ggg (1)

1. Автоматизации процесса охлаждения детали при ЭДН

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Самарский государственный технический университет»
Кафедра «Литейные и высокоэффективные технологии»
Автоматизации процесса охлаждения
детали при ЭДН
Студенты 1-ФММТ-105
Руководитель:
Минаков Е.А.

2. Введение и актуальность

Почему тепловой режим в ЭДН критичен?
Локальный
нагрев
при
наплавке
ведёт
к
деформациям, росту остаточных напряжений и
нестабильности структуры. Для термочувствительных
материалов это ухудшает механические свойства.
Контролируемое охлаждение сужает ЗТВ, ускоряет
кристаллизацию и повышает повторяемость.
Цель исследования
разработка и анализ эффективности системы
автоматизированного
охлаждения
при
ЭДН
наплавке порошковой проволокой AWS E71T-GS.
Это включает оценку влияния контролируемого
охлаждения на микроструктуру и твердость.
1

3. Запатентованное устройство для охлаждения зоны наплавки

П-образный охладитель для улучшенного контакта
Патент РФ №57658 U1 предлагает П-образный медный
охладитель
с
эластичным
материалом,
чтобы
обеспечить более надёжный контакт и эффективный
теплоотвод. Это важно для стабильного отвода тепла в
зоне наплавки.
Медный охладитель 1
Средством для подачи охлаждающей
жидкости 2
Рассекатель потока 3
Эластичный материал 4
Вольфрамовый электрод и присадочная
проволока 5
Деталь 6
Состав узла охлаждения в установке
В работе использована медная пластина с каналами
для
воды.
В
составе
узла
последовательно
реализованы: медный охладитель, подача жидкости,
рассекатель потока, эластичный материал, электрод,
присадочная проволока и деталь.
2

4. Выбор основного оборудования

Сварочный аппарат EWM TITAN XQ
350 PULS DW
высокотехнологичный инверторный аппарат
для импульсной сварки MIG/MAG с отдельным
механизмом подачи проволоки. Обладает
широким набором инновационных сварочных
процессов (forceArc, rootArc, superPuls),
обеспечивающих высокое качество и гибкость
настроек.
Робот Dobot CR10
промышленный робот с рабочим радиусом
1300 мм и грузоподъемностью 10 кг.
Обеспечивает
высокую
точность
позиционирования (±0,03 мм) и оснащен
системами безопасности для совместной
работы с человеком.
3

5. Разработка устройства принудительного автоматического охлаждения

Компоненты системы:
Охлаждающая подложка из меди: выбрана за
высокую
теплопроводность.
Имеет
внутренние каналы для циркуляции воды.
Силиконовые
трубки:
подложки с насосом.
для
соединения
Мембранный насос: производительностью 1,2
литра в минуту обеспечивает принудительное
движение охлаждающей воды.
5

6. Маршрутно-операционная карта технологического процесса наплавки с принудительным охлаждением

01
Подготовка материалов: проволока AWS E71T-GS, основа — сталь 20 (очистка).
02
Подготовка оборудования: проверка сварочного аппарата, робота, системы охлаждения (насос,
шланги, медная пластина).
03
Настройка параметров наплавки: сила тока, напряжение дуги, скорость наплавки, вылет проволоки.
04
Настройка параметров системы охлаждения: расход воды — 1,2 л/мин, расстояние от сопла
охлаждения до поверхности — 10 мм, режим — непрерывный.
05
Процесс наплавки: выполнение наплавки с одновременным автоматическим охлаждением.
06
Операции после наплавки: контролируемое
приспособлений, полировка, травление.
охлаждение
детали,
снятие
технологических
07
Контроль качества: визуальный и измерительный контроль, металлографические исследования,
измерение твердости.
6

7. Экспериментальные результаты — макроструктурный анализ

Без охлаждения
С охлаждением
01
02
Геометрические
размеры
валиков
первого
слоя
существенно не изменились.
Валик, наплавленный с охлаждающей
подложкой имеет более округлое
сечение по сравнению с образцом без
охлаждения.
7

8. Экспериментальные результаты — микроструктура наплавленного металла

Образец
с
принудительным
охлаждением:
формирование
предположительно мартенситной структуры,
из-за высокой скорости кристаллизации и
подавления диффузионных процессов.
Контрольный образец без
охлаждения: перлитная структура
(чередующиеся феррит (светлый) и
цементит (тёмный)).
8

9. Экспериментальные результаты — микроструктура зоны термического влияния

01
Без охлаждения
Ширина
ЗТВ:
на
образце
с
принудительным
охлаждением
(слева) значительно меньше, чем на
контрольном образце (справа)
02
С охлаждением
Переход структуры: в ЗТВ образца с
охлаждением наблюдался более резкий
переход чем на контрольном образце.
9

10. Экспериментальные результаты — измерение микротвердости. Точки измерения

10

11. Экспериментальные результаты — измерение микротвердости (кгс/мм²). Ключевые значения.

Среднее
3 точка
4 точка
5 точка
Основной материал
163
163
203
173
168
174
217
232
357
302
328
287
269
196
190
225
241
224
Основной материал
279
250
259
269
259
263
Наплавленый слой
232
225
146
184
173
192
291
184
241
225
196
227
190
203
279
241
259
234
охлаждения
2 точка
ого
1 точка
принудительн
Место контроля
я охлаждения
ем
использовани
Без
использовани
С
Экспериментальные результаты — измерение
микротвердости (кгс/мм²). Ключевые значения.
Наплавленый слой
Зона термического
влияния
Зона термического
влияния
Основной материал
значение
12

12. Экспериментальные результаты — измерение микротвердости. График распределения

11

13. Моделирование и анализ установки для автоматического охлаждения установки

1 Шаговые двигатели
2 Приводная передача
3 Червячный вал
4 Рабочая ванна
5 Платформа
6 Впускное отверстие
13

14. Моделирование и анализ установки для автоматического охлаждения установки

14

15. Заключение

ключевые задачи, решенные в ходе работы
01
02
03
Проведен анализ
проблем, связанных с
термическими процессами
ЭДН и методами
охлаждения.
Обоснована
необходимость
автоматизации охлаждения.
Разработана
технология
автоматизированного
процесса охлаждения.
практическая значимость
Разработанная технология может быть интегрирована в установки ЭДН для
улучшения качества деталей, расширения номенклатуры материалов и
повышения эффективности.
16

16.

СПАСИБО
ЗА
ВНИМАНИЕ