CS267947B1 - Sposob navárania funkčnýoh čaeti čapov zalomenýoh hriadelov - Google Patents

Abstract

Spósob Je určený na výrobu novýoh, alebo dodatkové vylepáenie novýoh, alebo čiastočne opotřebených, alebo na renováoiu čiastočne, alebo úplné opotřebených zalomenýoh hriadeíov najma spálováoioh motorov, ale aj kompresorov, plastových vývev, čerpadiel a roznyoh strojov metAdou elektrlokóho oblúka pod tavivom, alebo metAdou elektrického oblúka v ochraně plynov, a to V sériovom.procese výroby, resp. opravy. Účely sposobu spočivajú v zmoučeni, najma skrátenia oelkovej dlžky zalomeného hriadela a to až na úroven predpisaného limitu, vo zvýáeni únavovej pevnosti a životnosti. Podstata sposobu spočiva v tom. že teplo teohnologlokého prooesu navárania sa ukládá postupné so zvyčujúoou tendenoiou, atriedavo okolo stredného hlavného čapu. Ako prvé sa navárajú kútové přechody hlavnýoh čapov, potom ojničnýoh čapov. Potom v rovnakom poradí sa navárajú váloové ploohy hlavnýoh čapov a po nich ojničnýoh čapov. Je definované poradle určitýoh druhov prldavnýoh materiálov, tepelné hranioe predohrevu a limitovanie popúčlaoioh teplot po úplnom navařeni. Po tepelnom apraoováni a jeho opraoovani vykazuje zalomený hriadel spravidla lepáie vlastnosti ako nový, pri zniženýoh obstarávaoioh nákladech.

Description

Vynález aa týká sposobu navárania funkčnýoh častí čapov zalomených liriadeiov metodou elektrického oblúka pod tavivem, alebo elektrickým oblúkom v ochrannej atmosféře plynu.

Doposial sú známe viaoeré sposoby najma renováoie funkčnýoh častí čapov zalomených hriadeíov, príčom všetky sú orientované na zalomené hriadele spalovacích motorov. Tieto postupy v súčasnej době využívajú dve základné metédy: naváranie a striekanie, Pre naváranio sa používáJú dve metody: elektrickým oblúkom pod tavivom a elektrickým oblúkom v ochraně plynu. V obooh prípadoch Je charakteristická postupnost: navárajú sa prv válcové plochy všetkých hlavnýoh čapov a potom ojničnýoh čapov, potom sa navárajú přechody medzi Jednotlivým čapom a ramenami zalomeného hriadeía makkým přídavným materiálem so zvýšenými plastickými vlastnoslami, príčom sa postupuje od Jedného konoa zalomeného hriadeía k druhému. Používá sa aj nasledovná postupnost operáoií: ako prvé sa navárajú všetky válcové plochy a to ako hlavnýoh, tak ako nasledujú za sebou od Jedného konoa zalomeného hriadeía k druhému, a v rovnakom smere a slede sa potom navárajú přechody medzi čapmi a ramenami. Pre striekanie sa používajú dve metédy: plameňoprášková a Jiarovó stríekanio, MeneJ sa používajú nikelalumíniové modzivrstvy s funkoiou podkladov, ktoré sa nanášajú ako prvé, v analogickéj postupnosti, ako pri konečných nánosoch v predchádzajúoioh prípadoch. Pri plameňopráškovoni a žiarovom strlekaní sa najčastejšie používajú prášky na bázo Ni. Všeobecný priemer dosahovaných tvrdostí po návare Je HRo 40 a po nasledujúoom popuštění sa zvyšuje až na HRo 48. Celkové změny dížky zalomeného hriadeía štandardného typu: 4-váleo, dížky 00a 600 mm + 80 mm - dosahuje skrátenie o 1,5 až 2 mm, v inýoh prípadoch sa překročila uvedená hranica skrátenia o 2 mm a vyskytlo sa takmer neriešiteíné obvodové vy osení a a hádzanie zalomeného hriadeía až o 3,5 mm vzhíadom na stredný hlavný čap, po navaření a dokončení tepelných práo. V oblasti dynamiokej únosnosti návaru vyskytlo sa v mnohých prípadoch zní žení o únavové j pevnosti na hranici 12 % a tým aj zníženie životnosti, Medzi ekonomicky zvlášt náročné doposiaí patří nejma technologie striekania kovov v plameni, kde sú zvlášt vysoké náklady na přídavný materiál, Striekanie je v niektorých prípadoch nadmieru hlučné.

Podstata nového sposobu navárania funkčnýoh častí čapov zalomených hriadeíov spočívá najma v tom, že naváral sa začína návarmi kútovýoh prechodov stredného, alebo středu najbližšieho hlavného čapu do ramien zalomenia hriadeía, pokračuje sa návarmi kútovýoh prechodov áalšíoh hlavnýoh čapov do ramien zalomenia hriadeía, potom sa navárajú kútové přechody ojničnýoh Čapov do ramien zalomenia hriadeía prvou naváraQou elektrodou a v rovnakom slede a poradí sa navárajú všetky válcové plochy hlavnýoh a ojničnýoh čapov druhou naváraoou elektrodou, striedavo okolo stredného alebo středu najbjt^šieho hlavného čapu, ku konoom zalomeného hriadeía, príčom naváranie sa zakončí popúšlaním pri teplote 165 až 580 °C. Ďalej je podstata nového sposobu závislá na podmienkaoh, definovaných tým, že kútové přechody do ramien sa navárajú prvou naváraoou elektrodou chemického zloženia 0,07 hmot, uhlika, 1,95 % hmot, kremíka, 1,5 % hmot, niklu, 0,45 hmot. ohrOmu, 0,45 hmot, molybdénu, a ostatok železo a strednomangánové kyslé tavené tavivo pre automatické a poloautomatické zváranie a naváranie uhlíkových ocelí a válcové plochy sa navárajú druhou naváraoou elektrodou chemického zloženia 0,10 až 0,35 % hmot, uhlika, 0,20 až 0,40 % hmot, kremíka, 0,6 až 1,2 % hmot, mangánu, 3,0 až 5*0 % hmot, ohromu, 0,45 í až 0,55 hmot, molybdénu, 0,2 až 0,4 hmot, médi a ostatok. železo a strednomangánové kyslé tavivo pre automatické a poloautomatické zváranie a naváranie uhlíkových oceli, jednosměrným pulzným prúdom, alebo jednosměrným prúdom velkosti 170 až 190 A s kladnou polaritou na zváracej elektráde, pri napatí 27 až 29 V, naváraoou rýohloslou 22 až 50 m.h~\ v případe válcových ploch so stúpaním návarovej húsenioe 3 až 5 mm. oť\ s navazujaoim překrytím, po predohreve zalomeného hriadeía na teplotu 300 °C, s udržiavanim teploty ohřevu nad branioou 200 °C v priebehu navárania, bez přerušenia naváracieho prooesu.

Výhody nového sposobu sú: zmenšenie skrátenia (predíženia) zalomeného hriadeía posobením navárania, na ref erenčne j dlžke až na hodnoty + O, t mm. Predpísaná toleranoia

CS 267 947 Bl pri dlžke zalomeného hr lade ía 517 mm je +0,1 a - 0,3 mm. Obvodové hádzanie vzhiadom stredný hlavný čap po úplnom dokončení tepelných práč nepřekračuje hodnotu 1,1 mm a je tiež určené voíkostou nerovnoměrností pri rozdělení hmot a nosných prierezov zalomenia hriadeía. Únavovými skúžkami sa ověřilo ako výnimočné zníženie ánavovej pevnosti max. o hodnotu - 3b 5°. tak Jej zvýčenie cca 15 %, pri kritiokej hladině zaíaženia, pri inej hladině zaíaženie zvýženie únavovéj pevnosti až o 9° % proti originálnímu nového zalomenému hriadeíu, Tým sa ekvivalentně zvySuje tiež životnost o priemernú hodnotu 10 až 30 %. Medzi zaznamenaná výhody patří tiež konečné zníženie treoieho momentu v prevádzke zalomeného hriadeía a to priemernou hodnotou okolo 7 až 8 $ oproti klasickému hriadeíu. Táto skutočnosí ovplyvňuje kladné spotřebu paliva spaíovacieho motora. Sposob vylučuje potřebu podkladovej medzivrstvy pri súčasnom vzestupe kvality. Technologický proces má minimální* až zanedbatelná hlučnost a hygienicky bol zaradený do kategorie B, dýmová trieda č, 1. Tvrdost návarov má hodnoty b3 až 45 BRo, po tepelnom spracovaní 48 až 49 HRo. Spžsob poskytuje úplné reprodukovateíné výsledky. Ekonomická účinnost novej metódy sa pohybuje od l45 do 121 %, pódia stavu zalomeného hriadeía a použitéj technologie.

Skúéka sposobu bola v jednom'případe vykonaná na klukových hriadelooh typu Z 8001, M 634, 4 VD a SMD 14. Bola použitá metóda elektrického oblúka pod tavivom, přídavný materiál trubičková elektróda, na návary prstenoov v kútovýoh prechodooh a na návary vrstiev válcových častí diferencovánoJ ohemiokej skladby (prvá a druhá haváraoia elektróda chemického zloženia uvedeného v podstatě nového sposobu), kladný pól elektrického naváraoieho zdroje na naváraoej elektróde. Sálej bolo použité strednomangánové kyslé tavené tavivo pře automatické a poloautomatické zváranie a naváranie uhlíkových ooelí (F-1O1), príp, v áalSej časti bola použitá metóda elektrického oblúka v ochrannom plyne, drát C 215 0 1,2 mm + pól a plyn CO,, alebo zmes CO, + Ar. Parametre navárania prechodov čapov do reunion U=27 V, 1=168 A až 180 A, v=30 m.h , parametre navárania válcových častí čapov Us27 V, I%190 až 200 A, v=25,4 m.h”¹, sss6 nn.ot“¹. Skúčky bolí vykonané na 8, až 10. kusoch Jednotlivých.druhov zalomených hrladolov s prodohrovmi na teplotu 300 až 310 °C pri udržení teploty nad 200 a 220 °C. Naváranie začínalo návarom překrytého prstenoa kútovýoh prechodov hlavnýoh čapov do reunion zalomeného hriadeía, pričom po ověření optimálnosti postupu ako prvý sa naváral zvolený přechod hlavného čapu, nachádzajúoeho sa v střede dlžky zalomeného hriadeía.

Vo vSetkých prípadoch skúSok sa začínalo naváranie na strednom, alebo středu najbližžom hlavnom čapě, návarom kútovýoh prechodov, potom na ojničnýoh čapoch a rovnako sa v slede a poradí, navárali válcové plochy prvým, resp. druhým druhem naváraoej elektródy, vždy striedavo na obo strany stredného alebo středu najbližžieho hlavného čapu. Pódia druhu materiálu zalomeného hriadeía bolí volené a odskúSemé popáčtaoie teploty zníženia nortnálnej popúStacej teploty vždy o 50 °C» teda v hranioiach teplot od 165 do 580 °C, po dobu 2, až 5» hodin, s pozvolným poklesem teploty na vzduchu na hodnotu 20 °C,

Po dosiabnutí stabilněj teploty 20 °C celého zalomeného hriadeía sa pristápilo k neraniu tvarových a rozměrových zmien na povodnom telese, k opracovaniu a zatažovacím skúékám k hodnoteniu mechanických vlastností a očakávatelnej životnosti u každého zalomeného hriadeía zvláSt. Meranie bolo vykonané porovnáním s povodným, novým zalomeným hriadeíom. Dosiahnuté výsledky (v priemere sa tieto výsledky dosiahli aj u 3alžíoh ská2ok zalomených hriadeíov, navařených met ódou elektrického obláká v plynovej ochraně): Třecí moment Nm - klasický hriadel - zábehový : 5 »5 - prevádzkový : 1,095i

- navařený hriadel - základný · 5.755

- prevádzkový : 1,086.

Závěr: třecí moment stápa počas (zanedbatelnéj) doby zábehu o cca 4,63 klesá počas prevádžky o viac ako 8,21 %, čo sa prejaví v znížení spotřeby energie.

Únavová pevnost: - pri zátaži 70/15 kN bol počet umrtvovaoíoh oyklov - klasický hriadel

CS 26? 9^7 Bl 3

325 000, navařený hriadei 375 000, - pri zálaži 60/15 kN - klasický hriadei 2 615 000, a navařený hriadei 5 000 000 a lom sa nedostavil.

Závěr: v případe navařeného hriadeia únavová pevnost stúpla - pri zálaži 70/15 kN o 15,5 %, při záiaži 60/15 kN o viao ako 91 %.

Ekonámla: cena nového kíukového hriadeia typu Z 8001 - koeficient 100> navařeného, opracovaného, připraveného k montáži - koeficient 87| typu M 634 - koeficient 1OO> navařený eto - koeficient 70, typ 4 VD - koeficient 100, navařený eto - koeficient 87.

Závěr: úspory energie znížením treoíoh odporov, predíženie životnosti povodného zalomeného hriadeia o SalSíoh min. 120 až 130 ¢, úspora nákladov od 12 do 30 £ oproti oene nového hriadeia.

Vynález je využitelný u vSetkých výroboov zalomených hriadeiov rozneho použitia a u podnikov zameranýoh na ioh opravy a renováoie, Vo výskume a vývoji je ho možné využil ako definovanú skúsenosl so spésobom ukladania tepelného obsahu, po navazujúcich stupňooh, do kovových súčiastok viao - menej symetrických tvarov a dielčíoh objemov,

Claims (1)

1. Sposob navárania funkčnýoh častí zalomených hriadeiov metodou elektrickým oblúkom pod tavivom, alebo elektrickým oblúkom v ochrannéj atmosféře plynu tak, že kútové přechody do ramien sa navárajú prvou naváraoou elektródou chemického zloženia 0,07 % hmot, uhlíka, 1,95 hmot, kremíka, 1,5 % hmot, niklu, 0,45 % hmot, chrómu, 0,45 $ hmot, molybdénu, a ostatok železo a strednomangánové kyslé tavené tavivo pre automatické a poloautomatické zváranie a naváranie uhlíkových ocelí a válcové plochy se navárajú druhou naváraoou elektrodou chemického zloženia 0,10 až 0,35 % hmot, uhlíka, 0,20 až 0,40 % hmot, kramíka_f 0,6 až 1,2 % hmot, mangánu, 3»0 až 5,0 % hmot, chrómu, 0,45 až 0,55 í hmot, molybdénu, 0,2 až 0,4 hmot, médi, a ostatok železo a strednomangánové kyslé tavené tavivo pre automatické a poloautomatické zváranie a naváranie uhlíkových ooelí, Jednosměrným pulzným prúdom, alebo jednosměrným prúdom velkosti 170 až 190 A s kladnou polaritou na zváracej elektróde pri napatí 27 až 29 V, naváraoou rýohloslou 22 až 50 m,h“¹, v případe válcových ploch so stúpaním návarovej húsenice 3 až 5 mm.ot^-\ s navazujúcim překrytím, po predohreve zalomeného hriadeia na teplotu 300 °C, s udržláváním teploty ohřevu nad hranicou 200 °C v priebehu navárania bez preručenia naváraoieho procesu, vyznačujúci sa tým, že naváral sa začína návarmi kútovýoh preohodov stredného, alebo středu najbližšieho hlavného čapu do ramien zalomenia hriadeia, pokračuje sa návarmi kútovýoh preohodov Jaliich hlavných čapov do ramien zalomenia hriadeia, potom sa navárajú kútové přechody ojničnýoh čapov do ramien zalomenia hriadeia, prvou naváraoou elektródou a v rovnakom slede a poradí sa navárajú vSetky válcové plochy hlavnýoh a ojničnýoh čapov druhou naváraoou elektródou, striedavo okolo stredného, alebo středu najbližčieho hlavného čapu, ku konoom zalomeného hriadeia, pričom naváranie sa zakončí popúčlaním pri teplote 165 až 580 °C po dobu 2 až 5 hodin.