of surfacing saves filler metal 30-40% compared with the method adopted for the prototype.

Предлагаемый способ наплавки может быть использован в машиностроении, например, при изготовлении валов, когда поверхности шеек валов требуется придание особых свойств (высокой износостойкости, химической стойкости и др.). При этом предлагаемый способ наплавки экономически более эффективен по сравнению с известными способами наплавки или напылении металла даже при использовании дорогих присадочных материалов, так как предлагаемый способ наплавки дает малые толщины наплавки при сравнительно высокой производительности процесса.The proposed method of surfacing can be used in mechanical engineering, for example, in the manufacture of shafts, when the surface of the necks of the shafts requires imparting special properties (high wear resistance, chemical resistance, etc.). Moreover, the proposed method of surfacing is more cost-effective compared to the known methods of surfacing or spraying metal even when using expensive filler materials, since the proposed method of surfacing gives small thicknesses of surfacing with a relatively high productivity of the process.

Claims (1)

Способ высокоскоростной аргонно-дуговой наплавки цилиндрических деталей, при котором поверхность вращающейся детали разогревают электрической дугой до состояния, близкого к плавлению, при этом в контакт с поверхностью детали приводят присадку, которую подают с постоянным осевым усилием в зону горения дуги, вращая присадку вокруг ее оси, торцу присадки предварительно придают форму конуса с углом при вершине 150…176°, присадку ориентируют продольной осью относительно оси вращения детали под углом 75…88°, совмещая образующую последней с образующей конуса присадки, и разогревают конец присадки до пластического состояния, при этом присадку вращают с условием совпадения вектора окружной скорости основания конуса по величине и направлению с вектором окружной скорости образующей детали, а линию действия векторов окружных скоростей присадки и детали в точке их совпадения совмещают с плоскостью, перпендикулярной к оси детали и проходящей через образующую вольфрамового электрода со стороны наплавляемого слоя, отличающийся тем, что присадку подают со скоростью в 1,15…1,25 раза больше скорости ее плавления, вольфрамовый электрод относительно оси вращения присадки отклоняют в плоскости, перпендикулярной оси вращения, на 24…28° в сторону, противоположную вращению детали, а также на 16…18° по направлению наплавки, и одновременно с включением продольной подачи увеличивают мощность дуги. A method of high-speed argon-arc surfacing of cylindrical parts, in which the surface of the rotating part is heated by an electric arc to a state close to melting, while an additive is brought into contact with the surface of the part, which is fed with constant axial force into the arc burning zone, rotating the additive around its axis , the end face of the additive is pre-shaped as a cone with an angle at the apex of 150 ... 176 °, the additive is oriented with the longitudinal axis relative to the axis of rotation of the part at an angle of 75 ... 88 °, combining the generatrix of the latter with the sample of the additive cone, and the end of the additive is heated to a plastic state, while the additive is rotated with the condition that the circumferential velocity vector of the cone base coincides in magnitude and direction with the peripheral velocity vector of the forming part, and the line of action of the additive peripheral velocity vectors and the part at the point of their coincidence is combined with a plane perpendicular to the axis of the part and passing through the generatrix of the tungsten electrode from the side of the deposited layer, characterized in that the additive is fed at a speed of 1.15 ... 1.25 times greater higher than its melting rate, the tungsten electrode relative to the axis of rotation of the additive is deflected in the plane perpendicular to the axis of rotation, by 24 ... 28 ° in the direction opposite to the rotation of the part, as well as by 16 ... 18 ° in the direction of surfacing, and at the same time turning on the longitudinal feed, they increase the power arcs.
RU2008111412/02A 2008-03-24 2008-03-24 Method for high speed argon-arc welding of cylindrical parts RU2356708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008111412/02A RU2356708C1 (en) 2008-03-24 2008-03-24 Method for high speed argon-arc welding of cylindrical parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008111412/02A RU2356708C1 (en) 2008-03-24 2008-03-24 Method for high speed argon-arc welding of cylindrical parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2356708C1 true RU2356708C1 (en) 2009-05-27

Family

ID=41023340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008111412/02A RU2356708C1 (en) 2008-03-24 2008-03-24 Method for high speed argon-arc welding of cylindrical parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2356708C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10202810B2 (en) 2013-12-20 2019-02-12 Tuboscope Vetco (France) Sas Drill-string liner element furnished with an improved hardbanding layer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU599935A1 (en) * 1976-01-05 1978-03-30 Челябинский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства Electric arc built-up welding method
RU2053068C1 (en) * 1992-04-06 1996-01-27 Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе Process of arc overlaying in atmosphere of protective gases
RU2143962C1 (en) * 1997-03-25 2000-01-10 Шефель Владимир Викторович Method for restoring rolling surfaces by fusion
RU2211123C1 (en) * 2002-08-27 2003-08-27 Челябинский государственный агроинженерный университет Method for high-speed argon-arc surfacing of cylindrical parts

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU599935A1 (en) * 1976-01-05 1978-03-30 Челябинский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства Electric arc built-up welding method
RU2053068C1 (en) * 1992-04-06 1996-01-27 Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе Process of arc overlaying in atmosphere of protective gases
RU2143962C1 (en) * 1997-03-25 2000-01-10 Шефель Владимир Викторович Method for restoring rolling surfaces by fusion
RU2211123C1 (en) * 2002-08-27 2003-08-27 Челябинский государственный агроинженерный университет Method for high-speed argon-arc surfacing of cylindrical parts

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10202810B2 (en) 2013-12-20 2019-02-12 Tuboscope Vetco (France) Sas Drill-string liner element furnished with an improved hardbanding layer
RU2684265C1 (en) * 2013-12-20 2019-04-04 Валлурек Дриллинг Продактс Франс Drill string element having improved refill layer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9403233B2 (en) DC electrode negative rotating arc welding method and system
US20030222059A1 (en) High energy beam cladding
CN110144583A (en) A fast and efficient semiconductor laser cladding device with wide beam and adjustable powder feeding angle
CN110977109B (en) A GTAW welding system and welding method suitable for ultra-narrow gap
US6781083B1 (en) Weld overlay system
CN110923700A (en) Steel surface coating, preparation method and device
CN101508049A (en) Automatic building-up technique and device of shell copper alloy conduction band TIG
CN101391331A (en) Double-sided arc welding device and welding method based on welding wire shunting
US4647749A (en) Apparatus and method for weld cladding cylindrical objects
CN109483024A (en) A kind of large thick-wall structural member mixed gas protected consumable-electrode automatic welding method
RU2356708C1 (en) Method for high speed argon-arc welding of cylindrical parts
RU2211123C1 (en) Method for high-speed argon-arc surfacing of cylindrical parts
WO2003066233A1 (en) Method and spray gun for arc spraying
RU2380205C1 (en) Device for high-speed argon-arc build-up of cylindrical parts
RU2215624C1 (en) Method for high-speed electric-arc surfacing of cylindrical parts
US2818083A (en) Method of internally alloy coating tubular bodies
US20190056045A1 (en) Spiral banding
RU2640105C1 (en) Method of hybrid laser-arc welding
US6858813B1 (en) Weld overlay system
RU2815524C1 (en) Method of plasma welding and surfacing
RU2275997C2 (en) Automatic electric arc surfacing method for parts such as bodies of revolution
RU2053068C1 (en) Process of arc overlaying in atmosphere of protective gases
RU2200650C2 (en) Method for electric contact surfacing of parts
RU2648433C1 (en) Method of two-arc welding by coated electrodes
RU2815965C1 (en) Method of plasma surfacing and welding by combination of arcs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100325