RU2404321C1

RU2404321C1 - Method for formation of spherical contact surface of bridge structure support part

Info

Publication number: RU2404321C1
Application number: RU2009128730/03A
Authority: RU
Inventors: Павел Михайлович Кузьмин (RU); Павел Михайлович Кузьмин; Михаил Павлович Кузьмин (RU); Михаил Павлович Кузьмин; Александр Фёдорович Данковцев (RU); Александр Фёдорович Данковцев; Юрий Александрович Гурьянов (RU); Юрий Александрович Гурьянов; Юрий Николаевич Казаков (RU); Юрий Николаевич Казаков
Original assignee: Павел Михайлович Кузьмин; Михаил Павлович Кузьмин; Александр Фёдорович Данковцев; Юрий Александрович Гурьянов; Юрий Николаевич Казаков
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-11-20

Abstract

FIELD: construction. ^ SUBSTANCE: in method for formation of spherical contact surface of bridge support part, welding is carried out with multiple electrodes to form circular rolls into separate baths with a height that makes it possible to form spherical surfaced of welded layer, and further cavities between applied rolls are filled, at the same time electrodes are moved with the speed determined according to the formula where àe - speed of electrodes feed; re - electrode radius; rs - stock radius; àw - speed of welding; h - maximum height of welded layer; Ka - allowance for processing; ne - number of electrodes; np - number of welding passes. In process of welding electrodes are used with diametre that increases from stock periphery to its centre. End rolls are applied concentrically with alternating pitch that reduces from stock periphery to the centre. In process of welding electrodes are arranged at the angle of 20-30 to plane of stock placement. Cavities between primarily applied rolls are filled with filler material. Stock of support part is represented by part with flat welded contact surface. ^ EFFECT: invention eliminates flowing of melted metal from curvilinear surface of shaped ball segment and minimised allowance for further mechanical processing as a result of staged application of melt metal layer onto formed surface. ^ 7 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам сооружения и формообразования опор и опорных частей протяженных объектов, например мостов, крановых эстакад, трубопроводных переходов, транспортных галерей и т.д.The invention relates to the field of construction, and in particular to methods of construction and shaping of supports and supporting parts of extended objects, such as bridges, crane overpasses, pipeline crossings, transport galleries, etc.

Известен способ изготовления опорной части, включающий ее сборку из комплектующих деталей, в том числе из взаимодействующих между собой с требуемым коэффициентом трения, для чего при их подготовке специально обрабатывают участок сопряжения и к нему у одной из них прикрепляют металлический слой скольжения, а у другой - слой скольжения с политетрафторэтиленом и гнездами под смазку, которые ею заполняют при сборке. Составными комплектующими опорной части являются верхняя и нижняя опорные плиты и шаровой сегмент, на которых закреплены как плоские, так и сферические слои скольжения. При этом по крайней мере, на одну деталь слой скольжения напыляют, в частности, газотермическим методом, из политетрафторэтиленовых и/или металлических компонентов. Наиболее приемлемым материалом для металлических слоев скольжения по своим служебным свойствам и экономичности является нержавеющая сталь, например, марки 12Х18Н10Т (патент РФ на изобретение № 2158332).A known method of manufacturing a support part, including its assembly from component parts, including those interacting with each other with the required coefficient of friction, for which, when preparing them, the interface is specially treated and a metal slip layer is attached to one of them and the other to it, a slip layer with polytetrafluoroethylene and grease nests, which are filled with it during assembly. The components of the support part are the upper and lower support plates and the spherical segment, on which both flat and spherical sliding layers are fixed. In this case, at least on one part the slip layer is sprayed, in particular, by the gas thermal method, from polytetrafluoroethylene and / or metal components. The most acceptable material for metal slip layers in terms of their service properties and economy is stainless steel, for example, grade 12X18H10T (RF patent for the invention No. 2158332).

Известный способ изготовления опорной части позволяет снизить трудоемкость подготовки к сборке ее комплектующих деталей со слоями скольжения, однако метод напыления металлического слоя на криволинейную поверхность шарового сегмента опорной части не обеспечивает качественного критерия формообразования и структурного состояния напыленного металла, что негативно сказывается на износостойкости опорной части в процессе эксплуатации. Кроме того, известный способ не обеспечивает возможности формирования сферической поверхности на основе плоской поверхности.The known method of manufacturing the support part allows you to reduce the complexity of preparing for the assembly of its components with sliding layers, however, the method of spraying a metal layer on the curved surface of the spherical segment of the support part does not provide a qualitative criterion for the formation and structural state of the sprayed metal, which negatively affects the wear resistance of the support part in the process operation. In addition, the known method does not provide the possibility of forming a spherical surface based on a flat surface.

Известен способ автоматической электродуговой наплавки под слоем флюса изделий, который может быть использован для восстановления изношенных и упрочнения новых деталей, в частности при изготовлении опорных частей мостовых переходов. Согласно известному техническому решению наплавку осуществляют по спирали непрерывной дугой для формирования одного слоя наплавляемого металла и удаляют с поверхности валика шлаковую корку. При этом наплавку отдельного слоя осуществляют по многозаходной спирали путем последовательного наплавления спиральных валиков, каждый из которых образует один из заходов спирали, причем каждый последующий спиральный валик наплавляют после удаления шлаковой корки с предыдущего, ранее наплавленного валика, а в течение всего процесса наплавки каждый последующий спиральный валик наплавляют со смещением относительно предыдущего валика, при этом шаг спирали кратен двум или более шагам наплавки (патент РФ на изобретение № 2117560).A known method of automatic electric arc surfacing under a layer of flux products, which can be used to restore worn and hardening of new parts, in particular in the manufacture of supporting parts of bridge passages. According to a known technical solution, surfacing is carried out in a spiral continuous arc to form one layer of the deposited metal and the slag crust is removed from the surface of the roller. In this case, the deposition of a separate layer is carried out in multiple helix by sequential deposition of spiral rollers, each of which forms one of the spiral passes, each subsequent spiral roller being deposited after removing the slag crust from the previous, previously deposited roller, and each subsequent spiral during the entire welding process the roller is deposited with an offset relative to the previous roller, while the step of the spiral is a multiple of two or more steps of surfacing (RF patent for the invention No. 2117560).

При реализации известного способа обеспечивается равномерность толщины слоя покрытия после наплавки, однако увеличивается глубина проплавления металла в наплавленном слое и, кроме того, при наплавлении криволинейных поверхностей не удается избежать стекания расплавленного металла.When implementing the known method, uniformity of the thickness of the coating layer after surfacing is provided, however, the depth of penetration of the metal in the deposited layer increases and, in addition, during deposition of curved surfaces, it is not possible to avoid the flow of molten metal.

Известен способ наплавки ответственных деталей из трудносвариваемых сталей, который может быть применен при подготовке опорных частей мостовых сооружений. Способ включает проведение наплавки под слоем флюса двумя проволочными электродами, расположенными друг за другом, при этом перед наплавкой детали из высокоуглеродистой стали производят ее предварительный нагрев до температуры 240-260°C, после чего проводят наплавку в раздельные сварочные ванны от двух независимых источников постоянного сварочного тока, последним накладывают отжигающий валик только вторым электродом, а после окончания наплавки деталь охлаждают со скоростью не более 5°C/мин, при этом шлак с отжигающего валика снимают после полного охлаждения детали. Наиболее существенным отличительным признаком является узкий температурный интервал предварительного подогрева наплавляемого изделия - 240-260°C. Вторым существенным фактором, влияющим на качество наплавки, является снижение доли участия основного металла в наплавленном слоя, обусловленное тем, что вторая дуга воздействует на основной металл через плакирующий валик, наложенный первой дугой (патент РФ на изобретение № 2176581).There is a method of surfacing critical parts from hard-to-weld steels, which can be used in the preparation of the supporting parts of bridge structures. The method includes surfacing under a flux layer with two wire electrodes located one after another, while prior to surfacing the parts from high-carbon steel, it is preheated to a temperature of 240-260 ° C, after which they are deposited in separate welding baths from two independent sources of constant welding of current, the last annealing roller is applied only by the second electrode, and after surfacing the part is cooled at a speed of no more than 5 ° C / min, while the slag is removed from the annealing roller after e completely cooling the part. The most significant hallmark is the narrow temperature range of the preheating of the deposited product - 240-260 ° C. The second significant factor affecting the quality of surfacing is the decrease in the participation rate of the base metal in the deposited layer, due to the fact that the second arc acts on the base metal through a clad roller applied by the first arc (RF patent for invention No. 2176581).

При реализации известного способа уменьшение тепловложения в основной металл позволяет уменьшить величину зоны термического влияния, однако в процессе автоматической наплавки деталей в виде тел вращения, имеют место существенные ограничения по производительности.When implementing the known method, a decrease in heat input into the base metal makes it possible to reduce the size of the heat-affected zone, however, in the process of automatic surfacing of parts in the form of bodies of revolution, significant performance limitations occur.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ изготовления опорной части моста, раскрытый в описании полезной модели № 65504. Опорная часть включает стальной нижний балансир, выполненный со сферической вогнутой рабочей поверхностью, на которой размещен листовой полимерный антифрикционный материал и контактирующий с ним стальной верхний балансир с опорной шаровой поверхностью, которая в зоне контакта с листовым полимерным антифрикционным материалом выполнена с полированной поверхностью и контактным слоем, при этом контактный слой образован наплавкой рабочей поверхности верхнего балансира антикоррозионной сталью 12Х18Н10Т. Процесс изготовления верхнего балансира заключается в следующем. Из листового проката сталей 09Г2С или 15ХСНД изготавливают заготовку. Затем производят механическую обработку заготовки с учетом припусков на наплавку. Заготовку устанавливают на поворотный стол, посредством наплавочной головки и наплавляемой проволоки осуществляют наплавку рабочей поверхности верхнего балансира антикоррозионной сталью 12Х18Н10Т. Затем производят механическую обработку наплавленных поверхностей и полировку их до требуемой шероховатости (патент РФ на полезную модель № 65504).The closest in technical essence to the claimed invention is a method of manufacturing a supporting part of the bridge, disclosed in the description of utility model No. 65504. The supporting part includes a steel lower balancer made with a spherical concave working surface on which a sheet of polymer antifriction material and a steel upper contacting with it are placed balancer with a supporting spherical surface, which in the contact zone with sheet polymer antifriction material is made with a polished surface and contact layer, while the contact layer is formed by surfacing the working surface of the upper balancer with 12Kh18N10T anticorrosive steel. The manufacturing process of the upper balancer is as follows. A blank is made of sheet steel of 09G2S or 15KHSND steels. Then the workpiece is machined with allowance for surfacing allowances. The workpiece is mounted on a rotary table, by means of a welding head and a fused wire, the working surface of the upper balancer is surfaced with 12Kh18N10T anticorrosive steel. Then, the deposited surfaces are machined and polished to the required roughness (RF patent for utility model No. 65504).

В известной конструкции опорной части мостового сооружения использован способ наплавки антикоррозионного контактного слоя между верхним и нижним балансирами, однако при его реализации вся криволинейная поверхность шарового сегмента верхнего балансира подвергается термическому воздействию, что увеличивает глубину проплавления основного слоя металла.In the known construction of the supporting part of the bridge structure, a method of surfacing an anticorrosive contact layer between the upper and lower balancers is used, however, when it is implemented, the entire curved surface of the spherical segment of the upper balancer is subjected to thermal action, which increases the penetration depth of the main metal layer.

Таким образом, из уровня техники известны многочисленные способы формирования наплавленного слоя для упрочнения или восстановления контактных поверхностей деталей, в том числе и контактных поверхностей шаровых сегментов опорных частей мостовых сооружений, однако при реализации большинства способов, образуется подвижная сварочная ванна, которая стекает с криволинейной поверхности шарового сегмента и затрудняет качественное наплавление упрочняющего слоя.Thus, numerous methods of forming a deposited layer for hardening or restoring the contact surfaces of parts, including the contact surfaces of the spherical segments of the supporting parts of bridge structures, are known from the prior art, however, when most methods are implemented, a movable welding bath is formed, which flows down from the curved surface of the spherical segment and complicates high-quality deposition of the reinforcing layer.

Задачей, на решение которой наплавлено заявляемое техническое решение, является создание качественного эффективного способа формирования сферической контактной поверхности опорной части мостового сооружения любой заданной кривизны с минимальной глубиной проплавления основного слоя металла и возможностью осуществления наплавки как на плоскую, так и на сферическую поверхность заготовки.The task to which the claimed technical solution is welded is to create a high-quality effective method for forming a spherical contact surface of the supporting part of a bridge structure of any given curvature with a minimum penetration depth of the main metal layer and the possibility of surfacing both on a flat and spherical surface of the workpiece.

С уменьшением глубины проплавления и тепловложения в деталь снижаются внутренние напряжения и деформации детали после наплавки.With a decrease in the depth of penetration and heat input into the part, the internal stresses and strains of the part after surfacing are reduced.

Технический результат, достигаемый в результате применения заявляемого изобретения, заключается в исключении стекания расплавленного металла с криволинейной поверхности формируемого шарового сегмента и минимизации припуска на последующую механическую обработку за счет поэтапного нанесения слоя расплавленного металла на формируемую поверхность.The technical result achieved by the application of the claimed invention is to prevent the flow of molten metal from the curved surface of the formed spherical segment and to minimize the allowance for subsequent machining due to the phased application of a layer of molten metal on the formed surface.

Поставленная задача решается тем, что в способе формирования сферической контактной поверхности опорной части моста, включающем наплавку поверхности и обработку слоя наплавленного металла, согласно техническому решению, наплавку осуществляют многоэлектродно с формированием кольцевых валиков в раздельные ванны с высотой, обеспечивающей возможность формирования сферической поверхности наплавленного слоя, и последующим заполнением впадин между нанесенными валиками, при этом электроды перемещают со скоростью, определяемой по формуле

где υ_э - скорость подачи электродов; r_э - радиус электрода; r₃ - радиус заготовки; υ_н - скорость наплавки; h - максимальная высота наплавленного слоя; К_пр - доля припуска на обработку; n_э - число электродов; n_пр - число проходов наплавки. При наплавке используют электроды диаметром, увеличивающимся от периферии заготовки к центру. Кольцевые валики наносят концентрично с переменным шагом, уменьшающимся от периферии заготовки к центру. При наплавке электроды располагают под углом 20-30° к плоскости размещения заготовки. Впадины между первично нанесенными валиками заполняют присадочным материалом. В качестве заготовки опорной части используют деталь с плоской наплавляемой контактной поверхностью.The problem is solved in that in the method of forming a spherical contact surface of the supporting part of the bridge, including surface surfacing and processing of the deposited metal layer, according to the technical solution, surfacing is carried out multi-electrode with the formation of ring rollers in separate baths with a height that allows the formation of a spherical surface of the deposited layer, and then filling the cavities between the applied rollers, while the electrodes are moved at a speed determined by the formulas

where υ _e is the feed rate of the electrodes; r _e is the radius of the electrode; r ₃ is the radius of the workpiece; υ _n - surfacing speed; h is the maximum height of the deposited layer; To _ol - the proportion of allowance for processing; n _e is the number of electrodes; n _CR - the number of passes welding. When surfacing using electrodes with a diameter increasing from the periphery of the workpiece to the center. Ring rollers are applied concentrically with a variable pitch decreasing from the periphery of the workpiece to the center. When surfacing, the electrodes are placed at an angle of 20-30 ° to the plane of placement of the workpiece. The troughs between the primary rollers are filled with filler material. As a blank of the supporting part, a part with a flat surfaced contact surface is used.

Наплавленный слой образует одно целое с основным металлом заготовки. Наплавку в заявляемом техническом решении осуществляют в два этапа, формируя сначала кольцевые валики, а потом заполняя впадины между ними расплавленным металлом. Наплавку осуществляют многоэлектродным методом, что позволяет наносить несколько концентрических кругов металла за один проход наплавочной установки. За счет того, что кольцевые валики наносят в раздельные ванны, обеспечивается достаточно быстрое остывание нанесенного металла и, соответственно, уменьшается глубина проплавления основного слоя металлической заготовки опорной части. Степень проплавления определяется расстоянием между соседними валиками. Кроме того, раздельные ванны при формировании сферической поверхности способствуют минимизации стекания металла с формируемой поверхности также за счет быстрого остывания металла в результате отсутствия контакта с соседними валиками.The deposited layer forms one with the base metal of the workpiece. Surfacing in the claimed technical solution is carried out in two stages, first forming annular rollers, and then filling the troughs between them with molten metal. Surfacing is carried out by the multielectrode method, which allows applying several concentric circles of metal in one pass of the surfacing installation. Due to the fact that the annular rollers are applied to separate baths, a sufficiently rapid cooling of the deposited metal is ensured and, accordingly, the penetration depth of the main layer of the metal workpiece of the supporting part is reduced. The degree of penetration is determined by the distance between adjacent rollers. In addition, separate baths during the formation of a spherical surface contribute to minimizing the flow of metal from the formed surface also due to the rapid cooling of the metal as a result of the lack of contact with adjacent rollers.

Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг.1-3 схематично представлено поэтапное формирование сферической контактной поверхности, при этом на фиг.1 представлено изображение плоской дисковой заготовки, на фиг.2 - этап формирования кольцевых валиков с переменным шагом наплавки, на фиг.3 - этап заполнения впадин между ранее нанесенными валиками.Figure 1-3 schematically shows the phased formation of a spherical contact surface, while figure 1 shows the image of a flat disk blank, figure 2 - the stage of formation of ring rollers with a variable step of surfacing, figure 3 - stage filling cavities between previously applied rollers.

На фиг.4 схематично представлен вариант формирования сферической поверхности с увеличенной кривизной, достигнутой за счет одновременного использования электродов разного диаметра и переменного шага наплавки.Figure 4 schematically shows a variant of the formation of a spherical surface with increased curvature, achieved through the simultaneous use of electrodes of different diameters and variable pitch surfacing.

На фиг.5 схематично представлен вариант формирования сферической поверхности с использованием присадочного материала.Figure 5 schematically shows a variant of the formation of a spherical surface using filler material.

На фиг.6-8 представлен вид сверху на заготовку при поэтапном формировании сферической поверхности, при этом на фиг.6 представлен этап формирования кольцевых валиков из наплавленного металла, на фиг.7 - этап заполнения межваликового пространства присадочным материалом, на фиг.8 - этап заплавления впадин между валиками.In Fig.6-8 presents a top view of the workpiece during the gradual formation of a spherical surface, while Fig.6 shows the stage of formation of the annular rollers from the weld metal, Fig.7 is a stage of filling the roll space with filler material, Fig.8 is a stage melting cavities between the rollers.

Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:

1) заготовка;1) preparation;

2) электроды;2) electrodes;

3) кольцевые валики;3) ring rollers;

4) впадины между валиками;4) the hollows between the rollers;

5) присадочный материал5) filler material

6) флюс.6) flux.

Шаровые опоры пролетных строений являются базовыми изделиями мостовых сооружений и отличаются большой энерго- и металлоемкостью, а также, высокой трудоемкостью изготовления.Spherical bearings of spans are the basic products of bridge structures and are characterized by high energy and metal consumption, as well as high labor intensity of manufacturing.

Опорная часть мостового сооружения включает стальной нижний балансир, рабочая поверхность которого вогнута, и стальной верхний балансир, рабочая опорная поверхность которого выполнена выпуклой, в виде шарового сегмента. Между балансирами расположен листовой антифрикционный полимерный материал.The supporting part of the bridge structure includes a steel lower balancer, the working surface of which is concave, and a steel upper balancer, the working bearing surface of which is convex, in the form of a spherical segment. Between the balancers is a sheet of antifriction polymer material.

При работе опорной части моста из-за возникающих деформаций происходит поворот (скольжение) верхнего балансира относительно нижнего. Поэтому для снижения трения используется листовой антифрикционный полимерный материал. Кроме того, рабочая поверхность верхнего балансира должна быть гладкой и устойчивой от истирания. С этой целью контактный слой шаровой поверхности верхнего балансира выполняют с антикоррозионным покрытием и полируют. Изготовление, обработка и полировка сферического сегмента опорной части мостового сооружения является достаточно сложным технологическим процессом. Заготовка для опорной части представляет собой выполненный из нержавеющей стали плоский диск, на который осуществляют наплавку для формирования сферической части.During operation of the supporting part of the bridge, due to deformations, the upper balancer rotates (slides) relative to the lower one. Therefore, to reduce friction, sheet antifriction polymeric material is used. In addition, the working surface of the upper balancer must be smooth and resistant to abrasion. To this end, the contact layer of the ball surface of the upper balancer is made with a corrosion-resistant coating and polished. The manufacture, processing and polishing of the spherical segment of the supporting part of the bridge structure is a rather complicated technological process. The blank for the supporting part is a flat disk made of stainless steel, on which surfacing is performed to form the spherical part.

Заявляемый способ реализуют следующим образом. Заготовку 1 опорной части размещают на поворотном столе установки с вращающейся наплавочной головкой для многоэлектродной наплавки плоских и сферических поверхностей (фиг.1). Установка обеспечивает подачу регулируемого числа сварочных проволок с различной скоростью и регулировку межэлектродного пространства. Сварочную проволоку выбирают по химическому составу близкой к основному металлу. Для сварки низкоуглеродистой стали используют электродную проволоку марки Св-08, Св-08ГА. Для сварки низколегированных сталей, применяется, как правило, Св-08Г2С, Св18-ХГСА. Для сварки легированных сталей применяют сварочную проволоку 25ХСА, 35ХГСА. Поверхность проволоки может быть омеднена для улучшения антикоррозионной защиты и лучшего токосъема в процессе сварки. Диаметр проволоки выбирают из диапазона 0,3-12 мм. В процессе наплавки сферического сегмента увеличивается градиент температур на обрабатываемой поверхности, что приводит к возникновению трещин на поверхности и деформациям. Поэтому наплавку производят под слоем флюса 6, который оказывает демпфирующее воздействие на термосиловые процессы внутри металла (фиг.5). Флюс 6 обладает пониженной теплопроводностью и способствует сохранению тепла и снижению скорости охлаждения металла. Флюс защищает расплавленный металл от вредного воздействия кислорода и азота воздуха. Качественно флюсы выбирают по величине зерен в зависимости от используемой сварочной проволоки и марки обрабатываемого металла. Технологические условия наплавки выбирают в зависимости от материала наплавляемой детали. Так, например, наплавку деталей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей производят без предварительного нагрева, а наплавка средне- и высокоуглеродистых, легированных и высоколегированных сталей выполняют с предварительным нагревом и с проведением последующей термообработки для снятия внутренних напряжений. Число и состав сварочных проволок оказывает влияние на глубину проплавления основного металла. Расположение электродов 2 существенно влияет на характер зоны сплавления. Уменьшение расстояния между электродами 2 увеличивает проплавление и наоборот. Однако, для формирования сферической поверхности, одним из определяющих кривизну наплавляемой поверхности факторов, является переменный шаг между соседними электродами. Для увеличения кривизны наплавляемой поверхности шаг между соседними электродами выбирают уменьшающимся от периферии заготовки к ее центру. Тем самым достигается увеличение объема наплавленного металла в центральной зоне заготовки. С той же целью, а именно для увеличения кривизны наплавляемой поверхности, одновременно используют электроды разного диаметра, располагая их при этом в устройстве для наплавления в строгой последовательности, предусматривающей увеличение диаметра установленного электрода от периферии заготовки к ее центру (фиг.4). Возможно применение комбинации двух вариантов, способствующих увеличению кривизны наплавляемой поверхности. Для повышения точности соблюдения геометрии шаг (расстояние) между соседними электродами следует менять пропорционально радиусам наплавляемых кольцевых валиков. Скорость подачи электродов установки для многоэлектродной наплавки при формировании сферической поверхности устанавливают в соответствии с расчетным выражением, приведенным в формуле заявляемого изобретения, а именно

где υ_э - скорость подачи электродов; r_э - радиус электрода; r_з - радиус заготовки; υ_н - скорость наплавки; h - максимальная высота наплавленного слоя; К_пр - доля припуска на обработку; n_э - число электродов; n_пр - число проходов наплавки.The inventive method is implemented as follows. The blank 1 of the supporting part is placed on the rotary table of the installation with a rotating surfacing head for multi-electrode surfacing of flat and spherical surfaces (figure 1). The installation provides the supply of an adjustable number of welding wires with different speeds and the adjustment of the interelectrode space. The welding wire is selected by chemical composition close to the base metal. For welding low-carbon steel using electrode wire grade Sv-08, Sv-08GA. For welding low alloy steels, as a rule, Sv-08G2S, Sv18-KhGSA is used. For welding alloy steels use welding wire 25XCA, 35HGSA. The surface of the wire can be copper-plated to improve corrosion protection and better current collection during welding. The diameter of the wire is selected from a range of 0.3-12 mm. In the process of surfacing a spherical segment, the temperature gradient on the surface being machined increases, which leads to surface cracks and deformations. Therefore, surfacing is carried out under a layer of flux 6, which has a damping effect on the thermoset processes inside the metal (figure 5). Flux 6 has a reduced thermal conductivity and helps to maintain heat and reduce the cooling rate of the metal. The flux protects the molten metal from the harmful effects of oxygen and nitrogen in the air. Qualitatively, fluxes are selected according to the grain size depending on the welding wire used and the grade of the metal being processed. The technological conditions for surfacing are selected depending on the material of the deposited part. For example, surfacing of parts from low-carbon and low-alloy steels is carried out without preliminary heating, and the surfacing of medium- and high-carbon, alloyed and high-alloy steels is performed with pre-heating and subsequent heat treatment to relieve internal stresses. The number and composition of welding wires affects the penetration depth of the base metal. The location of the electrodes 2 significantly affects the nature of the fusion zone. Reducing the distance between the electrodes 2 increases penetration and vice versa. However, to form a spherical surface, one of the factors determining the curvature of the deposited surface is a variable pitch between adjacent electrodes. To increase the curvature of the deposited surface, the step between adjacent electrodes is chosen decreasing from the periphery of the workpiece to its center. Thereby, an increase in the volume of deposited metal in the central zone of the workpiece is achieved. For the same purpose, namely, to increase the curvature of the deposited surface, electrodes of different diameters are simultaneously used, placing them in the deposition device in a strict sequence, which involves increasing the diameter of the installed electrode from the periphery of the workpiece to its center (Fig. 4). It is possible to use a combination of two options to increase the curvature of the deposited surface. To increase the accuracy of observing the geometry, the step (distance) between adjacent electrodes should be changed in proportion to the radii of the deposited ring rollers. The feed speed of the electrodes of the installation for multi-electrode surfacing when forming a spherical surface is set in accordance with the calculated expression given in the claims of the claimed invention, namely

where υ _e is the feed rate of the electrodes; r _e is the radius of the electrode; r _s is the radius of the workpiece; υ _n - surfacing speed; h is the maximum height of the deposited layer; To _ol - the proportion of allowance for processing; n _e is the number of electrodes; n _CR - the number of passes welding.

Таким образом, перед осуществлением наплавки выбирают и устанавливают условия формирования сферической поверхности путем расстановки электродов 2 разного или одинакового диаметра с определенным фиксированным или изменяющимся шагом. Затем производят наплавку шарового сегмента по концентрическим окружностям, нанося отдельные валики металла 3 до полного замыкания начального и конечного участков. Скорость подачи сварочной проволоки составляет 99-113 м/ч, при напряжении дуги 25-28 В (фиг.2). Соседние валики размещены на расстоянии друг от друга, что обеспечивает их раздельность при образовании ванны расплавленного металла. Для снижения влияния основного металла на металл рабочего слоя электроды располагают под углом 20…30° к плоскости поворотного стола. По окончании этого этапа формирования сферической поверхности на дисковой заготовке образуются валики 3 из наплавленного металла, между которыми расположены впадины 4. Для повышения степени легирования, снижения глубины проплавления, и повышения производительности процесса впадины между первично нанесенными валиками заполняют присадочным материалом 5, например, ПГСР-4 с добавкой порошка карбида бора. Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, расплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал 5 с образованием сварочной ванны. После внесения присадочного материала 5 впадины 4 между валиками 3 заплавляют при условиях и режимах, аналогичных условиям нанесения первой группы валиков, а именно угол расположения электродов относительно плоскости поворотного стола, скорость подачи сварочной проволоки и напряжение дуги (фиг.3). При заплавлении впадин электроды размещают со смещением от центра заплавляемой впадины (фиг.5). В результате получают сферическую поверхность, сформированную на плоской заготовке опорной части мостового сооружения. Ее обрабатывают путем шлифовки и полировки. Аналогичным способом сферическая поверхность может быть сформирована на изношенной шаровой поверхности. Примеры конкретного выполнения.Thus, before surfacing, the conditions for the formation of a spherical surface are selected and established by arranging electrodes 2 of different or the same diameter with a certain fixed or variable pitch. Then, the spherical segment is surfaced in concentric circles, applying individual metal rollers 3 until the initial and final sections are completely closed. The feed speed of the welding wire is 99-113 m / h, with an arc voltage of 25-28 V (figure 2). The adjacent rollers are placed at a distance from each other, which ensures their separateness in the formation of a bath of molten metal. To reduce the influence of the base metal on the metal of the working layer, the electrodes are placed at an angle of 20 ... 30 ° to the plane of the turntable. At the end of this stage of forming a spherical surface, rollers 3 of deposited metal are formed on the disk preform, between which depressions are located 4. To increase the degree of alloying, reduce the penetration depth, and increase the productivity of the process, the depressions between the initially deposited rollers are filled with filler material 5, for example, PGSR 4 with the addition of boron carbide powder. The heat generated by burning a mixture of oxygen and a combustible gas melts the surfaces to be welded and filler material 5 to form a weld pool. After making filler material 5, the depressions 4 between the rollers 3 are melted under conditions and conditions similar to the conditions for applying the first group of rollers, namely, the angle of the electrodes relative to the plane of the turntable, the feed speed of the welding wire and the arc voltage (Fig. 3). When melting the troughs, the electrodes are placed with an offset from the center of the fused cavity (Fig. 5). The result is a spherical surface formed on a flat blank of the supporting part of the bridge structure. It is processed by grinding and polishing. In a similar manner, a spherical surface can be formed on a worn ball surface. Examples of specific performance.

Пример 1Example 1

Заявляемый способ может быть реализован при формировании сферической поверхности на стальной заготовке марки MB Ст 3 сп в виде диска толщиной 25 мм и диаметром 300 мм. Заготовку закрепляют в трехкулачковом патроне поворотного стола; предварительно по периметру заготовки установив металлическую ленту высотой 35 мм и толщиной 0,5 мм для удержания флюса. Затем устанавливают электроды равного диаметра следующим образом: расстояние между электродами - 15…17 мм, угол наклона к плоскости поворотного стола - 60°, расстояние первого электрода от края заготовки 15 мм. После этого засыпают флюс АН-348А толщиной слоя 25…30 мм на наплавляемую поверхность. Производят наплавку первой группы валиков в раздельные ванны пятью электродными проволоками марки Х18Н9Т диаметром 2,0 мм со скоростью подачи электродов υ_э=99,5 и/ч и скоростью вращения n_н=0,5 об/мин при напряжении 32…34 B и токе 980-990 A. Наплавку осуществляют от периферии заготовки при расстоянии между электродами 15-16 мм. Ширина наплавки - 75 мм. После нанесения валиков удаляют флюсовую корку и проводят заполнение впадин между ранее нанесенными валиками при тех же условиях и режимах наплавки. При этом электроды смещены с центра впадины на C=5 мм в сторону ранее нанесенных валиков (фиг.6-8).The inventive method can be implemented when forming a spherical surface on a steel billet grade MB St 3 Jn in the form of a disk with a thickness of 25 mm and a diameter of 300 mm The workpiece is fixed in a three-jaw cartridge of the rotary table; preliminarily installing a metal strip around the perimeter of the workpiece with a height of 35 mm and a thickness of 0.5 mm to hold the flux. Then, electrodes of equal diameter are installed as follows: the distance between the electrodes is 15 ... 17 mm, the angle of inclination to the plane of the turntable is 60 °, the distance of the first electrode from the edge of the workpiece is 15 mm. After that, AN-348A flux is poured onto a layer with a thickness of 25 ... 30 mm on the surfaced surface. The first group of rollers is deposited into separate baths with five electrode wires of the grade X18H9T 2.0 mm in diameter with a feed speed of electrodes υ _e = 99.5 and / h and a rotation speed n _n = 0.5 rpm at a voltage of 32 ... 34 V and current 980-990 A. Surfacing is carried out from the periphery of the workpiece with a distance between the electrodes of 15-16 mm. Deposition width - 75 mm. After applying the rollers, the flux peel is removed and the cavities are filled between the previously deposited rollers under the same conditions and surfacing conditions. In this case, the electrodes are displaced from the center of the cavity by C = 5 mm in the direction of the previously deposited rollers (Fig.6-8).

Пример 2Example 2

Заявляемый способ также может быть реализован при наплавке электродами разного диаметра с целью проверки эффекта увеличения кривизны сферического сегмента. Диаметры электродов d_э следующие: d_э=3,0; 2,5; 2,0; 1,6; 1,0 мм. Расстояние между соседними электродами выбрано пропорционально радиусам валиков и соответственно составляло 7d_э.The inventive method can also be implemented when surfacing with electrodes of different diameters in order to verify the effect of increasing the curvature of the spherical segment. The diameters of the electrodes d _{e the} following: d _e = 3.0; 2.5; 2.0; 1.6; 1.0 mm. The distance between adjacent electrodes was selected in proportion to the radii of the rollers and, accordingly, was 7d _e .

Claims

1. The method of forming a spherical contact surface of the supporting part of the bridge structure, including surfacing the surface of the workpiece of the supporting part with the formation of a layer of molten metal and processing the deposited layer, characterized in that the welding is carried out multi-electrode with the formation of ring rollers in separate bathtubs with a height that allows the formation of a spherical surface the deposited layer, and then filling the depressions between the deposited rollers, while the electrodes are moved with speed Strongly defined by the formula

2. The method according to claim 1, characterized in that when surfacing using electrodes with a diameter increasing from the periphery of the workpiece to the center.

3. The method according to claim 1, characterized in that the annular rollers are applied concentrically with a variable pitch decreasing from the periphery of the workpiece to the center.

4. The method according to claim 1, characterized in that when surfacing, the electrodes are placed at an angle of 20-30 ° to the plane of placement of the workpiece.

5. The method according to claim 1, characterized in that the depressions between the primarily deposited rollers are filled with filler material.

6. The method according to claim 1, characterized in that as the workpiece of the supporting part use a part with a flat weld contact surface.

7. The method according to claim 6, characterized in that the annular rollers are applied with a height increasing from the periphery of the workpiece to the center.