Спосіб ремонту литих деталей із алюмінієвих сплавів
Власники патенту UA 2254221:
Винахід відноситься до галузі ремонту литих деталей із алюмінієвих сплавів із застосуванням зварювання плавленням. У способі ремонту литих деталей з алюмінієвих сплавів дефектну ділянку вирізують еквідистантно на відстані (3-8) n від межі дефекту, а вставку виготовляють з деформованого алюмінієвого сплаву, зварюваного з ливарним сплавом деталі, що ремонтується, з співвідношенням 25 де Gд і Gл - коефіцієнти відносного подовження деформованого і ливарного алюмінієвого сплаву, n - товщина литої деталі в зоні ремонту. Забезпечується зниження трудомісткості ремонту виливків із алюмінієвих сплавів. 3 іл., 1 табл.
Винахід відноситься до галузі зварювання плавленням і, зокрема, технології ремонту виливків з алюмінієвих сплавів.
Зазвичай складність конфігурації виливка створює перешкоду для скорочення її розмірів у процесі охолодження. Поки метал частково знаходиться в рідкому стані, виникнення будь-яких усадочних напруг неможливо. З моменту ж утворення у виливку суцільного кристалічного каркаса можуть виникати усадкові напруги в тому випадку, якщо форма перешкоджає вільному усадці. Ці напруги здатні викликати утворення гарячих тріщин у виливках, які є однією з найпоширеніших причин шлюбу у фасонному литті. 2-е вид., Переробний і додатковий - М.: Металургія, 1984. 528 с. С.378).
Відомий спосіб ремонту виливків з легких сплавів шляхом підварювання тріщин трифазною дугою (Столбов В.І., Єльцов В.В. Ремонт виливків з магнієвих сплавів за допомогою трифазної дуги // Зварювальне виробництво. 1984. №2. С.40-41). Підварювання тріщинздійснюють без попередньої обробки дефектної ділянки шляхом витіснення дефекту в підкладку, що має обробку під кутом 25-32°. Недоліком даного способу ремонту виливків є низька стабільність якості на ділянці підварювання тріщини і висока ймовірність повторного її виникнення.
Відомий спосіб ремонту виливків з алюмінієвих сплавів, що включає виконання отворів діаметром 2,5-3,5 мм на вогнищі зародження і кінці тріщини. Потім за допомогою шарошок дефектну ділянку по тріщині обробляють під кутом 70-90° половину товщини деталі. Після цього дефект у вигляді тріщини заварюють ручним аргонно-дуговим зварюванням з присадним дротом складу, аналогічного складу металу виливки (Дубовенко І.П. ". Тула. 1999. С.149-156).
Недоліком даного способу усунення тріщин у виливках з алюмінієвих сплавів є висока частота повторного виникнення тріщин на відремонтованому ділянці деталі через високу внутрішні напруги.
Найбільш близьким за технічною сутністю до заявляється способу є спосіб ремонту литих деталей з алюмінієвих сплавів, при якому ділянку деталі, де розташовується тріщина, вирізують механічним шляхом. Потім місце дефектного ділянки встановлюють вставку з металу виливки, конфігурація якого ідентична конфігурації дефектного ділянки. Після установки вставки її вварюють у відливку, що ремонтується, методом зварювання плавленням, наприклад аргонно-дуговим зварюванням (Сіроткін О.С., Глотов Є.Б., Кайнов В.М., Мацнев В.М. Розробка високоефективних технологічних процесів лиття з високоміцних алюмінієвих сплавів дляотримання інтегральних литих конструкцій гарантованої якості.//Авіаційна промисловість. 2000. №3. С.17-28).
Істотним недоліком згаданого способу ремонту литих деталей із алюмінієвих сплавів є часте повторне утворення тріщин у зварних з'єднаннях, що з'єднують вставку з виливком. Це викликає необхідність проведення підварювання та ремонту швів, що з'єднують вставку з виливком. Багаторазове проведення ремонтних операцій на обмеженій ділянці виливки підвищує трудомісткість ремонту, різко знижує властивості металу виливки та викликає серйозні відхилення її від вимог конструкторської документації. Крім того, при даному способі ремонту литих деталей можливе утворення в зварних з'єднаннях мікротріщин, розвиток яких відбувається в процесі експлуатації виробу.
Метою цього винаходу є зниження трудомісткості ремонту виливків з алюмінієвих сплавів за рахунок запобігання утворенню тріщин при варінні вставки у виливок.
Заявляється винахід пояснюється кресленнями: на фіг.1 зображено розташування дефекту у вигляді тріщини у виливку, на фіг.2 - схема вирізки дефектної ділянки з виливки, на фіг.3 - схема варіння вставки у виливок.
Сутність заявляється способу ремонту литих деталей із алюмінієвих сплавів полягає в наступному. У процесі виготовлення та експлуатації виливків 1 з алюмінієвих сплавів у них виникають тріщини 2, що розташовуються як по поверхні, так і в глибині деталі 1 (фіг.1). Для усунення тріщини 2 її кінці (початок та кінець) фіксують за допомогою отворів 3 (фіг.2). Потім еквідистантно від тріщини 1 вирізають дефектну ділянку 4 з виливка 1. Еквідистантна відстань відповідає (3-8) n, де n - товщина деталі 1 в зоні вирізки дефектної ділянки 4. При відстані менше 3 nспостерігаються високі усадочні напруги в зварних з'єднаннях 5 при встановленні вставки 6 на місце дефектної ділянки 4 (фіг.3). У цьому випадку у зварних з'єднаннях 5 відзначається часте утворення тріщин у процесі кристалізації металу шва.
Збільшення еквідистантної відстані вирізки дефектної ділянки більше 8 n не призводить до помітного зниження інтенсивності виникнення тріщин у зварних з'єднаннях 5, але суттєво збільшує витрату металу на виготовлення вставки 6 і трудомісткість зварювальних робіт при її варінні у виливок 1. Тому оптимальним слід вважати діапазон еквідистантних рас 3-8) n.
На якість зварних з'єднань 5 вставки 6 виливком 1 великий вплив робить правильний вибір матеріалу, з якого виготовляють вставку 6. Особливе значення в даному випадку має співвідношення коефіцієнтів відносного подовження матеріалу вставки 6 і виливки 1. При співвідношенні коефіцієнтів відносного подовження G6/G1 менше 9 варінні вставки 6 у виливку 1 виникають значні внутрішні напруги, що викликають утворення тріщин у зварних з'єднаннях 5. У випадку, коли G6/G1=9-25, має місце релаксація напруг у металі вставки і практично повністю виключається виникнення тріщин у з'єднаннях 5 між вставкою 6 і виливком 1. Виготовлення вставки 6 з алюмінієвого сплаву, що деформується, з більш високими значеннями коефіцієнта відносного подовження і більш високими пластичними властивостями, тобто. G6/G1 більше 25, супроводжується зниженням показників міцності виливки, що не допускається за умовами експлуатації.
Заявляється спосіб був випробуваний при ремонті корпусів автоматичних коробок передач з алюмінієвого ливарного сплаву АЛ9. Товщина стінки корпусу автоматичної коробки в зоні ремонту становила 5-12 м.Результати варіювання параметрів і матеріалу вставки 6 якість зварних з'єднань наведені в таблиці.
Аналіз отриманих даних дозволяє зробити висновок, що застосування заявляється способу ремонту литих деталей з легких сплавів дозволяє гарантовано виключити повторне виникнення тріщин і забезпечує високі характеристики виробів в експлуатації.
Спосіб ремонту литих деталей з алюмінієвих сплавів, при якому ділянку деталі з дефектом вирізають, а на його місце вварюють вставку зварюванням плавленням, який відрізняється тим, що для зниження трудомісткості ремонту виливків за рахунок запобігання утворенню тріщин при варінні вставки вирізають дефектну ділянку еквід ÷8)·n від межі дефекту, а вставку виготовляють з деформованого алюмінієвого сплаву, що зварюється з ливарним сплавом деталі, що ремонтується, із співвідношенням коефіцієнтів відносного подовження Gд/Gл=9-25, де Gд і Gл - коефіцієнти відносного подовження сплаву деформируемого n - товщина литої деталі в зоні ремонту.