|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Теплофизические свойства конструкционных материалов в зоне сварки
Для определения боковых границ зоны нагрева и границ поперечного сечения сварочной ванны можно воспользоваться уравнениями Лапласа и Фурье, а для оценки скорости разогрева и остывания использовать критерии Фурье и Био. Принимая направление вектора скорости Vсв в качестве координаты х для трехмерного температурного поля, для координаты у, перпендикулярной х, можно получить выражение для установившегося теплового режима, т.е. для времени t=0:
где
где Таким образом, на основании выражений (3.61) и (3.62) закон изменения температуры с увеличением «глубины» металла по координате z можно считать близкими к экспоненциальному. Критерий Фурье (Fo) и критерий Био (Bi) характеризуют скорость прогрева и остывания металла для каждой «точки нагрева»:
где l – коэффициент теплопроводности (кал/(см× с× К)); a – коэффициент теплоотдачи (Вт/(м× К)); l – поперечные размеры тела (метр). Поэтому, чем больше значение коэффициента l и площадь поперечного сечения детали, тем быстрее осуществляется теплоотвод от зоны сварочной ванны и тем выше скорость остывания сварочного шва (Т/Dt), что оказывает непосредственное влияние на качество и формы шва. Использование флюсов и сред защитных газов при сварке замедляет скорость остывания шва, создавая более благоприятные условия для формирования оптимальной структуры его металла. Этой же цели могут служить различные способы подогрева шва после сварки и замедления темпов его охлаждения в термических емкостях, так называемых «копильниках», существенно замедляющих скорость охлаждения деталей, отремонтированных сваркой и наплавкой. При уменьшении диаметра электрода увеличивается потенциал ионизации в объеме сварочной дуги, что неблагоприятно сказывается на качестве шва (быстрое остывание, высокая твердость и хрупкость структуры наплавленного металла). Использование эффективных флюсов и защитных сред уменьшает потенциал ионизации и улучшает качество наплавленного металла так же, как и использование переменного тока. Дефекты структуры шва, так же, как и дефекты отливок, могут быть описаны механизмами нарушения дислокаций. Для оценки дислокаций предложены методы Френкеля и Шоттки. По методу Френкеля механизм образования дислокаций описывается выражением (3.65). Эти дефекты характеризуют возникновения искажений кристаллической решетки материала в порах и «линиях сдвига» внутри структуры металла:
где gF – свободная энергия образования дефекта по Гиббсу; Т – температура металла в зоне дефекта (К) для данного прямоугольного микроэлемента; Следовательно, увеличение температурного градиента DТ/Dt, где t – время воздействия температуры Т на металл, способствует увеличению количества вакансий в металле шва. Дефекты по теории Шоттки возникают при выходе атомов кристаллической решетки из глубинных слоев структуры на поверхность застывающего металла и характеризуются выражением
где n – равновесное количество дефектов; N – количество узлов в кристаллической решетке для элементарного объема; Т – температура металла (К); k – постоянная Стефана-Больцмана; Е энергия активации образования дефекта (для вакансии или межузельных атомов); w' – частота колебания соседних атомов в кристаллической решетке; w0 – эйнштейновская частота колебаний, »1013 Гц. Таким образом, при пластической деформации, механической обработке, действии повышенных температур, электросварке вакансии образуются по механизму Френкеля, а образование вакансий при старении материала детали соответствует механизму Шоттки. Для улучшения качества наплавленного металла и предотвращения увеличения величины gF в выражении (3.65) необходимо: обеспечить высокую чистоту и однородность сварочного (наплавочного) шва путем эффективного применения флюсов и постоянства состава электродной проволоки; соблюдать точное выдерживание постоянного режима сварки по току, напряжению, температурам; в случае выгорания легирующих добавок использовать электроды с повышенным содержанием углерода для компенсации легирующих элементов в шве. Для уменьшения количества дефектов по выражению (3.66) необходимо при ремонте сваркой применять такие материалы для сварочных работ, которые не будут увеличивать анодные потенциалы в металле деталей двигателя, восстановленных при помощи сварки и наплавки. Следует также стремиться не превышать, без производственной необходимости, предельные температуры технологических процессов сварки и наплавки, использовать меры для уменьшения скорости охлаждения сварочных и наплавочных швов. Для компенсации выгорания легирующих элементов при сварке и наплавки используют выражение для Сэ, при этом повышенное содержание углерода в сварочном шве обеспечивается составом электродной проволоки. Эквивалентное количество углерода Сэ для компенсации выгорания легирующих добавок в стали учитывают пересчетом их содержания по выражению
Указанные в данном выражении химические элементы могут быть восполнены также введением их в увеличенном количестве либо в состав электродной проволоки, либо в состав присадочных прутков при сварке неплавящимся электродом, например, при использовании постоянного сварочного тока прямой или обратной полярности. Возникновение газовых пор в шве обычно связано с выделением азота, водорода или окиси углерода с металлом в момент его затвердевания. Азот и водород в зону сварки попадают из атмосферы, а окись углерода при сварке сталей и чугунов выделяется из металлов. От формы шва и размеров сварочной ванны (ширина/глубина) зависит легкость очистки шва от газов, следовательно, режимы сварки активно влияют на пористость шва (см. табл. 3.17). Для предотвращения попадания водорода в зону шва в состав сварочных флюсов вводят плавиковый шпат (CaF2) и кремнезём (SiO2) одновременно.
Таблица 3.17 Влияние напряжения дуги на содержание азота и образование пор
Данные, аналогичные приведенным в табл. 3.17, характерны и для образования пор в сварочных швах и для других газов. Вследствие изложенного можно отметить, что зоны качественной сварки возможны в интервалах 24…36 В, исходя их эффективной тепловой мощности электрической дуги Qэ. На глубину проплавления шва hп (мм) оказывают влияние сила сварочного тока Iсв (амперы) и условия сварки и наплавки. Соотношение hп/В, где В – ширина шва (мм), изменяется при увеличении силы тока Iсв, как это показано в табл. 3.18 при ремонте деталей двигателей.
Таблица 3.18 Изменение глубины проплавления h п и ширины шва В в зависимости от величины I св
Сила сварочного тока Iсв в зависимости от применяемого диаметра электрода d может быть выбрана по выражению Iсв @ 110d + 10d2. (3.68) Таким образом, при сварке сплавов железа и сталей для обеспечения высокого качества сварочных и наплавочных швов величины сварочного тока Iсв следует выбирать в пределах от » 200 и до » 550 А, кроме сварки тонкостенных деталей и наложения тонких швов при наплавке. Для ремонта деталей газовой сваркой используют в основном газо-ацетиленовые горелки, мощность которых определяют по пропускной способности ацетилена (литры в час) Qл, по выражению
где S – толщина свариваемого металла (мм); А – коэффициент коррекции потребного расхода ацетилена в час для сварки металла толщиной 1 мм с учетом теплопроводности и температуры плавления. Величина А – может быть выбрана для углеродистой стали: 100…120; для высоколегированных сталей: 75; для чугуна и меди: 130…150; для сварки алюминия и его сплавов: 100…110. По полученному расходу ацетилена выбирают номер наконечника сварочной горелки (табл. 3.19).
Таблица 3.19 Влияние условий сварки на расход газа Q (л/ч)
Для газовой сварки и наплавки справедливы все соотношения по формированию швов, которые используются для электросварки, за исключением характеристик источников тепла, кроме того, обязательно применение присадочных прутков, играющих роль плавящихся электродов [15]. Эквивалентная мощность Qэ.г газовой сварки (ккал/ч) определяется по формуле
где Gг – часовой расход газа в горелке (кг); Hu – низшая теплотворная способность топлива (ккал/кг); ht – термический КПД процесса. Как известно, газовая горелка создает три зоны пламени, начиная от кромки сопла: - науглероженное («богатая смесь») с коэффициентом избытка воздуха 0, 75…0, 9; - нормального состава – с коэффициентом избытка воздуха » 1, 0; - обедненного состава («зона догорания») с коэффициентом избытка воздуха 1, 15 и более. При пламени нормального состава на единицу объема ацетилена требуется 2, 5 объема кислорода; из горелки при этом поступает 1, 15 объема, остальной кислород для горения поступает из воздуха. Для сварки серых чугунов различной структуры (перлитных, ферритных, перлитно-ферритных и модифицированных) необходимо иметь в виду, что количество цементита (Fe3C) в сплаве увеличивается при расплавлении чугуна. При охлаждении цементит распадается на железо (Fe) и графит (С). Чем медленнее происходит процесс охлаждения чугуна, тем больше выделяется графита при застывании и тем мельче размеры включений графита и меньше количество твердого цементита входит в состав чугуна. Медленное охлаждение улучшает структурные свойства чугуна, способствует сохранению первоначальных свойств ковких и модифицированных чугунов, повышает однородность материала, так как сводит к минимуму количество цементита в материале детали. Углерод и кремний, вводимые в состав сварочных флюсов, также способствуют распаду цементита при охлаждении чугунов, так же, как и введение кремния в состав чугуна. Введение в чугун кремния (до 40 %) исключает образование твердого цементита – весь углерод переходит в графит. Наличие марганца в сварочных флюсах должно быть исключено, так как воздействие марганца способствует сохранению в чугуне твердых включений цементита после охлаждения детали. По своему действию флюсы для газовой сварки подразделяются на две группы: вещества, вступающие в химические соединения с окислами (так называемые «раскислители» сварочных ванн) и флюсы-растворители. Флюсы первой группы очищают швы посредством образования шлаков, которые всплывают на поверхность сварочной ванны. В состав флюсов входят борная кислота (Н3ВО3), бура (Na2B4O710H2O), кварцевый песок (SiO) и другие вещества. К группе флюсов-растворителей относят фтористые и хлористые соединения. В качестве материалов присадочных прутов используют чугунные и стальные стержни. Для сварки алюминиевых сплавов и алюминия, вследствие большой тугоплавкости пленки (2050 °С) окислов (Al2O3) по сравнению с температурами плавления основного материала детали (670…850 °С), используют флюсы-растворители, содержащие фтор (F), а для сварки и наплавки медных сплавов – буру. Сварку медных и алюминиевых деталей осуществляют после разделки кромок, их мойки, очистки и травления. Химическое травление алюминиевых деталей перед сваркой осуществляют в 7…10 % растворах NaOH при 75 °С с обязательной последующей промывкой. Алюминиевые сплавы с пониженным содержанием кремния, например, сплав АЛ-1, при быстром охлаждении имеют повышенную склонность к образованию трещин. Сплавы АЛ-4 и АЛ-9, содержащие 8…10 % кремния (Si), более устойчивы к нагреванию при сварке с точки зрения образования трещин. Соответственно возрастает и их стойкость температурным нагружениям при работе отремонтированных деталей двигателей. Фторосодержащие флюсы АФ-1, АФ-2, АФ-3, АФ-4 и использование аргона в качестве защитной среды при сварке и наплавке еще более повышают качество ремонта алюминиевых деталей процессами сварки и наплавки. В качестве присадочного материала при подобных технологических процесса используют стержни из силумина, содержащие (5, 0…5, 5) % Si и (7…9) % Cu. В состав флюса АФ-4 входят: хлористый калий (KCl) – 50 %; хлористый натрий (NaCl) – 28 %; хлористый литий (LiCl) – 14 % и фтористый натрий (FaN) – 8 %. Флюс замешивают на воде (H2О) и в виде пасты наносят на кромки детали и на присадочный пруток непосредственно перед сваркой. При автоматизированной сварке алюминиевых сплавов возможна передача флюса АФ-4 и других непосредственно из бункера сварочной установки в зону сварки. При этом желательно укрепление электровибратора на стенке бункера и обязательное наличие вентиляционного устройства на крышке емкости. Перед нанесением флюса на деталь ее подогревают газовой горелкой или с помощью электронагрева до 300…350 °С. Мощность Qл газовой горелки для сварки медных и алюминиевых сплавов выбирают из расчета 75…100 литров газа на каждый миллиметр толщины свариваемой детали. Состав пламени горелки – нормальный, остатки флюса после сварки должны быть удалены. Для исключения коррозии наложенных швов на алюминиевых деталях места сварки должны быть обработаны 10 % соединением HNO3 с последующей промывкой в горячей воде. В процессе совместных работ авторемонтными бюро при управлениях главных технологов ГАЗ, ЗМЗ, БорАРЗ сотрудниками автомобильного факультета НГТУ были даны рекомендации по оптимизации процессов ремонта автомобильных двигателей процессами сварки и наплавки. Так, например, для Борского АРЗ было предложено проводить восстановление «сколов» на выступающих частях блоков цилиндров медно-никелевыми электродами, а заварку «несквозных» трещин на боковой поверхности чугунных блоков двигателей ЗИЛ-130 комбинированными медно-стальными электродами. По результатам проведенных испытаний это обеспечило требуемое качество восстановленных блоков. Для восстановленных блоков двигателей типа ГАЗ-66 из алюминиевых литейных сплавов на авторемонтных предприятиях некоторых ведомств было предложено ввести выборочный статистический контроль после операции сварки в защитной среде аргона для исключения случаев попадания некачественных деталей на сборку.
Способы улучшения качества рабочих поверхностей деталей Как известно, процесс металлизации заключается в нанесение на заранее подготовленную поверхность детали расплавленного металла путем распыления его воздухом. При этом размер частиц напыляемого металла может составлять от 3 до 300 мк. Сцепление нанесенного покрытия с основным металлом детали осуществляется при этом за счет механических и молекулярных связей. Поверхности металлизационных покрытий требуют обязательной последующей механической обработки [12]. Преимуществами металлизации перед другими способами восстановления номинальных размеров деталей являются следующие: получение покрытий толщиной от десятых долей до 10 и более миллиметров; высокая производительность и экономичность процесса; небольшой нагрев восстанавливаемой детали; по сравнению с наплавкой, возможность нанесения на рабочую поверхность детали при ремонте материала повышенного качества. Известным ограничением использования данного процесса является невысокая ударная стойкость восстанавливаемого слоя при некоторых видах металлизации, например, для поверхностей шестерен механизмов газораспределения. Наибольшее распространение процесс металлизации получил для восстановления опорных шеек коленчатых и распределительных валов автомобильных двигателей, а также для наружных посадочных поверхностей втулок впускных клапанов в двигателях небольшого литража, для восстановления размеров осей в приводах систем управления двигателя и т.п. Для подготовки поверхностей деталей к металлизации необходимо устранить не только усталостные трещины в поверхностных и подповерхностных слоях детали, но и любые последствия деформаций в виде «линии сдвига». Для снятия верхних поврежденных слоев детали следует использовать обработку шлифованием с небольшим припуском на обработку. Так как критическая длина (глубина) микротрещины составляет не более 2 мкм, следует вести обработку мелкозернистыми кругами «АС» с малыми припусками и на малых продольных подачах S непосредственно перед процессом металлизации с последующим протравливанием металлизируемой поверхности слабощелочными растворами с последующей мойкой в горячей воде при 75 °С. В металлизаторах используют различные способы подвода к рабочей зоне тепла и металла. Металлизация подразделяется на газовую, электрическую (электродуговую и высокочастотную) и плазменно-дуговую. В качестве расходного материала, т.е. металла, в газовых металлизаторах используют либо металлизационную проволоку, либо металлизационный порошок. Дозирование металла в «металлизационном конусе» установки при использовании проволоки является более стабильным, более стабилен и химический состав металлизационных частиц. При работе газового металлизатора давление подводимого воздуха составляет (0, 3… 0, 5) МПа, расход воздуха (0, 6…0, 8) м3/мин; давление ацетилена в баллоне (0, 04…6, 0) МПа; диаметр проволоки (1, 2…3, 0) мм; скорость подачи воздуха в металлизатор составляет (1, 2…3, 0) мм; коэффициент использования материала проволоки 80 %. Расстояние от кромки сопла до металлизируемой поверхности выбирают исходя из характеристики металла и размеров детали. Это расстояние Н характеризует высоту «конуса распыливания», а угол a у вершины конуса называют «углом раскрытия конуса». Наилучшие результаты сцепления металлизационного слоя с деталями из сплавов железа достигаются при Н=120…150 мм. Для повышения износостабильности покрытия в состав распыляемого металла вводят соединения никеля, хрома и вольфрама: никель (65…80) %, хром (8…20) %, бор (2, 0…5, 0) %, железо, кремний, углерод и до (14…17) % вольфрама. Основным условием нанесения высококачественного покрытия является достаточно прочное сцепление напыленного металла с металлом основной детали. Это достигается с помощью активизации процессов смачивания частицами напыленного металла металлизируемой поверхности. Для увеличения площади контакта поверхность детали увеличивают предварительной механической обработкой. Энергия присоединения (адгезии) А определяется выражениями:
где s13 – энергия «стягивания» поверхности капли под действием сил поверхностного натяжения в капле на участке границы металл (s3)–воздух (s1); Для газовой металлизации так же, как и для других видов, существенную роль играет состояние капель металла при выходе из сопла, а также состояние этих капель в момент контакта с металлизируемой поверхностью. Скорости движения воздуха Vвозд для металлизационных конусов под действием воздушного распыления приведены для Н в табл. 3.20 для электродугового процесса.
Таблица 3.20 Скорости распыления воздуха по высоте Н (мм)
Для восстановления стальных и чугунных деталей величину Н выбирают от 150 до 180 мм; для меди, латуни и бронзы – от 160 до 200 мм; для алюминия – от 220 до 280 мм. Металлизационные конусы с высотой более 300 мм используют для получения покрытия металл-стеклопластик, металл-оргстекло, металл-пластмасса, т.е. для упрочнения пластмассовых деталей, например, крыльчаток вентиляторов, кожухов, ограждающих приводные ремни, и т.п. Для деталей с повышенными требованиями к износостойкости рабочих поверхностей имеют место зависимости, близкие к данным табл. 3.21.
Таблица 3.21 Характеристики твердости среднеуглеродистых сталей,
Увеличение высоты «металлизационного конуса» приводит к увеличению процентного содержания на выгорание углерода. Так, например, при увеличении высоты Н от 30 до 120 мм уменьшение содержания углерода от -0, 25 % увеличивается для напыления сталей до -0, 35…0, 4 %, что требует компенсирующего увеличения содержания углерода в металлизационной проволоке. Для лучшего сцепления металлизационного материала на стальные детали иногда перед металлизацией наносят очень тонкий слой меди как подстилающий слой для вольфрамовых смесей или аналогичный слой бронзы для вольфрамо-молибденовых металлизационных покрытий при восстановлении осей и кронштейнов коромысел и стоек их валов для газораспределительных механизмов автомобильных двигателей. Зависимости, аналогичные приведенным в выражениях (3.71), (3.72) и в табл. 3.20 и 3.21, характерны и для других, упомянутых ранее, разновидностей металлизации: электродуговой, высокочастотной, плазменной. Следует отметить, что за последние годы на авторемонтных предприятиях и автостроительных заводах получили распространение металлизаторы, выпускаемые самыми различными фирмами в различных странах мира. Количество используемых в нашей стране металлизаторов составляет несколько десятков, а конструкции их металлизационных головок насчитывают более ста модификаций, вследствие чего дать подробное описание всех этих образцов не представляется возможным. Однако, отличаясь по конструкционному выполнению, все металлизаторы могут быть разделены на основные типы по созданию теплового потока металлизационного конуса и по рабочим технологическим режимам. Несмотря на различие конструкций, металлизаторы сходных типов имеют и сходные технические характеристики, предопределяющие преимущества и недостатки выбранного технологического процесса. К их техническим характеристикам, имеющим существенное значение для авторемонтного производства, относят: предельные температуры плавления металлизационных материалов, производительность: килограммы напыленного материала за час (кг/час); размеры и скорости полета металлизационных частиц; потребляемую мощность (кВт), вес (кг), периодичность и стоимость обслуживания и расходных материалов, толщины и характер покрытий, эксплуатационные свойства и сроки службы металлизационных покрытий, нанесенных на детали при восстановлении автомобильных двигателей. При этом качество восстановленных деталей может быть равно или выше качества новой детали (запчасти). В электродуговых металлизаторах источником теплоты плавления металла служит электрическая дуга, в высокочастотных металлизаторах – высокочастотная цилиндрическая обмотка, через внутреннюю полость которой пропускают металлизационный материал в виде проволоки или порошка, обдуваемых потоками воздуха для распыления материала. В плазменных металлизаторах для плавления металлов используют электрический кольцевой «коронный разряд», так называемую «объемную» энергетическую дугу в виде массивного «пустотелого конуса». Через центральное отверстие в кольцевом медном электроде, охлаждаемом водой, пропускают металлизационную проволоку, обдуваемую потоком распыляющего воздуха. При формировании «цилиндрических» капель, т.е. капель вытянутой формы (досопловая часть металлизаторов), применимо выражение для летящей капли в металлизационном конусе после выхода из соплового отверстия, для капли расплавленного металла на поверхности детали сила поверхностного натяжения s13 поверхности расплавленного металла определится зависимостью, которая носит название формулы Лапласа:
где Р – давление, создаваемое кривизной наружной поверхности капли под действием сил поверхностного натяжения; r – радиус капли жидкого металла в потоке воздуха металлизационного конуса. На основании зависимостей (3.73) и (3.74) можно сделать вывод, что наибольшая величина энергии стягивания поверхности капли соответствует каплям, форма которых приближается к сферической. Таким образом, чем выше энергия плавления металлизационного материала, тем меньше был бы размер капель и выше температура их нагрева, если бы не эффект процесса распыливания воздухом. В электродуговых металлизаторах средний размер капель изменяется в зависимости от величины сварочного тока по данным, приведенным в табл. 3.22, если металлизация производится переменным током.
Таблица 3.22 Размеры капель (%) при изменении силы тока
Вследствие того, что эффективная мощность для плавления метала Эпм соответствует известному выражению (3.75) в электродуговом металлизаторе, работающем на переменном токе, процесс металлизации приобретает «пульсирующий» характер:
где Эпм – мощность электродугового устройства для плавления металла; Следовательно, электродуговые металлизаторы на переменном токе, имеющие относительно невысокую стоимость, простоту обслуживания и небольшие эксплуатационные расходы, не обеспечивают строгого постоянства процессов металлизации вследствие периодического изменения размеров капель по частоте тока. Это приводит к определенным ограничениям применимости электродуговых металлизаторов переменного тока при восстановлении ответственных рабочих поверхностей деталей методами электродуговой металлизации. Электрометаллизаторы, работающие на постоянном токе, не имеют указанных недостатков при условии отсутствия пульсаций по величинам токов (I) и напряжений V в рабочей электрической цепи. Температуры плавления металлизационных материалов – проволок – при электрометаллизации составляет 2200…2800 °С. В состав металлизационных материалов возможно введение легирующих добавок и увеличенного количества углерода (С) для повышения свойств напыленного слоя. Как известно, в электродуговых металлизаторх переменного тока используют две электродные проволоки, между которыми формируется электрическая дуга и поток сжатого воздуха уносит расплавленные частицы металла, формируя металлизационный конус. Диаметры проволок, как правило, составляют (1, 2…2, 5) мм, скорость их подачи – (0, 6…1, 5) метров в минуту, давление распыливающего воздуха – (0, 4…0, 6) МПа, размеры частиц – (10…150) мкм, температура капель металла при выходе из сопла – (0, 85…0, 95)tпл, где tпл – температура плавления металла, образующего конус. Сила тока находится в пределах (110…250) А для переменного тока или (55…160) А для постоянного тока, напряжение питания дуги – (25…35) В, высота металлизационного конуса – (80…120) мм. Время полета металлизационной частицы от сопла до детали составляет »0, 02 с, что обеспечивает хорошее сцепление с материалом детали при попадании капель на поверхность металла с их последующим расплющиванием на данной поверхности. При этом окислы, образовавшиеся на поверхности капель при полете в объеме конуса, разрушаются при ударах металлизационных частиц о поверхность материала ремонтируемой детали. Твердость металлизационного покрытия обычно на (70…80) % выше твердости металлизационной проволоки, что объясняется закалкой и упрочнением напыленного металла при соударении частиц с деталью. Электрометаллизаторы выпускаются двух типов: станочного, для установки на станках, и ручного, для ручной металлизации. Максимальная их производительность составляет до 15 кг/ч (станочные) и до 8 кг/ч (ручные металлизаторы). Для нанесения металлопокрытий композиционного состава кроме «двухпроволочных» используют также «трехпроволочные» металлизаторы, все электродные проволоки в них имеют разный состав. При высокочастной металлизации, схема которой была описана ранее, нагрев металлизационной проволоки в кольцевом внутреннем объеме высокочастотного индуктора определяется частотой тока fи (Гц):
где d – диаметр металлизационной проволоки (мм); Ки – коэффициент использования энергии высокочастотного индуктора, зависящий от материалов проволоки и их свойств при заданной температуре нагрева (для проволоки ст.45 Существенной особенностью использования высокочастотных металлизаторов является наличие довольно сильных магнитных полей, сопровождающих функционирование данного технологического процесса. Для исключения вредного влияния действия тока высокой частоты на организм человека после установки ремонтируемой детали в рабочее положение электрические цепи устройств необходимо включать дистанционно, при этом обслуживающий персонал должен находиться в закрытом экранированном помещении, из которого операторы ведут наблюдение за осуществлением технологического процесса. При плазменной металлизации используют «однопроволочные» схемы, где при проходе через центральное отверстие плазменно-дуговой металлизационной головки металлизатора металл плавится под воздействием энергии объемного электрического разряда в форме толстостенного короткого конуса или в форме тора. Температура плазмы в зоне теплового воздействия достигает (10…18000) °С, а в металлизаторах большого размера – до 25000 °С. Плазма – четвертое состояние вещества – представляет собой смесь электронов, протонов и нейтронов в потоке так называемой «плазменной струи», которая под действием распыляющего жидкий металл воздуха и образует металлизационный конус. Вследствие того, что температура плавления в плазменном металлизаторе может доходить до (5000…6000) °С и выше, работа плазменных металлизаторов сопровождается образованием очень сильных магнитных полей возле металлизационной установки, гораздо более высокой напряженности, чем в высокочастотных металлизаторах. Это требует усиления мер по охране труда и осуществлению техники безопасности, даже по сравнению с высокочастотной металлизацией. Ручные плазменные металлизаторы могут использоваться только с защитными экранами, входящими в состав их конструкций, с обязательным соблюдением мер промышленной безопасности при их использовании, указанных в инструкциях заводов-изготовителей. Скорость потока плазмы достигает 9000 м/с, а скорость теплоподачи в 6…8 раз выше, чем у других типов металлизаторов. Газовые плазменные металлизаторы могут использовать в качестве плазмообразующего материала аргон, гелий и их смеси с водородом при использовании порошковых и проволочных исходных материалов. Для плавления материалов используют газовые плазменные головки в качестве главной части газо-плазменного металлизатора. В этом случае можно применить три вида плазменного электрического разряда: открытый (анодом служит деталь), закрытый (анодом является сопло) и комбинированный (анодом служит и сопло, и деталь). Плазмообразующий газ подают в зону коронного разряда вместе с металлизационным порошком или проволокой. Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 914; Нарушение авторского права страницы
, (3.61)
; 
; 
– законы изменения температур по осям x, y, z, 
, (3.62)
– коэффициент температуропроводности; g – плотность металла; 
; (3.63)
, (3.64)
, (3.65)
, (3.66)
. (3.67)
, (3.69)
, (3.70)
; (3.71)
, (3.72)
; (3.73)
, (3.74)
, (3.75)
, (3.76)