1.Методы оценки износа деталей машин.

Методы оценки износа деталей разделяют на производственные и лабораторные. К производственным относятся метод микрометрирования детали и метод косвенной оценки по изменению эксплуатационных характеристик сопряжения; к лабораторным (исследовательским) методам – взвешивание деталей, определение количества железа в масле картера, применение радиоактивных изотопов, метод искусственных баз, профилографирование. Метод микрометрирования основан на измерении линейных размеров деталей, бывших в эксплуатации, с использованием универсальных измерительных средств (микрометров, штангенциркулей, индикаторных приборов и др.). Оценка износа по изменению эксплуатационных характеристик сопряжения или узла широко используется в производстве. Например, износ деталей масляного насоса косвенно может быть определен по падению давления масла; износ деталей поршневой группы двигателя –  по пропуску газов в картер двигателя; износ подвижного соединения –  по изменению его температуры в процессе эксплуатации, например в подшипниках скольжения и т.д. Метод взвешивания заключается в определении массы детали до эксплуатации и после нее. Этот метод применять нельзя, если превалирующим является износ от пластического деформирования деталей. Определение количества железа и других продуктов износа в масле заключается в химическом анализе отработанного масла. Недостатком способа является невозможность определения износа каждой детали узла. Преимущество – отсутствие необходимости разборки агрегата. Метод радиоактивных изотопов основан на использовании изотопов вольфрама, сурьмы или кобальта, вводимых в поверхностный слой рабочей поверхности детали. Интенсивность излучения масла, регистрируемого специальными приборами (счетчиками), является показателем интенсивности изнашивания детали. Метод искусственных баз, предложенный М. М. Хрущевым и  Е. С. Берковичем, заключается в нанесении на рабочую поверхность новой детали специального углубления (лунки) или выточки. По изменению размера углубления после определенного времени эксплуатации определяют расчетом линейный износ в пределах этой поверхности. Метод профилографирования основан на определении с помощью профилографа весьма малых износов у таких деталей, как поршневые пальцы, плунжеры.

2.Дуговая сварка и наплавка. Схема ручной дуговой сварки. Режимы сварки и наплавки.

Ручная дуговая сварка выполняется плавящимся или неплавящимся (угольным, графитовым, вольфрамовым, гафниевым) электродом. При сварке плавящимся электродом (рис. 5.1) дуга горит между 

Рис. 5.1. Схема ручной дуговой сварки (наплавки) штучным электродом: 1– основной металл; 2 – сварочная ванна; 3 – электрическая дуга; 4 – проплавленный металл; 5 – наплавленный металл; 6 – шлаковая корка; 7 – жидкий шлак; 8 – электродное покрытие; 9 – металлический стержень электрода; 10 – электрододержатель

ним и изделием. Формирование металла шва осуществляется за счет материала электрода и расплавления основного металла в зоне действия дуги. При сварке неплавящимся электродом для формирования металла шва в зону дуги извне подается присадочный материал.

Наибольшее применение нашла сварка плавящимся электродом, так как ее можно применять во всех пространственных положениях, сваривая черные, цветные металлы и различные сплавы. При этом используются электроды диаметром 1÷ 12 мм. Однако основной объем работ выполняется электродами диаметром 3÷ 6 мм.

Электроды классифицируются по материалу, из которого они изготовлены, по назначению, по виду покрытия, по свойствам металла шва, по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки, по роду и полярности тока.

По назначению электроды подразделяются на следующие группы:

• для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей – У;

• для сварки теплоустойчивых легированных сталей – Т;

• для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами – В;

• для наплавки слоев с особыми свойствами – Н.

По толщине покрытия существуют следующие группы электродов:

• с тонким покрытием – М;-

• со средним покрытием – С;

• с толстым покрытием – Д;

• с особо толстым покрытием – Г.

Покрытия могут быть кислые – А, основные – В, целлюлозные – Ц, рутиловые – Р и прочие – П.

В настоящее время при ремонте техники на железнодорожном транспорте находят наибольшее применение кислые, основные и рутиловые покрытия.

Наплавку металла при помощи дуговой сварки применяют для восстановления изношенных деталей. Для этого на поверхность изделия наносят металл, накладывая его слоями, обладающими необходимыми физико-механическими свойствами. Для этого применяют различные виды сварки (рис.27), в том числе и ручную дуговую с плавящимся или неплавящимся электродом.

Рис. 27 Основные способы наплавки плавлением:  А-угольным электродом (1), расплавлением сыпучего наплавочного сплава (2);  Б-покрытым электродом (1) или легирующим покрытием (2);  В-неплавящимся вольфрамовым электродом (1) в инертных газах с задействованием присадочного прутка (2);  Г-плавящимся электродом (1) в защитном газе;  Д-сварка плавящейся проволокой (1) под флюсом (2);  Е-лентой плавящейся (1) в защитном газе (под флюсом);  Ж-струей плазмотрона (1) с наложенным или спеченным из порошков наплавочного материала (2);  3-плавящимся электродом (1) с перемещаемым медным ползуном (2), 3-наплавляемая деталь; 4-наплавленный слой

Основным достоинством ручной дуговой наплавки является простота и универсальность метода, возможность выполнения сложных наплавочных работ в труднодоступных местах. К недостаткам относят низкую производительность, загазованность в месте производства работ, сложность получения необходимого качества наплавленной поверхности.

Наплавку плавящимся электродом ведут по той же технологии, что и обычную сварку. Перед наплавкой поверхность тщательно зачищают, следя особенно за тем, чтобы не осталось жировых пятен и коррозии. Электроды подбирают, исходя из условий эксплуатации наплавляемой поверхности. Для этого применяют как обычные сварочные электроды, предназначенные для сварки легированных сталей, так и специальные наплавочные электроды, обладающие заданными свойствами. Для наплавки износостойких поверхностей применяют порошковые проволоки с заданным химическим составом.

В качестве источников питания для сварочной дуги используют серийные выпрямители и сварочные трансформаторы.

Для наплавки на поверхность металла наносят сварочные валики, покрывая всю плоскость слоем наплавленного металла. Валики наносят поочередно, перекрывая предыдущий на ⅓ его ширины. Для того чтобы увеличить ширину валиков, их можно накладывать поперечными колебаниями, так же как это делают для увеличения сварочного шва. Валики можно накладывать и с некоторыми промежутками один от другого, с последующей наплавкой валиков в промежутках. Промежуточные валики накладывают после снятия шлака с ранее наложенных валиков и тщательной их зачистки.

В отличие от соединительной сварки наплавка имеет некоторые особенности, связанные с тем, что химический состав наплавленного металла существенно отличается от химического состава основного металла. Выходом из сложившейся ситуации может служить тщательный подбор состава плавящихся электродов, которые способны создать требуемую структуру и химический состав наплавленного слоя. Если это сделать не удается, то прибегают к другим методам наплавки: наплавке неплавящимся электродом с расплавлением слоя сыпучего наплавляемого сплава, нанесение легирующих примесей в виде порошков, паст или брикетов, наплавлением в среде защитных газов и т.д. Для этого применяют методы наплавки на автоматическом и полуавтоматическом сварочном оборудовании, на особенностях которого мы остановимся в соответствующих разделах данной книги.

При наплавке любым из указанных методов важно, чтобы основной металл проплавлялся минимально, чтобы были сведены к минимуму остаточные напряжения, деформации и припуски на последующую обработку.

Расчет режимов ручной дуговой сварки (наплавки)

При ручной дуговой сварке (наплавке) к параметрам режима сварки относятся сила сварочного тока, напряжение, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока, полярность и др.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.

При выборе диаметра электрода для сварки можно использовать следующие ориентировочные данные:

Толщина листа, мм	1- 2	3	4-5	6-10	10-15	> 15
Диаметр электрода, мм	1,6-2,0	2,0-3,0	3,0-4,0	4,0-5,0	5,0	> 5,0

 В многослойных стыковых швах первый слой выполняют электродом 3–4 мм, последующие слои выполняют электродами большего диаметра.

Сварку в вертикальном положении проводят с применением электродов диаметром не более 5 мм. Потолочные швы выполняют электродами диаметром до 4 мм.

При наплавке изношенной поверхности должна быть компенсирована толщина изношенного слоя плюс 1–1,5 мм на обработку поверхности после наплавки.

Сила сварочного тока, А, рассчитывается по формуле

       (6.1)

где К – коэффициент, равный 25–60 А/мм; d_Э – диаметр электрода, мм.

Коэффициент К в зависимости от диаметра электрода d_Э принимается равным по следующей таблице:

dЭ, мм	1-2	3-4	5-6
К , А/мм	25-30	30-45	45-60

Силу сварочного тока, рассчитанную по этой формуле, следует откорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения шва в пространстве.

Если толщина металла S ≥ 3d_Э, то значение I_СВ следует увеличить на 10–15%. Если же S ≤1,5d_Э, то сварочный ток уменьшают на 10–15%. При сварке угловых швов и наплавке, значение тока должно быть повышено на 10–15%. При сварке в вертикальном или потолочном положении значение сварочного тока должно быть уменьшено на 10–15%.

Для большинства марок электродов, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение дуги U_Д= 22 ÷ 28 В.

Расчет скорости сварки, м/ч, производится по формуле

   (6.2)

где α_Н – коэффициент наплавки, г/А· ч (принимают из характеристики выбранного электрода по табл. 9 приложения); F_ШВ  – площадь поперечного сечения шва при однопроходной сварке (или одного слоя валика при многослойном шве), см²;  ρ – плотность металла электрода, г/см³(для стали ρ  =7,8 г/см³).

Масса наплавленного металла, г, для ручной дуговой сварки рассчитывается по формуле

   (6.3)

где l – длина шва, см; ρ – плотность наплавленного металла (для стали ρ=7,8 г/см³).

Расчет массы наплавленного металла, г, при ручной дуговой наплавке производится по формуле

   (6.4)

где F_НП  – площадь наплавляемой поверхности, см²; h_Н – требуемая высота наплавляемого слоя, см.

Время горения дуги, ч, (основное время) определяется по формуле

   (6.5)

Полное время сварки (наплавки), ч, приближенно определяется по формуле

   (6.6)

где t_O – время горения дуги (основное время),ч; k_П – коэффициент использования сварочного поста, который принимается для ручной сварки 0,5 ÷ 0,55.

Расход электродов, кг, для ручной дуговой сварки (наплавки) определяется по формуле

   (6.7)

где k_Э – коэффициент, учитывающий расход электродов на 1 кг наплавленного металла (табл. 9 приложения).

Расход электроэнергии, кВт· ч, определяется по формуле

   (6.8)

где U_Д– напряжение дуги, В; η– КПД источника питания сварочной дуги; W_O– мощность, расходуемая источником питания сварочной дуги при холостом ходе, кВт; Т – полное время сварки или наплавки, ч.

Значения η источника питания сварочной дуги и W_O можно принять по таблице:

Род тока	η	WO
Переменный	0,8 - 0,9	0,2 - 0,4
Постоянный	0,6 - 0,7	2,0 - 3,0

Выбор и обоснование источника питания сварочной дуги может быть осуществлен по табл. 1–5 приложения.

Билет 4.