Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 77. Механизированная наплавка

Классификация механизированных способов наплавки приведена на рис. 177. Главные особенности этих способов: непрерывность процесса, которую достигают использованием электродной проволоки или ленты в виде больших мотков, подвод тока к электроду на минимальном расстоянии от дуги, что позволяет применять токи большой силы без перегрева электрода, использование специальных устройств для подачи

Наплавка под флюсом

Наиболее распространена наплавка под флюсом.

Флюс насыпают слоем толщиной 50—60 мм, и статическое давление слоя флюса на жидкий металл составляет 7—9 гс/см2. Этого незначительного давления достаточно, чтобы устранить нежелательные механические воздействия дуги на ванну жидкого металла, разбрызгивание * жидкого металла и нарушение формирования шва даже при очень больших силах тока.

Для наплавки под флюсом применяют электроды в виде одной или нескольких проволок диаметром 1—6 мм или электродной ленты толщиной 0,4—0,8 мм и шириной 20—100 мм.

Качество наплавленного металла, форма валиков, глубина проплавления металла изделия зависят от режима наплавки. При наплавке под флюсом получается однородный наплавленный металл, свободный от трещин и пор с гладкой поверхностью и плавным переходом от валика к валику.

Процесс наплавки легко контролировать и регулировать.

Наплавка в защитных газах

электродного материала в зону действия источника тепла и механизмов для передвижения источников тепла или наплавляемого изделия.

Этот способ целесообразно применять в тех случаях, когда невозможна или затруднена наплавка под флюсом, например, при наплавке внутренних поверхностей глубоких отверстий, при наплавке деталей сложной формы, при многослойной наплавке сплавов с высоким содержанием примесей, ухудшающих отделимость шлаковой корки (ванадий), при наплавке мелких деталей. Кроме автоматической наплавки, применяют полуавтоматическую. Для защиты зоны горения дуги и жидкого металла ванны применяют обычно углекислый газ и аргон, а также смеси (для полуавтоматической сварки) Аг + С02, Аг + 02 + С02.

Для наплавки в среде аргона используют присадочную проволоку химического состава, соответствующего составу наплавляемого металла, для наплавки в среде углекислого газа — проволоку с повышенным содержанием раскислителей.

Наплавку деталей из углеродистых и низколегированных сталей для восстановления размеров и повышения износостойкости выполняют электродной проволокой марок Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС, Св-18ХГСА, 30 X ГС А (ГОСТ 2246—70*), порошковыми проволоками типа ПП-1Х14Т-0, ПП-Г13Н4-0 и другими, разработанными институтом электросварки им. Е. О. Патона АН УССР.

Для наплавки рабочего слоя применяют следующие марки электродной проволоки:

Тип наплавляемого металла

Сварочная по ГОСТ 2246 — 70*:

Св-08Х 14ГТ ……………………… Х13

Св-10Х17Т ……………………….. X17

Св-06Х19Н9Т . …………………….. Х18Н9Т

Порошковая:

ПП-Р18Т……………………………. Р18

ПП-Р9Т……………………………… Р9

ПП-ЗХ2В8ГТ…………………………. ЗХ2В8

ПП-Х12ВФТ………………………….. Х12ВФ

ПП-30Х10Г10Т…………………………. 30Х10Г10

Вибродуговая наплавка

Автоматическую вибродуговую наплавку широко применяют для восстановления цилиндрических деталей небольшого размера, особенно при ремонте деталей автомобилей и тракторов, станочного оборудования (оси, валы, шпиндели, шлицевые валы и т. п.). Напряжение источника тока 14—24 В, диаметр электродной проволоки 1,6—2,5 мм, сила сварочного тока 100—250 А. Деталь, зажатая в центрах или патроне станка, равномерно вращается с необходимой скоростью, сварочная (вибродуговая) головка перемещается вдоль наплавляемой детали.

Перенос металла небольшими каплями облегчает формирование ровных плотных слоев наплавленного металла.

К месту наплавки подают охлаждающую жидкость, через которую* в дугу вводят соли, содержащие ионизирующие элементы для стабильности горения дуги. В качестве охлаждающей жидкости применяют 2,5—6%-ный водный раствор кальцинированной соды или 20%-ный водный раствор глицерина. Образующийся пар защищает расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха, чем способствует получению валика с более высокими механическими свойствами.

В институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР разработан метод вибродуговой наплавки под слоем флюса, который с успехом применяют для наплавки изделий большого диаметра. Применение флюса обеспечивает более спокойное горение дуги и замедленное остывание металла, что предотвращает образование трещин.

Быстрое охлаждение малых порций расплавленного металла обеспечивает возможность наплавки вибродуговым способом деталей небольшого диаметра, так как нет опасности стекания металла с детали.

Практически диапазон диаметров деталей, наплавляемых этим способом 8—200 мм. Вибродуговая наплавка дает возможность получать ровные слои толщиной от нескольких сотых миллиметра до 3 мм за один проход. Рекомендуются следующие диаметры проволоки в зависимости от толщины наплавляемого слоя:

Толщина наплавляемого слоя, мм … До 1 Св. 1 до 2 Св. 2 Диаметр электрода, мм …….. 1,0—1,5 1,5 — 2,5 2,0—3,0

Ориентировочные режимы вибродуговой наплавки приведены в табл. 260.

Твердость наплавленного слоя зависит от марки электродной проволоки и режимов наплавки.

Вибродуговой наплавкой восстанавливают стальные и чугунные детали, на которые нужно нанести равномерный тонкий слой металла при минимальной их деформации, при этом на поверхности деталей допустимы мелкие дефекты. Наплавлять можно и закаленные детали, причем твердость их снижается незначительно.

При наплавке проволокой Св-08 поверхность легко обрабатывают резанием. Для получения износостойких поверхностей применяют проволоку из сталей 45, 70, 60С2, У7, У8. При использовании такой проволоки поверхность после наплавки обрабатывают только шлифованием.

Преимущества вибродуговой наплавки: незначительные нагрев и деформации детали в процессе наплавки, возможность получить твердую поверхность без термообработки; не требует сложного оборудования, достаточно высокая производительность (табл. 261), позволяет получать равномерные тонкие слои наплавленного металла.

Наплавка открытой дугой порошковой проволокой

Этот способ весьма перспективен при наплавке деталей сложной формы, когда наплавка их под слоем флюса затруднительна.

Наплавку ведут автоматическим и полуавтоматическим способами, при этом дуга горит в атмосфере воздуха и газов, образующихся в процессе плавления электродного материала, в отдельных случаях для получения более высокого качества наплавку производят с дополнительной подачей С02.

Существует ряд методов наплавки этим способом (рис. 178).

Наиболее совершенный способ механизированной наплавки открытой дугой — наплавка с применением порошковой проволоки, в состав сердечника которой наряду с легирующими компонентами входят газо- и шлакообразующие вещества в количестве 10—12% массы проволоки (см. рис. 178).

При плавлении такой проволоки легирующие элементы шихты и металл оболочки переходят в шов, образуя наплавленный металл. Наплавленный валик покрывается тонким слоем шлака, достаточным для защиты от воздействия воздуха, но не требующим удаления при многослойной наплавке. Порошковые проволоки с внутренней защитой для автоматической и полуавтоматической наплавки изготовляют диаметром 1,6; 2,0; 2,5; 2,8 и 3,0 мм. При этом применяют ту же методику расчета состава и то же самое оборудование, что и при изготовлении порошковых проволок для сварки и наплавки в среде углекислого газа или под слоем флюса.

Назначение порошковых проволок некоторых марок, а также химический состав и свойства наплавленного ими металла приведены в табл. 262.

Для наплавки порошковой проволокой с внутренней защитой можно использовать большинство автоматов и полуавтоматов, предназначенных для сварки и наплавки сплошными электродными проволоками под флюсы или в среде защитных газов.

Для питания сварочным током используют источники с жесткой внешней характеристикой. Наиболее хорошо зарекомендовал себя преобразователь ПСГ-500 и выпрямители ВС-400 и ВС-600. Ориентировочные режимы наплавки открытой дугой приведены в табл. 263.

Электрошлаковая наплавка

Для изготовления биметаллических деталей и наплавки износостойких поверхностей на детали можно применять также электрошлаковую наплавку.

Этот способ наиболее производительный по сравнению со всеми другими (коэффициент наплавки 18—30 г/А-ч).

Этим способом можно получить наплавленный слой любого заданного химического состава на плоских деталях и телах вращения.

Электрошлаковую наплавку обычно выполняют при вертикальном положении детали с принудительным формированием поверхности различными водоохлаждаемыми формами (медными, керамическими, графитовыми), охватывающими всю наплавляемую поверхность или перемещающимися вдоль детали по мере наплавки (ползуны).

Начинают наплавку, а также заканчивают на специальных технологических планках, которые затем удаляют с детали. Аппараты для электрошлаковой сварки и наплавки приведены в гл. 7. (см. табл. 92).

При электрошлаковой наплавке в качестве присадочного материала возможно применение сварочных проволок (одной или нескольких), которые, кроме подачи их в ванну, могут получать возвратно-поступательное движение, а также электродных лент, пластин или стержней большого сечения. Размеры электродов, их форму и количество выбирают исходя из размеров и формы наплавляемой поверхности.

Для износостойкой наплавки применяют, как правило, высоколегированные проволоки. Наплавленный металл можно легировать порошковой проволокой.

При электрошлаковых процессах применяют флюсы АН-8, АН-22, АНФ-1 (см. гл. 6, табл. 46, 47). Для электрошлаковой наплавки износостойких сталей с малой величиной зазора наиболее пригоден флюс АН-22.

Наплавку тел вращения выполнить сложнее. Однако возможна наплавка как наружных, так и внутренних цилиндрических поверхностей. Глубина проплавления зависит от скорости вращения. Примерные режимы электрошлаковой наплавки износостойкими сплавами плоских, цилиндрических и конических поверхностей приведены в табл. 264.

При электрошлаковой наплавке вместо электродной проволоки можно, применять электроды большого сечения, которые значительно дешевле.

Такими электродами особенно удобно восстанавливать размеры и повышать износостойкость деталей с торцовой рабочей поверхностью (рис 179).

Основные преимущества электрошлаковой наплавки (ЭШН) были реализованы в способе кольцевой электрошлаковой наплавки цилиндрических деталей в вертикальном положении электродом-трубой, разработанном в институте электросварки им. Е. О. Патона.

Этот способ позволяет наплавлять на конструкционную сталь такие стали, как Р18, Х12, 90X2, хромоникелевые, высокованадиевые и др.

В ряде случаев целесообразна горизонтальная электрошлаковая наплавка, например, при наплавке бил размольно-дробильного оборудования сплавами типа сталинит.

Сущность способа заключается в следующем: в слое легирующей шихты, покрытой флюсом, движется многоэлектродный наплавочный автомат, мундштук которого с трех сторон ограждают охлаждающей коробкой, позволяющей поднимать уровень расплавленного шлака и перемещать его над слоем легирующей шихты. При этом толщина слоя наплавки при ширине более 50 мм достигает 60 мм, а при меньшей ширине 40 мм.

Газопламенная наплавка

Для механизации и автоматизации газокислородной наплавки твердыми сплавами поверхностей вращения (втулок, осей, валов, клапанов и т. п.) ВНИИавтогенмаш разработано несколько типов наплавочных станков.

Специальные способы наплавки

Наряду с перечисленными способами наплавки в производственной практике применяют ряд специальных способов:

наплавку плавящимся электродом сплавов на основе меди в среде защитных газов;

наплавку плазменной дугой с дополнительной присадкой проволоки, схема процесса наплавки этим способом показана на рис. 180;

наплавку под керамическим стержнем. Суть способа заключается в следующем: в зону горения дуги механизмом подается проволока, на которую опирается керамический стержень, по мере оплавления он

под собственным весом, либо под действием встроенного в держатель вибратора подается в зону горения дуги. Состав применяемой проволоки может быть различным. В состав стержня входят стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие и легирующие элементы. Этим способом можно наплавлять металл любого состава, в том числе и высоколегированные чугуны. Наплавку, выполняют при горизонтальном положении наплавляемой детали.

Техника механизированной наплавки

Качество формирования наплавленного слоя, его химический состав и структура в основном зависят от режима наплавки. Влияние режима наплавки, показано на рис. 181 — 183.

Выбор правильных термических условий (температура предварительного подогрева, температура процесса и скорость охлаждения) весьма важен для предупреждения образования трещин. Детали перед наплавкой подогревают в электрических или пламенных печах, газовыми горелками, током промышленной или высокой частоты. В печах осуществляют, как правило, общий предварительный подогрев. Схемы газопламенного нагрева показаны на рис. 184 и 185.

Чем больше склонность наплавленного металла к образованию трещин, тем выше должна быть температура подогрева и тем меньше должна быть скорость охлаждения детали. Так, для наплавки стали

ЗХ2В8 температура подогрева 350—400° С, а скорость охлаждения должна быть не выше 15—25° С/с, для сплава сормайт-1 соответственно 540—600° С и 1,5—2,0° С/с.

В отдельных случаях, при наплавке высоколегированных сплавов, возможно отказаться от общего предварительного подогрева деталей.

В этом случае процесс наплавки проводят с применением местных источников сопутствующего и последующего подогрева.

Схема такого процесса с использованием в качестве источников нагрева щелевых закалочных горелок показана на рис. 186. Проведение

процесса наплавки по этой схеме обеспечивает выполнение граничных условий качественной наплавки высоколегированных сплавов, т. е. создает условия предварительного подогрева до температуры 600° С и скорости последующего охлаждения, не превышающих 2° С/с.

При наплавке сплавов, допускающих большие скорости охлаждения, возможно применение процессов наплавки широкими кольцами (с поперечными колебаниями электрода) под слоем флюса, либо с поперечными колебаниями при наплавке порошковой лентой открытой дугой.

Скорость охлаждения в большинстве случаев находится в пределах 10—30 С/с. При такой скорости охлаждения наплавленный слой охлаждается одновременно с изделием, что предотвращает появление в отдельных случаях трещин. Крупные изделия после окончания наплавки подогревают и затем охлаждают с печью или в сухом песке, асбестовой муке или утепленном коробе.

Наплавка тел вращения. Схема ручной наплавки цилиндрических деталей показана на рис. 187, а механизированной — на рис. 188.

Скорость подачи проволоки, а следовательно, и силу сварочного тока выбирают в зависимости от диаметра и формы изделия, подлежащего наплавке.

Рекомендуемый режим наплавки под флюсом цилиндрических деталей малого диаметра приведен в табл. 265, а большого диаметра —

в табл. 266. Наплавку цилиндрических деталей производят на специальных наплавочных установках или на приспособленных для этой цели токарных станках.

вверх страницы