СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Министерство образования и науки Украины

Государственное высшее учебное заведение

«Приазовский государственный технический университет»

Кафедра металлургии и технологии сварочного производства

Алистратов В.Н.

ИЗУЧЕНИЕ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭРОЗИИ

Методические указания

по выполнению лабораторной работы

по курсу «Триботехника»

для студентов направления подготовки 6.050504 «Сварка»

всех форм обучения

Мариуполь

2017

УДК 621.791.042 (077)

Изучение стойкости материалов к электрической эрозии: методические указания по выполнению лабораторной работы по курсу «Триботехника» для студентов направления подготовки 6.050504 «Сварка» всех форм обучения /сост.: В.Н. Алистратов – Мариуполь: ПГТУ, 2017. – 12 с.

В лабораторной работе изучаются вопросы влияния химического состава сплавов на медной основе на их структуру, тепло-физические свойства, а также стойкость к электрической эрозии.

Составители: В.Н. Алистратов, канд. техн. наук, доцент

Рецензент А. Г. Белик, канд. техн. наук, доцент

Утверждено

на заседании кафедры металлургии и технологии

сварочного производства,

протокол №4 от 2 ноября 2016 г.

Утверждено

методической комиссиейфакультета

машинобудування та зварювання,

протокол № 10 от 10 января 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 4

1 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ... 4

2 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.. 4

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 5

4 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.. 8

4 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 9

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 9

Приложение А.. 10

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные работы по курсу «Триботехника» необходимы для закрепления теоретических знаний студентов, полученных при изучении лекционного материала. Выполнение экспериментальной части при проведении лабораторной работы даст возможность проанализировать полученные данные и подтвердить теоретические выкладки.

На лабораторную работу отводится 4 часа, т.е. два занятия. За это время студенты должны составить отчет, выполнить экспериментальную часть работы, получить и проанализировать результаты, а также защитить работу.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы – изучить влияние химического состава сплавов на медной основе на их структуру, тепло-физические свойства, а также стойкость к электрической эрозии.

Задачи:

- ознакомится с теоретическими сведениями об исследуемом процессе;

- изучить экспериментальную схему для исследований;

- провести анализ полученных данных по результатам экспериментов.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Электрической эрозии подвержены контактные поверхности токоподводов электрододержателей дуговых сталеплавильных печей, короткозамыкатели, разъединители и другие части электрического оборудования. В последние десятилетия в мировой промышленности наблюдается тенденция увеличения потерь от данного вида эрозии. Это связано с тем, что растет количество электрических дуговых сталеплавильных печей. На данный момент количество стали выплавляемой данным способом в развитых странах достигло 50% от общего количества.

Одним из ответственных узлов электрододержателя (Приложение А), предназначенных для подвода тока непосредственно к электроду, является медная головка электрододержателя, которая может быть как цельнолитой, так и в виде отдельных контактных «щек» на несущей конструкции, вес которых, приходящийся на одну печь, может достигать нескольких тонн.

Контактные поверхности головок электрододержателей дуговых сталеплавильных печей подвергаются комплексному воздействию высоких температур, агрессивной газовой среды, магнитного поля высокой напряженности, трения о графитированный электрод и вибрации под действием электродинамических сил, приводящих к поломкам электродов и возникновению кратковременных дуг в контакте “электрод-контактная поверхность”. Причем наличие электродугового износа контактных поверхностей головок электрододержателей является одной из главных причин выхода их из строя.

Эрозия является следствием воздействия на контактную поверхность электрической дуги, возникающей в месте неплотного прилегания графитового электрода к поверхности головки. Плотность прилегания зависит от усилия зажатия электрода и от возможности электрода вибрировать под действием электрического тока, протекающего по нему. При работе электросталеплавильной печи величина тока, протекающего по электроду, сильно меняется, особенно в момент короткого замыкания. Значительное колебание величины тока вызывает вибрацию электродов под воздействием электродинамических сил, причем возникающие усилия часто носят ударный характер. В случае вибрации в контакте электрод - головка электрододержателя возникают кратковременные дуги, обжигающие поверхность контактных «щек». Эти дуги образуют на контактной поверхности головки электрододержателя раковины и наплывы.

Процесс электрической эрозии можно разделить на две основные фазы. Первая фаза обязана своим существованием тепловым процессам под действием дугового разряда. Эта фаза представляет собой главным образом плавление и лишь отчасти испарение разрушенной импульсом зоны поверхности.

В течение второй фазы осуществляется отделение освобожденной порции металла от поверхности контакта и удаление ее из зазора между электродом и поверхностью головки. Удаление расплавленного металла происходит под действием сил термического и электрического происхождения. К первым относятся механические силы ударной волны, возникающей при быстром испарении части металла. Ко вторым относятся силы электрического и магнитного происхождения, которые возникают вследствие наличия электрического поля в дуговом промежутке и тока в импульсе.

При эксплуатации электротехнических устройств типа короткозамыкателей и разъединителей, которые работают в условиях во многом сходных (токовая нагрузка от 10 до 1000 А), во всем мире находят применение спеченные композиционные материалы систем: Cu-W; Cu-WC; Cu-Mo; Cu-Mo₂C с содержанием тугоплавкой фазы до 70% (по массе), а также в последнее время Cu-Cr и Cu-Cr-C. Однако эти материалы являются дорогими и остродефицитными, а методы порошковой металлургии, при нанесении покрытий на изделие такой формы и габаритов, представляются труднореализуемыми. Эффективным способом повышения стойкости является нанесение на поверхность контактной щеки электроэрозионностойкого слоя наплавкой.

Исследование электроэрозионного изнашивания производится на установке, имитирующей явления, протекающие при эксплуатации головок электрододержателей электросталеплавильных печей (Рис.2.1). Установка позволяет изучать электроэрозионную стойкость различных материалов. Для этого в специальный патрон 1 помещают испытуемый материал 2 в виде медного цилиндра с

1 – зажимной патрон; 2 – исследуемый образец; 3– неподвижная траверса; 4 – графитовая пластина; 5 – подвижная траверса; 6 – источник питания; 7 – электромагнит; 8 – система управления электромагнитом.

Рис.2.1 - Схема установки для электроэрозионных испытаний.

наплавленным слоем на торце и закрепляют его на неподвижной траверсе 3, подвижная траверса 5 (на которой закреплена графитовая пластина 4) может совершать возвратно-поступательные колебания с помощью электромагнита. Управление электромагнитом

осуществляется электрической схемой, собранной на основе мультивибратора, позволяющей изменять частоту колебаний подвижной траверсы. Для подвода тока к образцу и графитовой пластине от источника питания переменного тока используются гибкие шины. В качестве источника питания применяется сварочный трансформатор СТШ-500. Токовый режим испытания регистрируется амперметром, включенным в цепь при помощи трансформатора тока. Диаметр испытуемого образца -16мм, толщина наплавленного слоя после механической обработки -3мм.

Режим испытаний: ток короткого замыкания - 300 А.

Частота коротких замыканий – 1,7 Гц.

Время испытаний — 300 сек.

По формуле (2.2) определяется коэффициент износостойкости.

К_И = ∆М_Э / ∆М_ОБР(2.2)

Где: ∆М_Э – потеря массы (обьема) эталона; ∆М_{ОБР -} потеря массы (обьема) образца .

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Материалы и оборудование

- Установка для испытания на электроэрозионный износ;

- Сварочный трансформатор СТШ-500;

- Электроизмерительные приборы - амперметр и вольтметр;

- Образцы из меди и ее сплавов диаметром 16 мм;

- Секундомер;

- Весы технические с точностью взвешивания до 0,01 г.

Методика испытаний

-Подготовить образцы для испытаний на электроэрозионную стойкость.

-Выполнить взвешивание испытуемых образцов с точностью до 0,1 г.

-Закрепить образцы в держателе таким образом, чтобы обеспечивался надежный контакт в паре "образец - графитовая пластина".

-После этого включить электрическую схему питания электромагнита и источник питания, отметить время начала испытаний.

-Выполнить испытания образцов на электроэрозионную стойкость в течение 5 мин, после чего повторить взвешивание образцов.

-По формуле (2.2) определить коэффициент износостойкости для всех образцов. Результаты занести в таблицу 3.1.

-Построить гистограмму коэффициента К_Идля испытанных материалов.

-Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Таблица 3.1 – Результаты экспериментов

Марка материала	Электро-проводность относительно меди, %	Вес образца, грамм			Коэффициент износо-стойкости, К_И
Марка материала	Электро-проводность относительно меди, %	До испытаний	После испытаний	∆М_ОБР	Коэффициент износо-стойкости, К_И
Медь М1	100
Бр. Х1	82
Бр. ХЖ 0,6;0,4	85
Медь + 6%Cr₃C₂	80
Медь +15%Mo₂C	82
Медь +24%WC	82

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы:

- цель работы;

- методика выполнения работы;

- результаты экспериментов и их анализ;

- выводы.

Отчет оформляется в соответствии с ГОСТ 3008-95.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

· В чем сущность процесса электроэрозионного износа материала головок электрододержателей дуговых печей?

· Поясните методику проведения испытаний материалов на электроэрозионную стойкость.

· Что является критерием оценки электроэрозионной стойкости материала?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Урванцев Л.А. Эрозия и защита металлов / Л.А. Урванцев. М.: Машиностроение, 1966.- 235 с.

2. К. Тимм. / Колебания электродов электрододержателей дуговой электропечи // Тимм К., Фабер Х., Кунце Г.Г., Норден К. Черные металлы. – 1978. – № 14. – С. 5–10.

3. Электическая эрозия сильноточных контактов и электродов / Буткевич Г.В., Белкин Г.С., Ведешенков Н.А. и др. – М.: Энергия, 1978. – 256 с.

4. Алистратов В.Н. / Методика оценки электроэрозионной стойкости наплавленного металла // В.Н. Алистратов, В.В. Чигарев, И.В. Сагиров. Автомат. сварка. – 1998. – № 9. – С. 35–38.

Приложение А

1- привод; 2 - противовес; 3 - каретка; 4 - пневматический цилиндр; 5 - рычаг; 6 - электрод; 7 - головка электрододержателя с контактной «щекой»; 8 - хомут; 9 - тяга; 10 – стойка.

Рис.- Электрододержатель электрической дуговой печи.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 158; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!