ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАПЛАВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

PROSPECTS FOR THE USE OF AUTOMATIC WELDING TO IMPROVE WEAR RESISTANCE OF WOODWORKING EQUIPMENT PARTS

 

Памфилов Е.А., Грядунов С.С., Прозоров Я.С. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

Шпаков А.В. (БГТУ, г. Брянск, РФ)

Pamfilov E.A., Gryadunov S.S., Prozorov Y.S. (BGITA, g. Bryansk, RF)

Shpakov A.V. (BGTU, g. Bryansk, RF)

 

В статье проведен анализ применения различных методов наплавки для восстановления деталей деревообрабатывающего оборудования. Предложена технология восстановления деталей стружечных станков.

This article is devoted to the investigations in wear resistance for flaker’s details. The main wear mechanisms for knife shafts are considered here. The various methods are proposed to increase wear resistance.  Selected optimal technology ensures a longevity of the flaker’s knife shafts.

 

Ключевые слова: наплавка, порошковая проволока, флюс 

Key words: welding, flux-cored wire, flux

 

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике наиболее распространена однодуговая автоматическая наплавка под слоем флюса, при этом для уменьшения доли основного металла в наносимом слое, наплавку желательно выполнить многослойной, учитывая, что требуемый состав металла устанавливается обычно с третьего слоя.

Использование автоматической наплавки под слоем флюса порошковой и сплошной проволокой позволяет обеспечить высокую производительность и улучшить качество наплавленных изделий. Повышение производительности достигается в основном за счет увеличения силы сварочного тока, а также обеспечения непрерывности процесса. Однако увеличение силы тока сопровождается увеличением глубины расплавления и ростом доли основного металла в наплавленном слое, что снижает его эксплуатационные характеристики.

Такой способ наплавки может использоваться для деталей различных видов оборудования, где наплавленный слой должен соответствовать по своим физико-химическим характеристикам высокохромистым ледебуритным сталям типа Х12, хромовольфрамовой стали марки ЗХ2В8, либо высокомарганцовым аустенитным сталям Г13Л и другим аналогичных материалам. Рассматриваемый способ рационально применять при больших объемах наплавки на прямолинейных участках детали или на деталях, имеющих поверхности вращения большого диаметра.

При автоматической наплавке преимущественное применение получили проволочные электродыехнология выполнения наплавки самозащитной порошковой проволокой в основном ничем не отличается от технологии наплав­ки в углекислом газе. Открытая дуга дает возможность точно направлять электрод, наблюдать за процессом формирования на­плавляемого слоя, что имеет большое значение при наплавке деталей сложной формы. Одним из преимуществ этого способа является применение менее сложной аппаратуры по сравнению с аппаратурой, применяемой при наплавке под флюсом и защитном газе, а также возможность выполнять наплавочные работы на открытом воздухе. Увеличивается производительность по сравне­нию с наплавкой под флюсом и в защитных газах, снижается себестоимость наплавляемого металла, более эффективно использование порошковой проволоки и лент с внутренней защитой (флюсом).

Исходя из своих возможностей автоматическая наплавка может использоваться при восстановлении деталей средних и крупных размеров (катки, колёса, валы и т.д.). Однако осуществлять наплавку на восстанавливаемые детали размерами менее 50-100 мм достаточно сложно. Это связано с тем, что сыпучий флюс не может удерживаться на поверхности детали. Кроме того, детали  подвергаются чрезмерному нагреву, что приводит к их короблению. Такие детали целесообразней упрочнять и восстанавливать вибродуговой наплавкой с применением порошковой проволоки.

Исходя из вышеизложенного, нами рассматривается использование автоматической наплавки для упрочнения и реновации деталей оборудования для производства технологической стружки, используемой в производстве древесных композиционных материалов. Эти детали интенсивно изнашиваются в процессе эксплуатации, что резко снижает необходимый срок их службы и возникает необходимость восстановления.

Существует  несколько основных методик организации наплавочных работ.  Для наплавки деталей под слоем флюса выпускаются наплавочные головки различных конструкций. Основные части наплавочной головки - механизм подачи проволоки с редуктором для изменения скорости её подачи, бункер для флюса с флюсопроводом и специальный мундштук для проволоки. Наплавочную головку укрепляют изолированно на суппорте токарного станка, снабжённого редуктором для изменения часты вращения детали под от 0,29 до 4 об/мин. Электродная проволока сматывается с кассеты, а флюс под действием собственного веса подаётся на бункера. Для питания дуги используется источник постоянного тока. Переменным током пользуются сравнительно редко. При колебаниях напряжения переменного тока в сети дуга менее устойчива, вследствие чего получается неровный наплавленный слой. ”Минус” источника тока соединяется с массой станка, “плюс” с электродной проволокой. Для автоматического управления процессом (подача проволоки, включения станка и источника тока) предназначен аппаратный ящикок поступает к детали через медно – графитные щётки и кольцевую медную шину, закреплённую на патроне станка. Метал наплавляют при продольном перемещении суппорта с наплавочной головкой. Для наплавки деталей применяются наплавочные автоматы А-384Н, А-384 и др. Основные части наплавочной головки – механизм подачи проволоки с редуктором для изменения скорости её подачи, бункер для флюса с флюсопроводом и специальный мундштук для проволоки.

Авторами разработана методика упрочняющей обработки деталей узлов трения стружечных станков[1].

На подготовительном этапе необходимо произвести демонтаж вала и разбор ножевого узла. При этом при реновации изношенного оборудования следует проводить моечные операции. Мойку деталей проводят в погружной моечной машине тупикового типа в 12%-ом растворе каустической соды. Для неизношенного (нового) оборудования моечные операции, как правило, не применяются.

Далее проводится механическая обработка деталей на токарном или фрезерном станках, сводящаяся к формированию поверхностных характеристик, обеспечивающих необходимое сцепление наплавленного слоя с материалом заготовки. При этом получаемые размеры должны обеспечивать нанесение упрочняющего слоя толщиной 6-8 мм и исключить (при реновации) сохранение ранее сформировавшихся при эксплуатации следов износа.

Наплавочные работы проводят отдельно для негабаритных деталей стружечных станков (клинья, прижимные планки, ножедержатели) и ножевого вала. Для этого вместо ножей в вал устанавливается медная полоса сплошной длины, выступающая над поверхностью вала на 5—6 мм и толщиной около 4 мм. Медная полоса способствует удержанию расплавленного металла за счет  быстрого теплоотвода. Ножевой вал устанавливается на приспособлении, состоящем из  сваренной из уголка 75—90 мм рамы, на которой имеются две опорные стойки, расположенные между собой на расстоянии подшипниковых мест детали. Опорные стойки должны иметь небольшие углубления для вала, давая возможность производить поворачивание вала вокруг оси. Высота приспособления должна быть не более 450 мм, так как при установке на приспособление ножевого вала высота поверхности вала находится в удобном положении для электросварщика.

Процесс выполняется поэтапно: вначале наплавляют кромки ножевых впадин, затем при их поднятии обрабатывают всю поверхность между пазами вала. Наплавку ведут таким образом, чтобы после ее окончания поверхность одного промежутка междуножевого пространства вала оборачивалась на 180° и наплавка проводилась на  противоположной поверхности его. Наплавленный шов должен быть без подрезов, непроваров, кратеров и наплывов. После каждого прохода и наложения шов проковывают, удаляя шлак.

Для наплавки ножедержателей, клиньев и прижимных планок используются медные пластины (подкладки), равные по длине рабочей части деталей. Устройство, состоящее из пневмоцилиндра и рычажного усилительного механизма, прижимает детали к подкладкам, обеспечивая надежный контакт для подвода тока и отвода тепла, удерживая детали в зажатом состоянии и уменьшая деформацию в процессе наплавки. Наплавку ведут заподлицо с пластинами, рассчитанными заранее по высоте на припуск для планируемой механической обработки. При этом детали с пластинами устанавливаются таким образом, чтобы наплавляемая поверхность была строго горизонтальна, во избежание стекания наплавленного металла.

Наплавочные работы осуществляют порошковой проволокой предложенного состава с внутренней защитой с помощью специального стенда, состоящего из универсального сварочного инвертора Kemmpi PS-5000, проволокоподающей установки FU-30 и осциллятора TU-50. Режим наплавки: сила тока I= 850-900А, напряжение U = 40-47 В и скорость подачи V = 15-30 м/ч.

После окончания наплавки вал и детали остывают при температуре окружающей среды. Затем вал протачивается под рабочий диаметр и фрезеруется для выравнивания кромки. Ножедержатели, клинья и прижимные планки обрабатывают на фрезерном станке. Проводимая механическая обработка должна обеспечивать достижение необходимой точности и погрешностей формы, а также шероховатости Ra не выше 6.4 мкм. Примеры упрочненных деталей представлены на рисунке 1.

 

Рисунок 1- Восстановленный и изношенный ножедержатели стружечного станка ДС-8

 

Результаты проведенных в работе исследований  реализованы  в  производственных  условиях  на  ОАО  «Дятьково ДОЗ». Установленный технико-экономический эффект  подтверждает обоснованность использования деталей с нанесенной поверхностью повышенной износостойкости в узлах оборудования для производства стружки.

 

Список использованных источников

1.      Памфилов, Е.А. Повышение износостойкости деталей  оборудования для производства древесных композиционных материалов / Е.А.Памфилов, С.С.Грядунов, Я.С.Прозоров // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – Самара, 2011. – Том 13.- Выпуск  4(3). – С.842-846.