Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков
Рассмотрены существующие технологические схемы индукционной наплавки рабочих органов сельскохозяйственных машин. Наилучшие результаты обеспечивает непрерывная индукционная наплавка с использованием кольцевого двухвиткового индуктора, теплового и электромагнитного экранов, горизонтальной вибрации и в...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113049 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков / Ч.В. Пулька, О.Н. Шаблий, В.Н. Барановский, В.С. Сенчишин, В.Я. Гаврилюк // Автоматическая сварка. — 2015. — № 5-6 (742). — С. 64-67. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860261718337257472 |
|---|---|
| author | Пулька, Ч.В. Шаблий, О.Н. Барановский, В.Н. Сенчишин, В.С. Гаврилюк, В.Я. |
| author_facet | Пулька, Ч.В. Шаблий, О.Н. Барановский, В.Н. Сенчишин, В.С. Гаврилюк, В.Я. |
| citation_txt | Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков / Ч.В. Пулька, О.Н. Шаблий, В.Н. Барановский, В.С. Сенчишин, В.Я. Гаврилюк // Автоматическая сварка. — 2015. — № 5-6 (742). — С. 64-67. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Рассмотрены существующие технологические схемы индукционной наплавки рабочих органов сельскохозяйственных машин. Наилучшие результаты обеспечивает непрерывная индукционная наплавка с использованием кольцевого двухвиткового индуктора, теплового и электромагнитного экранов, горизонтальной вибрации и вращения наплавляемой детали. Применение разработанных технологических схем и оборудования для индукционной наплавки тонких дисков позволяет повысить производительность труда, экономить электроэнергию, улучшить микроструктуру, повысить износостойкость и стабильность толщины наплавленного слоя, а также снизить остаточные напряжения и деформации дисков.
Considered are existing technological schemes of induction surfacing of operating elements of agriculture machines. The best results are provided by continuous induction surfacing using double-loop circular inductor, heat and electromagnetic shields, horizontal vibration and rotation of part being surfaced. Application of developed technological schemes and equipment for induction surfacing of thin disks allows increasing productivity, saving electric energy, improving microstructure, increasing wear resistance and stability of thickness of deposited layer as well as reducing residual stresses and deformations of disks.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:56:07Z |
| format | Article |
| fulltext |
64 5-6/2015
Международная конференция «Наплавка»
УДК 621.793.927.7:669.018.25
ПУТИ СОВЕршЕНСТВОВАНИя ТЕхНОЛОГИИ
ИНДУКцИОННОй НАПЛАВКИ ТОНКИх СТАЛьНых ДИСКОВ
Ч.В. ПУЛЬКА, О.Н. ШАБЛИЙ, В.Н. БАРАНОВСКИЙ, В.С. СЕНЧИШИН, В.Я. ГАВРИЛЮК
Тернопол. нац. техн. ун-т им. И. Пулюя. 46001, г. Тернополь, ул. русская, 56. E-mail: v_gavryliuk@mail.ru
рассмотрены существующие технологические схемы индукционной наплавки рабочих органов сельскохозяйственных
машин. Наилучшие результаты обеспечивает непрерывная индукционная наплавка с использованием кольцевого двух-
виткового индуктора, теплового и электромагнитного экранов, горизонтальной вибрации и вращения наплавляемой
детали. Применение разработанных технологических схем и оборудования для индукционной наплавки тонких дисков
позволяет повысить производительность труда, экономить электроэнергию, улучшить микроструктуру, повысить из-
носостойкость и стабильность толщины наплавленного слоя, а также снизить остаточные напряжения и деформации
дисков. Библиогр. 16, рис. 6.
К л ю ч е в ы е с л о в а : индукционная наплавка, наплавочные материалы, технология наплавки, двухвитковый индук-
тор, тепловой и электромагнитный экран
В основе индукционной наплавки лежит нагрев
и расплавление присадочного материала под дей-
ствием токов высокой частоты [1–3]. Этот процесс
является наиболее технологичным для некоторых
типов деталей по причине несложного оборудо-
вания, простоте самого процесса наплавки и, как
следствие, отсутствия необходимости
в высокой квалификации наплавщиков.
Наибольшее распространение индукци-
онная наплавка получила, в частности,
при наплавке рабочих органов сельско-
хозяйственных и дорожных машин и в
некоторых других отраслях народного
хозяйства (рис. 1).
С учетом роста потребностей произ-
водства способ индукционной наплавки
постоянно совершенствуется в следую-
щих направлениях: повышение произво-
дительности процесса и износостойко-
сти наплавленного металла, оптимизация
режимов индукционного нагрева, совер-
шенствование конструкции индукторов
и систем экономии энергии при наплавке
дисков произвольных диаметров и разме-
ров зоны наплавки.
целью данной работы является ана-
лиз результатов научных исследований
по вышеуказанным направлениям, со-
вершенствование процесса индукцион-
ной наплавки на примере тонких фасон-
ных дисков ножей-ботворезов (рис. 1, е).
На производстве при упрочнении но-
жей-ботворезов, которые имеют сплош-
ную режущею кромку, используют не-
прерывно-последовательную наплавку с
помощью сегментного индуктора (рис. 2, а). При
этом индуктор крепится неподвижно к высокоча-
стотному генератору, а наплавляемая деталь вра-
щается относительно индуктора.
Преимуществами этого способа являются тех-
нологическая гибкость и возможность произво-
© Ч.В. Пулька, О.Н. шаблий, В.Н. Барановский, В.С. Сенчишин, В.я. Гаврилюк, 2015
рис. 1. Тонкие диски, подлежащие наплавке: а — дисковая фреза; б —
дисковая пила; в, г — соответственно не приводной и приводной диски
для резки шифера; д — нож для среза подсолнуха; е — нож-ботворез
БМД 52425
655-6/2015
Современные методы наплавки
дить наплавку деталей различных диаметров при
относительно небольшой мощности. Однако эта
технология имеет сравнительно низкую произ-
водительность и большую энергоемкость. Кро-
ме того, в процессе наплавки деталь может де-
формироваться, что сказывается на стабильности
толщины наплавленного слоя, а для устранения
деформации диска необходима дополнительная
операция рихтовки.
Для повышения производительности наплав-
ки ножей-ботворезов зубчатой формы (рис. 2, б)
предложена технология одновременной индукци-
онной наплавки по всей рабочей поверхности с
шириной наплавки больше высоты зуба с исполь-
зованием двухвиткового индуктора. В результате в
четыре-пять раз увеличилась производительность
наплавки.
В двухвитковом кольцевом индукторе ветки со-
единены между собой и с генератором в противо-
фазе по току и магнитному потоку. При помощи
такого соединения обеспечивается формирование
электромагнитного поля только в зоне наплавки
и равномерность распределения температуры на
поверхности диска, где плавится шихта. Одна-
ко эта технология требует значительных затрат
электроэнергии.
С целью экономии электроэнергии проведе-
на оптимизация режимов подвода мощности к
индуктору [4]. Показано, что одновременную
наплавку дисков по всей рабочей поверхности
можно производить как на постоянной удельной
мощности за определенное время, так и при из-
менении ее по экспоненциальному закону (энер-
госберегающему режиму). При этом достигается
экономия 15…25 % электроэнергии в зависимости
от использованных наплавочных материалов. Так,
например, при наплавке порошком сормайта ПГ-
С1 экономия электроэнергии составляет 15 %, а
при наплавке порошком ПГ-АН9 — 23 %.
В работе [5] была предложена методика расче-
та двухвиткового кольцевого индуктора, который
обеспечивает реализацию метода одновременной
наплавки тонких фасонных дисков зубчатой фор-
мы по всей рабочей поверхности по энергосбере-
гающему режиму. Недостатком этой технологии
является то, что ее можно использовать только для
определенного диаметра дисков и ширины зоны
наплавки. На практике бывают случаи, когда диа-
метры дисков и ширина зоны наплавки изменяют-
ся. Для этого нужно подбирать другие конструк-
ции индукторов или специальных экранов, что
связано с большими материальными и трудовыми
затратами.
рис. 2. Устройства для наплавки цельноштампованного сплошного ножа с помощью сегментного индуктора (а) и но-
жей-ботворезов зубчатой формы в двухвитковом кольцевом индукторе (б) [3]
рис. 3. Схемы расположения индукторов и специальных
экранов при индукционной наплавке: а — традиционная схе-
ма; б — индуктор и электромагнитный экран; в — индуктор,
тепловой и электромагнитный экраны (ИТЭЭ); 1 — деталь;
2 — шихта; 3 — кольцевой двухвитковый индуктор; 4 — те-
пловой экран; 5 — электромагнитный экран
66 5-6/2015
Международная конференция «Наплавка»
Были проведены исследования и расчеты раз-
меров индукторов и специальных экранов для
различных случаев использования этих систем:
при использовании только индуктора (рис. 3, а);
индуктора и электромагнитного экрана (рис. 3, б);
индуктора, теплового и электромагнитного экра-
нов (рис. 3, в) [6–8].
В результате исследований получены данные,
позволяющие определять размеры индукторов и
экранов, а также ток для наплавки дисков зубчатой
формы произвольных диаметров и размеров зоны
наплавки: диаметры дисков 210…420 мм толщиной
2…6 мм, шириной и толщиной наплавленного слоя
соответственно 10…50 и 1,0…1,5 мм.
Таким образом, при использовании той или
иной нагревательной системы индукционной на-
плавки (рис. 3, а–в) инженер-технолог по заданно-
му диаметру диска, ширине и толщине наплавлен-
ного слоя подбирает графически или по таблицам
необходимые данные. Например, для первой схе-
мы (рис. 3, а) необходимо ввести семь параметров
по конструкции индуктора и его расположению
относительно детали, что сокращает сроки и ма-
териальные затраты на проведение экспериментов
и внедрение новой технологии.
В частности, предложенная авторами техно-
логия (рис. 3, в) позволяет дополнительно эко-
номить 12…14 % электроэнергии, повысить ста-
бильность толщины слоя наплавленного металла
на 10…15 % и сократить время наплавки диска с
32 до 22 с [9].
В дальнейшем для повышения износостойко-
сти наплавленного металла было предложено вве-
сти дополнительные технологические операции
в процесс индукционной наплавки (рис. 4, а–г).
При этом, учитывая небольшую толщину плоских
дисков, большое внимание уделено остаточным
напряжениям, деформациям и перемещениям, ко-
торые возникают после наплавки в зоне рабочей
поверхности, имеющей разную ширину [10–13].
В работе [11] представлены результаты иссле-
дования влияния дополнительных технологиче-
ских схем индукционной наплавки на стабиль-
ность толщины наплавленного слоя по четырем
схемам. При наплавке по схеме рис. 4, г в поле до-
пуска попадает 90 % замеров толщин наплавлен-
ного слоя, что на 22 % выше, чем при наплавке по
схеме рис. 4, а. В этом случае более равномерная
рис. 4. Схемы индукционной наплавки, используемые при
проведении исследований: а — без вибрации наплавляемой
детали; б — с горизонтальной вибрацией наплавляемой де-
тали; в — с горизонтальной вибрацией наплавляемой детали
с использованием теплового и электромагнитного экранов; г
— то же, но с дополнительным вращением наплавляемой де-
тали; 1 — деталь; 2 — наплав-ленный слой; 3 — двухвитко-
вый кольцевой индуктор; 4, 5 — соответственно электромаг-
нитный и тепловой экраны. Стрелками показано направление
приложения вибрации и вращения диска относительно вер-
тикальной оси
рис. 5. распределение температуры по радиусу диска в мо-
мент начала деформации системы основной металл–наплав-
ленный металл как упругое тело при различных значениях
коэффициента градиентности β
рис. 6. Узел наплавки (а) и промышленная автоматическая поточная линия для наплавки ножей-ботворезов (б)
675-6/2015
Современные методы наплавки
толщина наплавленного слоя достигается за счет
совместного использования горизонтальной ви-
брации, тепловых и электромагнитных экранов, а
также центробежных сил, обеспечивающих рав-
номерное распределение жидкого металла в зоне
наплавки.
В этих же работах показано, что максималь-
ные остаточные напряжения σ2 возникают в на-
плавленном слое непосредственно у границы его
соединения с основным металлом. На границе с
ненаплавленной зоной σ2 = 0,54σв при временном
сопротивлении сормайта σв около 150 МПа [13].
разработанная технология (рис. 4, г) позволяет
производить нагрев с низким уровнем градиент-
ности температуры по радиусу диска (рис. 5). При
горизонтальной и вертикальной вибрации детали
с соответствующей амплитудой и частотой непо-
средственно в процессе наплавки удается оптими-
зировать микроструктуру наплавленного металла
и повысить износостойкость наплавленного слоя
типа сормайт-1 (порошок ПГ-С1) примерно в 1,5
раза.
Для реализации разработанных технологий со-
здана промышленная автоматическая поточная
линия для наплавки ножей-ботворезов (рис. 6, а,
б) [14–16].
Для индукционной наплавки использовали
высокочастотные генераторы типа ВЧИ 63/0,44,
ВЧГ6-60/0,44, ВЧГ9-60/0,44 мощностью 60 кВт и
частотой 440 кГц, так как толщина основного ме-
талла составляет 2…6 мм. В качестве наплавочно-
го материала использовали шихту, состоящую из
смеси порошка сормайта ПГ-С1 и флюса.
Вывод
Применение разработанных технологических
схем и оборудования для индукционной наплав-
ки тонких дисков позволяет повысить произво-
дительность труда, экономить электроэнергию,
улучшить микроструктуру, повысить износостой-
кость и стабильность толщины наплавленного
слоя, а также снизить остаточные напряжения и
деформации дисков.
1. Ткачев В.Н. Износ и повышение долговечности деталей
сельскохозяйственных машин. – М.: Машиностроение,
1971. – 264 с.
2. Рябцев И.А., Сенченков И.К. Теория и практика напла-
вочных работ. – Киев: Екотехнологія, 2013. – 400 с.
3. Пулька Ч.В. Технологічна та енергетична ефективність
індукційного наплавлення тонких сталевих дисків: Дис.
… д-ра техн. наук: 05.03.06. – Киев, 2006. – 368 с.
4. Шаблий О.Н., Пулька Ч.В., Будзан Б.П. Оптимизация
энергозатрат при индукционной наплавке тонкостенных
дисков // Автомат. сварка. – 1987. – № 1. – С. 36–39.
5. Шаблий О.Н., Пулька Ч.В., Будзан Б.П. Пути экономии
электроэнергии при индукционной наплавке тонкостен-
ных дисков // Там же. – 1988. – № 12. – С. 56–58.
6. Шаблий О.Н., Пулька Ч.В., Письменный А.С. Оптимиза-
ция конструктивных параметров индуктора для индук-
ционной наплавки тонких стальных дисков // Там же. –
1997. – № 6. – С. 17–20.
7. Шаблий О.Н., Пулька Ч.В., Письменный А.С. Оптими-
зация параметров индуктора для равномерного нагрева
дисков по ширине зоны наплавки с учетом экранирова-
ния // Там же. – 2002. – № 11. – С. 24–26.
8. Шаблий О.Н., Пулька Ч.В., Письменный А.С. Оптимиза-
ция индукционной наплавки тонких дисков с учетом те-
плового и электромагнитного экранирования // Там же.
– 2003. – № 9. – С. 22–25.
9. Пулька Ч.В., Шаблий О.Н., Письменный А.С. Влияние
режимов индукционной наплавки на структуру и свой-
ства наплавленного металла // Там же. – 2004. – № 10.
– С. 19–21.
10. Влияние вибраций детали в процессе наплавки на струк-
туру и свойства металла / Ч.В. Пулька, О.М. шаблий,
В.С. Сенчишин и др. // Там же. – № 1. – 2012. – С. 27–29.
11. Влияние технологических схем индукционной наплав-
ки на стабильность толщины наплавленного слоя / Ч.В.
Пулька, В.С. Сенчишин, В.я. Гаврилюк, М.С. Базар //
Там же. – 2013. – № 4. – С. 65–67.
12. Остаточные перемещения тонких стальных дисков при
индукционной наплавке износостойкими порошкообраз-
ными твердыми сплавами / О.Н. шаблий, Ч.В. Пулька,
А.С. Письменный, В.М. Михайлишин // Там же. – 1999.
– № 9. – С. 55–57.
13. Математичне моделювання виникнення залишкових
напружень, деформацій та переміщень при індукційному
наплавленні тонких сталевих дисків / О.М. шаблій, М.С.
Михайлишин, В.М. Михайлишин, Ч.В. Пулька // Вісник
Тернопіл. держ. техн. ун-ту ім. І. Пулюя. – 1998. – 3, № 4.
– С. 5–12.
14. Шаблий О.Н., Пулька Ч.В. Технология и оборудование
для индукционной наплавки тонких фасонных дисков //
Автомат.сварка. – 1994. – № 5-6. – С. 48–50.
15. Пулька Ч.В., Гаврилюк В.Я., Сенчишин В.С. Совершен-
ствование оборудования и технологии индукционной на-
плавки // Свароч. пр-во. – 2013. – № 4. – С. 27–30.
16. Пат. 94727 UA, МПК В23К 13/00. Автоматична пото-
кова лінія для наплавлення тонких дисків / Ч.В. Пулька,
В.я. Гаврилюк, В.С. Сенчишин, М.В. шарик; заявник і
власник Тернопіл. нац. техн. ун-т ім. І. Пулюя. – Опубл.
25.11.2014, Бюл. № 22.
Поступила в редакцию 12.03.2015
■ ПОРОШКОВЫЕ ЛЕНТЫ
В ИЭС разработана широкая номенклатура порошковых лент
для износостойкой наплавки, а также технология и оборудование
для их производства. Предлагается два типоразмера лент сечени-
ем 16,5×4,0 и 10,0×3,0 мм.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-113049 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:56:07Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пулька, Ч.В. Шаблий, О.Н. Барановский, В.Н. Сенчишин, В.С. Гаврилюк, В.Я. 2017-01-31T17:59:15Z 2017-01-31T17:59:15Z 2015 Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков / Ч.В. Пулька, О.Н. Шаблий, В.Н. Барановский, В.С. Сенчишин, В.Я. Гаврилюк // Автоматическая сварка. — 2015. — № 5-6 (742). — С. 64-67. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113049 621.793.927.7:669.018.25 Рассмотрены существующие технологические схемы индукционной наплавки рабочих органов сельскохозяйственных машин. Наилучшие результаты обеспечивает непрерывная индукционная наплавка с использованием кольцевого двухвиткового индуктора, теплового и электромагнитного экранов, горизонтальной вибрации и вращения наплавляемой детали. Применение разработанных технологических схем и оборудования для индукционной наплавки тонких дисков позволяет повысить производительность труда, экономить электроэнергию, улучшить микроструктуру, повысить износостойкость и стабильность толщины наплавленного слоя, а также снизить остаточные напряжения и деформации дисков. Considered are existing technological schemes of induction surfacing of operating elements of agriculture machines. The best results are provided by continuous induction surfacing using double-loop circular inductor, heat and electromagnetic shields, horizontal vibration and rotation of part being surfaced. Application of developed technological schemes and equipment for induction surfacing of thin disks allows increasing productivity, saving electric energy, improving microstructure, increasing wear resistance and stability of thickness of deposited layer as well as reducing residual stresses and deformations of disks. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Современные способы наплавки, технологии наплавки и их применени Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков Ways of updating the technology of induction surfacing of thin steel discs Article published earlier |
| spellingShingle | Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков Пулька, Ч.В. Шаблий, О.Н. Барановский, В.Н. Сенчишин, В.С. Гаврилюк, В.Я. Современные способы наплавки, технологии наплавки и их применени |
| title | Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков |
| title_alt | Ways of updating the technology of induction surfacing of thin steel discs |
| title_full | Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков |
| title_fullStr | Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков |
| title_full_unstemmed | Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков |
| title_short | Пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков |
| title_sort | пути совершенствования технологии индукционной наплавки тонких стальных дисков |
| topic | Современные способы наплавки, технологии наплавки и их применени |
| topic_facet | Современные способы наплавки, технологии наплавки и их применени |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113049 |
| work_keys_str_mv | AT pulʹkačv putisoveršenstvovaniâtehnologiiindukcionnoinaplavkitonkihstalʹnyhdiskov AT šabliion putisoveršenstvovaniâtehnologiiindukcionnoinaplavkitonkihstalʹnyhdiskov AT baranovskiivn putisoveršenstvovaniâtehnologiiindukcionnoinaplavkitonkihstalʹnyhdiskov AT senčišinvs putisoveršenstvovaniâtehnologiiindukcionnoinaplavkitonkihstalʹnyhdiskov AT gavrilûkvâ putisoveršenstvovaniâtehnologiiindukcionnoinaplavkitonkihstalʹnyhdiskov AT pulʹkačv waysofupdatingthetechnologyofinductionsurfacingofthinsteeldiscs AT šabliion waysofupdatingthetechnologyofinductionsurfacingofthinsteeldiscs AT baranovskiivn waysofupdatingthetechnologyofinductionsurfacingofthinsteeldiscs AT senčišinvs waysofupdatingthetechnologyofinductionsurfacingofthinsteeldiscs AT gavrilûkvâ waysofupdatingthetechnologyofinductionsurfacingofthinsteeldiscs |