Технологічне забезпечення відновлення дисків сошників зернових сівалок (стр. 13 из 25)
Для позиціювання секторів 2 відносно базової деталі 1, а також їх з'єднання в роботі використано технологічний зварювальний комплекс (рис.3.2). До його складу входять серійна автоматична зварювальна головка типу А-1208С та джерело живлення ВДУ-304 [109]. Для позиціювання та фіксації деталей 5 і 6 використовується маніпулятор [40] (рис.3.2).
| а | б | в |
Рис.3.1 Базова деталь (а) та сектори (б), виготовлені із неремонтнопридатних дисків та їх позиціювання для приварювання (в), 1 - базова деталь, 2 - сектори,
Електродвигун АОЛ-12-4 потужністю 0,24кВт із вбудованим редуктором забезпечують регулювання частоти обертання в діапазоні 0,05. .1,5 хв-1. Габаритні розміри маніпулятора 890×730×750мм.
Згідно технологічного процесу ремонту дисків [51,134], виготовлені із зношених дисків базова деталь 6 та сектори 5 встановлюються на робочий стіл 2 (рис.3.2) маніпулятора. Після позиціювання деталей 5 і 6 проводиться їх фіксація притискачами 8. Фіксація базової деталі 6 здійснюється через диск 10.
Після цього виконується орієнтація зварювальної головки 7 відносно початку колового шва та здійснюється зварювання. Одночасно із збудженням дуги вмикається двигун-редуктор 11, який приводить в обертання робочий стіл 2 із зафіксованими на ньому деталями 5 і 6. Таким чином утворюється коловий шов К (рис.3.3) за один прохід з перекриттям 20. .25 мм та повним проплавленням металу.
а)
б)
Рис.3.2 Технологічний зварювальний комплекс для позиціювання, фіксації та з'єднання базової деталі та секторів: а - зовнішній вигляд, б – схема: 1- колона, 2- робочий стіл, 3- мідна підкладка, 4- вивідна технологічна вставка, 5- сектори відновлювального кільця, 6- центральний диск, 7- зварювальна головка, 8- притискачі, 9 - основа, 10 - диск, 11 - двигун-редуктор
Технологічний процес передбачає почергове виконання стикових прямолінійних швів П (рис.3.3), що з'єднують між собою сектори ремонтного кільця. З метою отримання мінімальної деформації диска в роботі пропонується послідовність їх виконання від №1 до №5 (рис.3.3).
При стиковому зварюванні є висока ймовірність утворення дефектів в кінцевій частині шва [91,117]. Це можуть бути пори, тріщини, підрізи, кратери [109]. Для уникнення таких дефектів, використовуються технологічні планки 4 (рис.3.3), які дають змогу “вивести” місце утворення кратера за межі диска (рис.3.3). Ці планки виготовляються із зношених дисків і після зварювання та охолодження їх усувають.
Рис.3.3 Послідовність виконання колового та прямолінійних зварних швів, П - прямолінійний, К - коловий шов; №1. .5 - послідовність виконання зварювання
Відомо, що вид та полярність струму можуть істотно впливати на технологічну міцність зварного з'єднання та стабільність горіння дуги [48,109], таким чином зварювання проводилось на постійному струмі оберненої полярності. Це дало змогу зменшити розбризкування та “опуклість” зварного шва [117], а також глибину проплавлення та кількість введеної теплоти в зварювальну ванну [27].
З метою запобігання пропалювання та витікання розплавленого металу, а також якісного формування зворотної сторони шва (корінь шва) зварювання виконувалось на флюсовій „подушці” [117].
Контроль якості дисків здійснювався зовнішнім оглядом, після чого вони заточувались на токарному верстаті до відповідних геометричних розмірів, передбачених в технічних вимогах [7,18,30].
Запропонована методика відновлення зовнішнього діаметра, передбачає одержання колового та прямолінійних з'єднань з використанням електродугового зварювання без попереднього підігріву та післязварювального відпуску та утворенням шва із структурою високомарганцевистого аустеніту.
3.3 Дослідження експлуатаційних властивостей відремонтованого диска
Визначення хімічного складу. Для визначення кількісного вмісту основних легуючих елементів C і Mn в металі зварного шва використано промислову установку - спектрометр “Spektrolab”.
Металографічні дослідження структури ділянок зварного з'єднання здійснювались на відшліфованих до Rz0,05 та протравлених шліфах з використанням мікроскопа МІМ-8 при збільшенні у 150. .500 разів [134].
Відомо, що сталь 65Г при електродуговому зварюванні дротом, що утворює високомарганцовистий метал шва, схильна до утворення технологічних тріщин, як гарячих (ГТ) в зварному шві так і холодних (ХТ) в зоні термічного впливу [109,118,131]. Їх наявність визначалась зовнішнім виглядом та з використанням мікроскопа МІМ-8 на мікрошліфах [47]. Зразки для досліджень вирізались із відремонтованих дисків.
Методика дослідження деформаційного зміцнення. Оцінка схильності поверхні металу шва, утвореного з використанням високомарганцевистого порошкового дроту, до зміцнення здійснювалась у два етапи.
Етап 1. Спочатку, для спрощення процедури та зменшення часу підготовки зразків, схильність до зміцнення визначалась на невеликих дослідних зразках, вирізаних із відремонтованих дисків. З використанням твердоміра Брінеля [119,116], кулька Ø10мм втискалась в поверхню зварного шва навантаженням 2,5кН (рис.2.5). Діаметр кульки та величина навантаження вибрані такими, що з однієї сторони забезпечують зміцнення з оптимальною величиною твердості, а з іншої - не спричинюють істотного впливу на геометрію поверхні шва. Після кожного втиснення за допомогою твердоміра Віккерса [119] виконувалось вимірювання твердості HV в центрі створеного кулькою відбитку (рис.3.4).
Таким чином отримано залежність твердості зміцненої поверхні шва від кількості втиснень кульки. За результатами досліджень визначено необхідну ступінь пластичного деформування, яка необхідна для утворення аустеніто-мартенситної структури та зміцнення поверхні шва.
Ступінь деформаційного зміцнення поверхні шва внаслідок наклепу аустенітного металу визначався за наступною формулою [116]:
, (3.1)де
- початкова твердість, 
- твердість в центрі відбитку після “n” втиснень кульки на приладі Бріннеля, 
- ступінь деформаційного зміцнення поверхні зварного шва,%. 
Рис.3.4 Схема дослідження деформаційного зміцнення
Етап 2передбачав, що отримана на етапі 1 ступінь пластичного деформування реалізовувалась шляхом прокатування поверхні шва відремонтованого диска роликами, із використанням модернізованої установки на базі токарного верстата ТВв-7,2 [115]. У ній патрон 2 (рис.3.5) фіксує опорну плиту 1, на якій закріплений диск 3.
Частота обертання диска можна регулювати в діапазоні 0,2. .0,5 Гц. До поверхні шва підводиться пристрій з роликом 4. Зусилля притискання 2,5кН (250кг). Кількість обертів, необхідних для зміцнення, корелюється із кількістю втиснень сталевої кульки, що забезпечує оптимальне значення твердості HV. Відомо, що при прокатуванні роликами, окрім зміцнення, відбувається зниження залишкових напружень розтягу та створюються напруження стиску [149,151]. Важливим при цьому є необхідність забезпечити оптимальний рівень залишкових напружень стиску у робочій ділянці диска та зміцнення шва.
Рис.3.5 Схема установки для зміцнення дисків прокатуванням роликів: 1 - опорна плита, 2 - патрон токарного верстату, 3 - відремонтований диск, 4 - пристрій з роликом
У зв’язку з цим підбір оптимального режиму прокатування для усунення зварювальних деформацій передбачає врахування факторів, які впливають на величину пластичних деформацій та зміцнення шва. Це, насамперед, зусилля на ролику, діаметр та ширина робочого поясу роликів, товщина металу в зоні прокатування (товщина диска + підсилення шва), межа плинності та модуль пружності матеріалу, напруження в металі з'єднання перед прокатуванням. В роботі величина зусилля прокатування визначалась на підставі двох підходів: для зміцнення - враховуються величина зусилля та кількість втиснень, необхідних для визначення оптимальної твердості, одержаної від втиснення кульки в поверхню шва; для створення необхідних напружень стиску - зусилля визначається наближеним співвідношенням [111], що отримане розрахунково-експериментальним шляхом, і характеризує процес прокатування роликом поверхні робочої ділянки.
Усі параметри режиму прокатування роликами (зусилля притискання, кількість проходів, діаметр ролика і швидкість обертання) вибирались згідно методики розрахунку, запропонованої в роботі [92] із урахуванням результатів отриманих від втиснення кульки та теоретичних закономірностей впливу режимів прокатування на результат прокатування [140].
Після прокатування роликами вимірювалась твердість на поверхні шва, а також рівень залишкових напружень з використанням удосконаленого експериментально-розрахункового методу [41,119], який викладено в розділі 2.
Визначення впливу характеру та величини напружень у робочій ділянці диска на його довговічність, проведено дослідженням його зносостійкості в умовах абразивного спрацювання згідно стандартної методики на машині Х4Б (рис.3.6) при контакті поверхні з гумовим кругом з прошарком річкового піску (Ø0,5. .0,6 мм). Досліджувались зразки 28×35×2,5 мм, виготовлені із дискової сталі 65Г максимально звільнені від напружень, зі створеними із застосуванням стандартної методики дробоструминної обробки (тиск повітря - 0,6МПа, абразив -корунд Al2O3, розмір частинок -Ø1. .3мм., час обробки - 20сек, кут обробки - 900,) напруженнями стиску (200. .210 МПа) і напруженнями розтягу (200. .210 МПа). Величина зношення зразків оцінювалась ваговим способом.