Многоэлектродная наплавка

Наплавка деталей железнодорожного транспорта

Автосцепка С, А-3, изготовленная из сталей 20Л или 20ГЛ, работает в тяжелых условиях ударов и абразив­ного изнашивания. Если износ превышает допустимый, то происходит саморасцеп вагонов в пути, ЧіО приносит большие убытки железнодорожному транспорту. Во из­бежание этого авюсцепку и ее детали приходится систе­матически восстанавливать. Для этих целей можно использовать многоэлектродную наплавку.

Основными участками, подлежащими наплавке, являются зубья, замок, корпус и хвостовик. Наиболь­шие трудности для наплавки представляют большой и малый зубья, а также хвостовик из-за ограниченных размеров и сложной конфигурации. Наплавку ведут четырьмя электродными проволоками Св-Г2С диа­метром 3 мм. Ширина наплавляемого валика 35— 40 мм. Наплавку широких валиков выполняют за два прохида, узких за один проход путем отключения части проволок с помощью специального устройства на подающих валках. Для обеспечения доступа в стеснен­ные места наплавочная головка выполнена так, что мундштук, подающий проволоку, расположен горизон­тально. Для наплавки используют флюсы АН-60 и АН-348; вылет электродов 30—40 мм; скорость на­плавки 12,6 м/ч; подача электродов 90 м/ч; напряже­ние 32—34 В и сила тока наплавки 1 кА.

Установка для наплавки представляет собой метал­локонструкцию, по которой может перемещаться мани­пулятор с закрепленной автосцепкой. Манипулятор позволяет устанавливгть автосцепку в любое простран­ственное положение. Наплавочная головка размещена рядом с манипулятором на подвижной тележке и имеет возможность перемещения вдоль тележки с рабочей и маршевой скоростями. Рабочая скорость изменяется

с помощью сменных шестерен. Переход с рабочей ско­рости на маршевую осуществляется простым реверс рованием электродвигателя либо с помощью коробки передач. Изменение скорости реверсированием электро­двигателя просто и надежно, упрощает конструкцию и позволяет автоматизировать процесс путем постановки электрических переключателей. 1

При наплавке деталей автосцепки рассматривается ьопрос о применении сплав ив с твердостью до Н В 50 Это может усложнить обработку наплавленной поверх­ности для придания ей необходимой формы. Последнее обстоятельство снизит производительность труда и по­высит стоимость наплавленных деталей. Для устране­ния этого недостатка предложено обрабатывать поверх - ность, подлежащую наллавке, до нанесения износо­стойкого слоя, что позволит унифицировать размеры поверхности до наплавки и в процессе наплавки создать слой, не требующий последующей обработки. В этом случае твердость и износостойкость слоя могут быть практически любыми. Такая технология в настоящее время проходит проверку в производственных условиях.

Дл>і регулирования толщины слоя в зависимости от величины износа применяют скорость подачи электрод­ных проволок: при толщине слоя 3 мм — 54 м/ч; 4 м<м— 72 м/ч; 5 мм —90 м/ч; 6 мм — 108 м/ч и 7 мм — 130 м/ч с сохранением неизменной скорости наплавки. При этом сила тока меняемся от 800 до 1700 А. ■

Специфической особенностью процесса является не­обходимость хорошего формирования краев наплавляе­мых поверхностей. Для этого во время наплавки элек­троды движутся не по краю, а на некотором расстоянии (8—10 мм) от него. Благодаря большой ванне жидкого металла и хорошему прогреву края формируются нор мально. При наплавке замка автосцепки приходится применять технологическую подкладку, поскольку на­плавляемая поверлность имеет сложную криволинейную форму, или включать электроды в определенной после­довательности. Технологической подкладкой может служить металлическая крошка, к которой наплавлен­ный металл не приваривается, а образовавшийся натек легко отламывается. Это обеспечивает качественное формирование криволинейной кромки.

Основной изнашивающейся деталью системы демп­фирования в тележках грузовых вагонов является клин.

Во время движения вагона в тележке должно обеспе­чиваться вертикальное и горизонтальнее перемещение клиньев в соответствующих пределах.

Контактирующие поверхности клина, изготовленного из стали 25Л, и фрикционной планки, штампованной из листового проката стали 45, НВ 280—360, работают при возвратно-поступательном движении в условиях сухого трения. Максимальная скорость перемещения деталей не превышает v = 0,25-^0,3 м/с при изменении давлений в широких пределах. Сухое трение при ука­занных параметрах создает предпосылки возникнове­ния износа катастрофического вида: схватывания тру­щихся поверхностей.

Фрикционные клинья изнашиваются по вертикаль­ной плоскости, работающей в паре с фрикционной планкой, и по наклонной плоскости, работающей в паре с надрессорной балкой. Износ вертикальной плоскости достигает 10—12 мм, а наклонной 3—4 мм. При ремонте на вертикальную плоскость приходится наплавлять до 240 см3 металла, а на наклонную до 78 см3.

Ровные и широкие рабочие плоскости клина очень удобны для широкослойной автоматической наплавки. Размеры наплавляемых поверхностей: вертикальной

135X175, наклонной 110X80. На первом этапе для вертикальной поверхности была принята горизонталь­ная электрошлаковая наплавка, а для наклонной — дуговая в связи с характером износа и возможностью последующей .обработки наплавленной поверхности.

При электрошлаковой наплавке поверхность ме­талла формируется настолько хорошо, что не требуется последующей механической обработки клина. Более того, в случае неравномерного износа вертикальной поверхности в процессе наплавки ванна жидкого металла занимает горизонтальное положение и тем самым выравнивает поверхность. Процесс удержания ванны на поверхности особых трудностей не вызывает благодаря довольно правильной конфигурации ее боко­вых кромок.

Наклонная поверхность клина по конфигурации на­ружных кромок несколько сложнее вертикальной, что делает более трудным удержание на ней ванны жидкого металла. Однако ее изношенная поверхность пред­ставляет собой своеобразное углубление, которое отно­сительно просто заполняется при дуговом процессе,

Рис. 38. Последовательность технологических операций при наплавке клиььев гасителей колебаний грузовых вагонов:

л — размещение клина в кондукторе; б — засыпка поверхности флюсом; о — клин подготовлен к наплавке; г —начало процесса; д — процесс на­плавки; с — наплавленный клин

а наплавленная поверхность нуждается лишь в неболь­шой зачистке.

Перед наплавкой вертикальную и наклонную по­верхности, а также место токоподвода зачищали. Клин в кондукторе устанавливали так, чтобы наплавляемая поверхность располагалась горизонтально, и фиксиро­
вали пневмоприжимом, чем обеспечивали одновременно ненадежный контакт. Режимы наг лавки:

1 электрошлаковой: переменный ток 1100 А, напряже­ние холостого хода 38 В, рабочее напряжение 34 В, диаметр проволоки 3 мм, марка Св~08А, скорость по­дачи 32,4 м/ч, число проволок 9, скорость наплавки 1,85 Ц/ч, вылет электродов 80 мм;

дубовой: переменный ток силой 2000 А, напряжение холостого хода 38 В, рабочее напряжение 34 В, диа­метр и - марка проволоки те же, скорости подачи 54 м/ч, число проводок 13, скорость наплавки 8 м/ч, вылет электродов 46 мм.

С целью наведения шлаковой ванны электроды перемещали вдоль поверхности клина с задержкой иг 15 с после начала их плавления. В конце Ноплавки, когда прекращалось перемещение наплавочной головки, электроды продолжали подаваться в ванну для заплав - ления кратера. После остановки процесса электроды поднимали и приостанавливали все операции на 1— 2 мин для того, чтобы ванна жидкого шлака и металла закристаллизовалась.

Данная технология позволила хорошо фор - м ировать поверх ность, обеспечивая надежное проплавление (рис, 38).

Установка (рис 39) для наплавки клиньев со­стоит из следующих уз­лов: рамы, кассетного уст­ройства, каретки с меха­низмами продольного пе­ремещения, вертикаль­ного подъема и подачи электродов, пульта управ­ления, кондукторов для наплавки вертикальной и наклонной поверхностей клина.

Верхняя часть рамы выполнена из швеллеров, установленных на четы­рех стойках полками внутрь. По нижним их

полкам перемещаются одноребордные катки каретки на - ш. авочного аппарата. Верхние полки служат направля­ющими тележками кассетного устройства. Размещени опор каретки на двух уравновешенных направляющі/х обеспечило удобную компоновку исполнительных меха­низмов установки, таких, как редуктор рабочего хрда каретки, механизм вертикального перемещения напла­вочной головки и редуктор привода подающих волков наплавочного аппарата.

Использование варианта размещения кассетного устройства на тележке, свободно снимаемой і уста­новки кран-балкой после разматывания проволоки, позволило увеличить диаметры дисков кассет до 600 мм, ширину дисков до 60 мм и массу наматываемой на каждую кассету проволоки с 20 до 60 кг. Фиксацию и надежный контакт клиньев в кондукторах обеспечи­вают пневмоцилинАры.

Каретка движется вдоло установки с рабочей и мар­шевой скоростью. Маршевая скорость перемещения головки 250 м/ч. Все кондукторы охлаждаемые, что значительно улучшает технологические возможности процесса. Установка снабжена устройством замкнутого водоснабжения.

Многоэлектродной наплавкой можно восстанавли­вать крестовины стрелочного перевода, представляю­щие собой сложную по форме отливку с переменным сечением отдельных ее элементов как по ширине, так и по высоте. Технология ремонта крестовин должна пре­дусматривать наплавку слоев различной толщины и ширины. Обычные способы автоматической наплавки и применяемое оборудование оказались неприемлемыми для этих целей, так как с их помощью можно получать слой постоянной ширины и толщины. Способ много­электродной наплавки с раздельной подачей проволок позволил решить указанную проблему.

Перед наплавкой крестовину очищают от грязи, осматривают для выявления трещин, особенно в хвосто­вой части. Шлифованием удаляют наклепанный слой, а в отдельных случаях неглубокие трещины. Затем крестовину повторно осматривают и подают на напла­вочный стенд, укладывая на подвижные тележки, где ее фиксируют и закрепляют. Закрепленную на тележ­ках крестовину устанавливают в строго определенное положение относительно наплавочной головки; послед­нюю настраивают относительно наплавляемых поьерх - ностей по рамке, выполняющей роль копира для мунд­штука при его перемещении вдоль кромки наплавляє- мой поверхности. Вс время настройки крестовина фиксируется и подвергается изгибу со стрелой прогиба 80 мм.

Режимы наплавки крестовин: сила тока обратной полярности на одну проволоку 280 А; напряжение на­плавки 32—34 В; число проволок 1—8; диаметр прово­лок 3,8 мм; скорость подачи 75 м/ч; скорость наплавки 8—20 м/ч. Питание установки осуществлялось от вы­прямителя на базе трехфазного трансформатора. Мощ­ность выпрямителя IЬО кВ-А, номинальная сила тока 3 кА. После окончания наплавки крестовины флюс удаляли с помощью эжекторного флюсоотсасывающего аппарата, прекращали изгиб крестоьины, очищали шлак.

При износе крестовины 20—25 мм наплавку осу­ществляли за два и даже три іірохода. Промышленные испытания крестовин, наплавленных таким способом, показали удовлетворительные результаты. В зоне сплавления обнаружено незначительное выпадение карбидов по границам зерен. Трещин и расслоений нет (рис. 40).

Основу установки для наплавки крестовин состав­ляет стенд для предварительного изгиба крестовины, оборудованный с двух сторон площадками для удобства размещения оператора. Над стендом установлена жест­кая рама с рельсами для перемещения тележки от аппарата АДС-1000. На эту тележку снизу подвешена многоэлектродная наплавочная головка, а сверху уста­новлены кассеты с проволокой. Тележка АДС-1000 снабжена электродвигателем постоянного тока и может в широких пределах изменять скорость своего переме­щения вдоль наплаьляемой поверхности.

Рама с рельсами для тележки с двумя независи­мыми редукторами с электродвигателями может пере­мещаться в поперечном направлении. Это позволяет перекашивать ее относительно оси стенда и тем самым давать возможность наплавочной головке двигаться вдоль поверхностей, расположенных иод углом к оси крестовины.

Поскольку для наплавки была принята порошковая проволока, в подающем механизме использованы не

Рис. 40. Железнодорожная крестовина стрелочного перевода:

а — изношенная подготовленная к наплавке; б — после наплаакк и за - чнстки

жесткие цилиндрические валки, а набор конических дисков с насечкой, жестко сидящих на общей оси. Диски собраны так, что каждая их пара образует кони­ческую канавку, в которую вдавливается проволока.

Производительность процесса по сравнению с суще­ствующей ручной наплавкой увеличилась в 2—3 раза, Улучшилось качество металла наплавленного слоя и повысилась надежность крестовин.