РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ЕКСПЕРИМЕНТІВ
2.1. Етапи експериментальних досліджень
На першому етапі було проаналізовано літературні дані про методи зміцнення та відновлення деталей, виявлено доцільність використання електроконтактного нагріву при відновленні та зміцненні деталей порошковими матеріалами.
На другому етапі теоретично та експериментально досліджувалися особливості розподілення температури, електричного опору, пористості, тиску по перерізу електрода в момент нанесення покриття. Теоретично було розроблено механізм ущільнення порошкового шару, розраховано геометричні параметри інструменту, що забезпечують якісне формування покриття.
На третьому етапі було вибране обладнання і матеріали для проведення експериментальних досліджень, розроблено і виготовлено електрод із спеціальною робочою частиною, а також пристрій і інструмент для обробки нанесеного покриття.
На четвертому етапі було вибрано режими процесу наварювання, що відповідають порошковим матеріалам, було вибрано оптимальну величину тиску, струму наварювання, а також геометричні параметри контактної поверхні електроду.
На п'ятому етапі досліджувалися кількісні характеристики якості покрить, одержаних за технологією, що пропонується, вивчалися фізико-механічні властивості покрить, аналізувалася мікроструктура та геометрія поверхні. При дослідженні властивостей покрить були використані стандартні методики визначення щільності, твердості, міцності зчеплення, а також методики вимірювання тиску в порошковому шарі.
2.2. Експериментальні установки, оснастка, дослідні зразки, інструмент
При нанесенні покриття електроконтактним наварюванням за традиційною технологією та технологією, що пропонується, були використані рельєфна контактна машина МР-2518 - при нанесенні покриття точковим електродом, та установка для контактного наплавлення 011-1-12Н ПС - для випадку нанесення покриття електродом-роликом.
Машина типу МР-2518 призначена для електроконтактного рельєфного зварювання деталей з вуглецевої сталі. Машина складається з корпуса, на якому змонтовані: пневматичний привід, пневматичний пристрій, система охолодження, струмопідвод, зварювальний трансформатор і електричний пристрій.
Корпус є основною несучою конструкцією машини. На ньому встановлений пневматичний привід, що вертикально переміщує верхню контактну плиту, а також кронштейн який утримує нижню контактну плиту. Основними елементами електричного пристрою є: зварювальний трансформатор, автоматичний вимикач, регулятор часу, пульт керування, кнопкові пости, тиристорний контактор, панель апаратури. Всі ці елементи влаштовані в корпус машини. Система охолодження розташована всередині корпуса і на задній стінці.
Принцип дії машини полягає в тому, що зварювання здійснюється стиском деталей (або у випадку електронтактного наварювання порошкових матеріалів - стиском порошкової формовки на поверхні деталі), нагрітих шляхом проходження через них зварювального струму. Робота машини починається з одночасного натиснення на кнопкові пости, розташовані на бокових плоскостях нижнього кронштейну, після встановлення деталей, що зварюються між контактними плитами (електродами).
З цього моменту автоматично у визначеній послідовності і в задані по тривалості відрізки часу здійснюються окремі операції циклу зварювання (наварювання), а саме:
- стиск деталей між контактними плитами (електродами) машини;
- проходження електричного струму через стиснуті деталі (нагрів деталей або порошкового шару до пластичного стану);
- витримка деталей у стиснутому стані при вимкнутому струмі (охолодження);
- розкриття контактних плит (електродів) і знімання або переміщення деталі.
Пневматичний привід переміщує переміщає верхню контактну плиту і стискує деталі, що зварюються, створюючи при цьому необхідні зусилля. Величина тиску стисненого повітря визначалася за манометром ОБМ-1-160, встановленому на машині. Залежність зусилля на електроді від тиску повітря представлена в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Залежність зусилля на електроді від тиску повітря
Показання манометра, кг/см?Зусилля на електроді, кг Показання манометра, кг/см? Зусилля на електроді, кг11353,54721,5202454022704,56072,5338567534055,5675
Електричний пристрій забезпечує підведення електричної енергії до машини і здійснює керування її роботою. Принципова електрична схема і електрична схема з?єднань приведені на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Принципова електрична схема з'єднань:
1 - джерело струму; 2 - трансформатор; 3 - електрод;
4 - порошок; 5 - деталь.
Напруга з мережі подається і знімається автоматично вимикачем на однофазний зварювальний трансформатор і на тиристорний контактор. При натисненні на кнопкові пости включається регулятор часу, за допомогою якого здійснюється визначена послідовність і тривалість операцій циклу зварювання.
Регулювання величини вторинної напруги трансформатора в межах 3,2...6,4 В здійснювалася перемикачем ступенів потужності (здійснюється зміною числа увімкнених в мережу витків первинної обмотки за допомогою перемикача). Величина струму наварювання регіструвалася осцилографом Н071.1. Тарування кривої струму виконувалася шляхом прямого вимірювання амплітудного значення струму в імпульсі за допомогою електронного амперметра АСЦ-1М. Тривалість імпульсу струму контролювалася відмітником часу осцилографа при запису струму і регулювалася за допомогою регулятора часу РВИ-80ТУХЛ4.
Таблиця 2.2
Технічні характеристики рельєфної машини МР 2518
Найменування параметру НормаНомінальний зварювальний струм, А 25000Максимальний вторинний струм короткого замикання, А 28000Номінальна потужність, що споживається, кВА 160Регулювання зварювального струму змішанеЧисло ступенів регулювання 6Номінальне зусилля стиску, Н 1600Мінімальне зусилля сти