Дуговая наплавка под флюсом - OXFORDST.RU

Дуговая наплавка под флюсом

Дуговая наплавка под флюсом

Сущность процесса наплавки под флюсом, оборудование и материалы.

Отличительной особенностью процесса автоматической сварки под флюсом является то, что сварочная дуга горит не на открытом воздухе, а под слоем зернистого сыпучего флюса. Под действием тепла дуги расплавляется основной металл детали, электродная проволока и часть флюса, непосредственно прилегающая к зоне наплавки. Электродная проволока подаётся вниз в зону наплавки со скоростью её плавления, плавится и переходит в пол в виде отдельных капель.

Расплавленный флюс образует плотную эластичную оболочку флюсо-газовый пузырь. Поверх этого пузыря находится слой жидкого шлака, (см. “Разрез горения дуги под флюсом”). Флюсово-газовый пузырь надёжно защищает расплавленный металл от вредного воздействия кислорода и азота в воздухе, а также предохраняет металл от разбрызгивания.

Во флюсово-газовом пузыре создаётся большое давление газов, которое оттесняет часть жидкого металла в сторону противоположную направлению наплавки. После остывания жидкого металла образуется наплавленный слой покрытый затвердевшей шлаковой коркой.

Шлаковая корка удаляется с поверхности наплавленного металла лёгкими ударами молотка или зубила в торец корки. При наплавке больших цилиндрических или конических изделий её удаляют специальным скребком.

Преимущество автоматической наплавки под слоем флюса по сравнению с ручной электродуговой наплавкой:

1. Автоматическая наплавка повышает производительность труда на сварочно-наплавочных работах в 6-7 раз.

2. В результате рационального использования тепла дуги уменьшается расход электроэнергии. При ручной сварке на 1 кг наплавленного металла расходуется 6-7 квт-ч электроэнергии, а при автоматической – 3,5 квт-ч.

3. Потери электродного материала в виде огарков на разбрызгивании и угар при ручной наплавке составляет 20-30%, а при автоматической наплавке под флюсом не более 2-4%.

4. При автоматической наплавке качество наплавленного слоя не зависит от квалификаций сварщика, в то время как при ручной наплавке качество слоя в значительной степени определяется квалификацией рабочего.

Высокая производительность труда при автоматической наплавке под слоем флюса объясняется тем, что допускается большие плотности тока (150-200) без опасности разогрева электрода, т. к ток подводится через контакт на небольшом расстоянии от конца электрода.

Автоматическая наплавка нашла широкое применение при восстановлении деталей тракторов и с.-х. машин (катки, оси, колёса). Восстановить детали менее 50 мм наплавкой под флюсом не рационально т. к. сыпучий флюс не будет удерживаться на поверхности детали. Кроме того, детали будут подвергаться чрезмерному нагреву, при котором увеличивается коробление и появляется опасность их прожога. Такие детали лучше восстанавливать вибродуговой наплавкой с применением порошковой проволоки.

На плакате (лаборатория ремонта машин) приведена схема установки для наплавки цилиндрических деталей. Для наплавки деталей под слоем флюса выпускаются наплавочные головки различных конструкций. Основные части наплавочной головки — механизм подачи проволоки с редуктором для изменения скорости её подачи, бункер для флюса с флюсопроводом и специальный мундштук для проволоки. Наплавочную головку укрепляют изолированно на суппорте токарного станка, снабжённого редуктором для изменения часты вращения детали под от 0,29 до 4 об/мин. Электродная проволока сматывается с кассеты, а флюс под действием собственного веса подаётся на бункера. Для питания дуги используется источник постоянного тока. Переменным током пользуются сравнительно редко. При колебаниях напряжения переменного тока в сети дуга менее устойчива, вследствие чего получается неровный наплавленный слой. ”Минус” источника тока соединяется с массой станка, “плюс” с электродной проволокой. Для автоматического управления процессом (подача проволоки, включения станка и источника тока) предназначен аппаратный ящик.

Ток поступает к детали через медно – графитные щётки и кольцевую медную шину, закреплённую на патроне станка. Метал наплавляют при продольном перемещении суппорта с наплавочной головкой.

Станки

Для наплавки цилиндрических деталей используются токарные станки. Тип токарного станка определяется исходя из размеров восстанавливаемой детали, (высота центров станка, расстояние от патрона задней бабки). Для наплавки можно использовать изношенные останки, т. е. высокой точности от них не требуется. Число оборотов станка должно регулироваться в диапазоне 0,5 до 5 об/мин. Большинство токарных станков имеет минимальное число оборотов 10-20 об/мин. Поэтому для снижения числа оборотов установка оборудуется редуктором.

Наплавочные автоматы

Для наплавки деталей применяются наплавочные автоматы А-384Н, А-384 и др. Основные части наплавочной головки – механизм подачи проволоки с редуктором для изменения скорости её подачи, бункер для флюса с флюсопроводом и специальный мундштук для проволоки.

Дуговая наплавка под флюсом

Способ широко применяется для восстановления цилиндрических и плоских поверхностей деталей. Это механизированный способ наплавки, при котором совмеще­ны два основных движения электрода — это его подача по мере оплавления к детали и перемещение вдоль сварочного шва.

Сущность способа наплавки под флюсом заключа­ется в том, что в зону горения дуги автоматически подаются сы­пучий флюс и электродная проволока.

Под действием высокой температуры образуется газовый пузырь, в котором существует дуга, расплавляющая металл. Часть флюса плавится, образуя вок­руг дуги эластичную оболочку из жидкого флюса, которая защи­щает расплавленный металл от окисления, уменьшает разбрыз­гивание и угар. При кристаллизации расплавленного металла обра­зуется сварочный шов.

Преимущества способа:

-возможность получения покрытия заданного состава, т. е. леги­рования металла через проволоку и флюс и равномерного по хи­мическому составу и свойствам;

-защита сварочной дуги и ванны жидкого металла от вредного влияния кислорода и азота воздуха;

-выделение растворенных газов и шлаковых включений из сва­рочной ванны в результате медленной кристаллизации жидкого металла под флюсом;

-возможность использования повышенных сварочных токов, ко­торые позволяют увеличить скорость сварки, что способствует по­вышению производительности труда в 6. 8 раз;

-экономичность в отношении расхода электроэнергии и элект­родного металла;

-отсутствие разбрызгивания металла благодаря статическо­му давлению флюса;

-возмож­ность получения слоя наплав­ленного металла большой тол­щины (1,5 . 5 мм и более);

-независимость качества на­плавленного металла от квали­фикации исполнителя;

-лучшие условия труда свар­щиков ввиду отсутствия ульт­рафиолетового излучения;

-воз­можность автоматизации тех­нологического процесса.

Недостатки способа:

-значительный нагрев детали;

-невозможность наплавки в верхнем положении шва и деталей диаметром менее 40 мм из-за стекания наплавленного металла и трудности удержания флюса на поверхности детали;

-сложность применения для деталей сложной конструкции, не­обходимость и определенная трудность удаления шлаковой корки;

-возможность возникновения трещин и образования пор в наплав­ленном металле.

Для наплавки используют электро­дную проволоку: для низкоуглеродистых и низколегированных сталей — из мало­углеродистых (Св-08, Св-08А), марган­цовистых (Св-08Г, Св-08ГА, Св-15Г) и кремний марганцовистых (Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС) сталей; с большим со­держанием углерода — Нп-65Г, Нп-80, Нп-ЗОХГСА, Нп-40Х13 и др.

В зависимости от способа изготовле­ния флюсы для автоматической наплав­ки делят на плавленые, керамические и флюсы-смеси.

Плавленые флюсы содер­жат стабилизирующие и шлакообразующие элементы, но в них не входят легирующие добавки, поэтому они не могут придавать слою, наплавленному малоуглеродистой, марганцовистой и кремниймарганцовистой проволоками, высокую твердость и износостойкость.

Из плавленых флюсов наиболее распространены АН-348А, АН-60, ОСу-45, АН-20, АН-28.

Керамические флюсы (АНК-18, АНК-19, АНК-30, КС-Х14Р, ЖСН-1), кроме стабилизирующих и шлакообразующих элемен­тов, содержат легирующие добавки, главным образом в виде фер­росплавов (феррохрома, ферротитана и др.), дающие слою, на­плавленному малоуглеродистой проволокой, высокую твердость без термообработки и износостойкость.

Флюсы-смеси состоят из плавленого флюса АН-348 с порош­ками феррохрома, графита, а также жидкого стекла.

Для наплавки деталей с большим износом рекомендуется приме­нять автоматическую наплавку порошковой проволокой, в состав которой входят феррохром, ферротитан, ферромарганец, графито­вый и железные порошки. Используют два типа порошковой про­волоки: для наплавки под флюсом и для открытой дуги без дополни­тельной защиты.

Режимы наплавки зависят от марки проволоки и диаметра детали. Разбрызгивание электродного материала во время наплавки можно уменьшить, используя постоянный ток низкого на­пряжения (20. 21 В). Выпускаются проволоки для сварки и наплавки как стальных, так и чугунных деталей (ПП-АН1, ПП-1ДСК и др.)

При наплавке могут возникнуть дефекты:

-неравномерность ширины и высоты наплавленного валика из-за износа мундштука или подающих роликов, чрезмерного вылета электрода;

-наплыв металла вследствие чрезмерной силы сварочного тока или недо­статочного смещения электродов от зенита;

-поры в наплавленном металле из-за повышенной влажности флюса (его необходимо про­сушить в течение 1. 1,5 ч при температуре 250. 300°С).

В ремонтном производстве наплавку под флюсом применяют для восстановления шеек коленчатых валов, шлицевых поверхно­стей на различных валах и других деталей автомобиля.

| следующая лекция ==>
Малоответственные детали сваривают электродами с тонкой обмазкой, которые изготовляют из проволоки Св-08 | Описаниепроцессалучистоготеплообмена

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Наплавка под слоем флюса как способ восстановления валов и плоских деталей

Наплавка под слоем флюса, будучи механизированным процессом, как правило, выполняется для восстановления цилиндрических и плоских поверхностей.

1 Дуговая наплавка под флюсом – что она собой представляет?

Под наплавкой понимают операцию нанесения восстановительного или защитного металлического слоя на поверхность обрабатываемой детали (конструкции), осуществляемую посредством сварочного оборудования. По характеру процесса такая процедура восстановления деталей бывает прерывистой и непрерывной, по уровню механизации – автоматической, механизированной, ручной и автоматизированной.

Читайте также  Исчисление, назначение и выплата пенсий из заработка

Также наплавку различают по варианту защиты металла при ее выполнении:

  • под расплавленным (предварительно) покрытием сварочного стержня;
  • под слоем флюса.

Нас в рамках данной статьи интересует второй способ защиты металлических деталей.

Наплавка под флюсом вала или какого-либо иного изделия – это операция, в ходе которой сварочная дуга, горящая между деталью из металла и электродом, предохраняется от внешних воздействий составом, прошедшим процедуру расплавления.

Наплавка под флюсом осуществляется посредством совмещения двух движений сварочных стержней. Они, во-первых, передвигаются вдоль получаемого шва, а во-вторых, подаются ближе к детали по мере оплавления. Заметим, что расплавление флюса производится сварочной дугой, а его толщина варьируется в пределах 2–4 сантиметров.

Описываемый метод защиты дает гарантию на то, что воздух из окружающей среды не сможет влиять на металл. Следовательно, негативного процесса окисления вала или плоской конструкции наблюдаться не будет. Применение флюса также обеспечивает сохранность тепла в зоне проведения наплавки и исключает вероятность разбрызгивания металла.

В большинстве случаев обработка деталей по такой технологии ведется проволокой без покрытия, которая выполняет функцию электрода. Выбор сечения используемой сварочной проволоки обуславливается конкретными задачами, ставящимися перед процедурой наплавки. Разрешается применять проволоку диаметром 1–6 миллиметров.

Увеличения производительности и эффективности операции можно добиться двумя путями:

  • подачей посредством двух сварочных приспособлений, работающих в полуавтоматическом режиме, в область наплавки одновременно двух проволок;
  • применением электродов ленточного типа.

Наплавление вала, других цилиндрических деталей либо изделий с плоской поверхностью в большинстве случаев ведется на обратном по полярности токе:

  • на обрабатываемую конструкцию идет «минус»;
  • на проволоку для сварки подается «плюс».

2 Наплавка под слоем флюса – достоинства и недостатки методики

На сегодняшний день операция с использованием расплавленного флюса считается самым широко распространенным вариантом наплавки деталей. Причин тому множество. Мы хотим выделить ключевые достоинства этой методики:

  • Процесс характеризуется простотой выполнения всех необходимых работ. С наплавкой легко справляются сварщики с достаточно низкой профессиональной подготовкой.
  • Производительность труда находится на очень высоком уровне. Это преимущество полностью проявляет себя при обработке простых по конфигурации деталей, поверхность коих описывается сравнительно большими размерами (обработка вала с применением флюса, правда, не будет столь высокопроизводительной).
  • Гарантия максимальной безопасности для специалиста, выполняющего наплавку. Сварщик практически полностью защищен от риска получения ожога из-за отсутствия горячих брызг во время процесса.
  • Качество наплавочных работ очень высокое. Эстетические показатели обработанных изделий безупречны, а главное, наплавленный металлический валик характеризуется отличной надежностью и прочностью. Эксплуатационный потенциал деталей, прошедших процедуру восстановления, по-настоящему безупречен.

Явных «минусов» рассматриваемой методики не так уж и много. Но они все же есть. Специалисты выделяют несколько недостатков применения флюса:

  • Увеличенная зона нагрева. Она не позволяет производить наплавку изделий с малыми геометрическими размерами (например, небольшого вала), а также конструкций очень сложной формы.
  • Оборудование имеет высокую стоимость. Намного дешевле использовать стандартное оборудование, предусматривающее выполнение работ покрытыми электродами для ручной дуговой сварки (наплавки).
  • Снижение показателя прочности обработанных изделий (иногда их прочностные характеристики уменьшаются на 30–40 процентов).

Кроме того, в наплавленном металле могут формироваться поры и крупные по размерам трещины, что, конечно же, ухудшает эксплуатационные показатели вала либо другой детали после наплавки.

3 Оборудование для автоматической наплавки и особенности его эксплуатации

При обработке цилиндрической поверхности (например, вала) изделие монтируется на центрах либо в патроне обычного токарного станка, который определенным образом модифицируют так, чтобы на его суппорте можно было разместить устройство для наплавки. Наплавочный аппарат располагает специальной кассетой, из которой к электродуге подается сварочная проволока. Подача становится возможной за счет наличия подающего механизма.

При вращении вала проволока начинает перемещаться вдоль шва, а суппорт, передвигаясь в продольном направлении, перемещает электрод по длине детали. Мелкий сыпучий флюс при этом подается из бункера в область горения, где происходит плавление некоторой его части, что приводит к созданию эластичной оболочки вокруг сварочной дуги. Для того чтобы жидкий металл не отекал, проволоку слегка смещают в сторону, которая является по отношению к вращению вала противоположной.

Для выполнения процесса обычно применяется наплавочное оборудование (установки) УД209 и СН2, а также наплавочные специальные головки ОКС5523, А580М, А765. Рекомендуется использовать для наплавки следующие виды проволоки:

  • для изделий из высокоуглеродистых сталей – Нп40Х13, Нп80, Нп65Г;
  • для деталей из кремниймарганцовистых и марганцовистых сплавов – Св15Г, Св08Г, Св12ГС, Св08ГС, Св08ГА;
  • для изделий из низколегированных сталей и сплавов с небольшим содержанием углерода – Св08А и Св08.

Применяемые в наши дни составы для автоматической наплавки под флюсом подразделяют на:

  • Комбинированные (спецсмеси). Они включают в себя жидкое стекло, графитовый и феррохромовый порошок и какой-либо плавленый стандартный флюс.
  • Керамические. В них обязательно имеются шлакоформирующие и особые стабилизирующие добавки, а также легирующие компоненты. Такой состав керамических флюсов обеспечивает наплавленному слою повышенную стойкость против износа и хорошие показатели твердости. Известные флюсы данной группы – ЖСН1, АНК30, АНК18, КСХ14Р.
  • Плавленые. Данные составы используются наиболее часто. В них нет легирующих компонентов. Чаще всего наплавка ведется флюсами АН28, ОСу45, АН348А, АН20.

4 Использование электродной ленты для выполнения наплавки под флюсом

В Советском Союзе в середине прошлого столетия создали уникальный метод восстановления деталей при помощи электродов ленточного типа, которые представляют собой стальную широкую ленту. Ее к основному металлу при наплавке размещают почти под прямым углом, что приводит к повышению производительности выполнения наплавочных мероприятий.

Ленточные электроды обеспечивают возможность:

  • увеличивать силу тока для осуществления процесса, а также его скорость;
  • наносить за несколько проходов (а иногда и за один) необходимый по толщине наплавочный слой;
  • получать большой по ширине и при этом абсолютно плоский наплавленный валик.

Чаще всего описываемые электроды применяются для обработки коррозионностойких металлов и сплавов. Ширина таких сварочных ленточных стержней может достигать 18 сантиметров. Теоретически можно использовать и более широкие электроды, но тогда возрастает вероятность того, что наплавляемый валик просто-напросто потеряет свою форму.

Сущность процесса электродуговой наплавки под слоем флюса

Наплавкой металла называют процесс, во время выполнения которого на поверхность заготовки при помощи сварочного оборудования наносится слой металла.

Существует несколько видов наплавки металла, различаемых по своим техническим характеристикам:

  • по степени механизации процесса наплавка может быть ручной, механизированной, автоматизированной и автоматической;
  • по тому способу, которым металл в процессе наплавки защищается, выделяется наплавка под слоем флюса, наплавка под предварительно расплавленным покрытием электрода, которая, в свою очередь, может производиться в вакууме или в среде защитного газа.
  • по самому характеру процесса наплавка может быть непрерывной или прерывистой.

Сущность наплавки под слоем флюса.

Наплавка под слоем флюса представляет собой процесс, во время которого сварочная дуга между сварочным электродом и металлической деталью защищается с помощью слоя предварительно расплавленного флюса — толщина слоя при этом может колебаться от 20 до 40 миллиметров. Стоит отметить, что до расплавленного состояния флюс доводится при помощи той же сварочной дуги.

Такая защита необходима для того, чтобы оградить металл от воздействия окружающего воздуха, предотвращая, таким образом, возникновение окисления металла кислородом. Кроме того, слой флюса выполняет и еще одну задачу – он не позволяет расплавленному металлу разбрызгиваться и сохраняет тепло. Таким образом, флюс позволяет добиться экономии металла и повышает производительность труда сварщика.

При проведении наплавки под слоем флюса, как правило, в качестве электрода выступает сварочная проволока, не имеющая покрытия. Диаметр проволоки выбирается в зависимости от задач, поставленных перед сварщиком, и может варьироваться от 1 до 6 миллиметров.

Что касается вида тока, используемого при наплавке под слоем флюса, то чаще всего здесь применяется ток с обратной полярностью – плюс от источника электрического тока подается на сварочную проволоку, а минус – на наплавляемую поверхность изделия. Для того, чтобы еще больше повысить производительность этого метода, часто используют ленточные электроды или подачу сразу двух проволок в зону наплавки с помощью двух полуавтоматических приспособлений.

Сущность автоматической наплавки под флюсом

Сущность автоматической наплавки под флюсом.

В ремонтной технологии автоматическую сварку выгоднее всего использовать для наплавки под слоем флюса сравнительно больших изношенных поверхностей. Как и при ручной электродуговой сварке, автоматическую наплавку производят дуговым способом при помощи плавящейся металлической электродной проволоки. Расплавленный металл электрода и детали защищаются от вредного действия газов воздуха сыпучим флюсом, который одновременно сохраняет тепло дуги и предотвращает разбрызгивание металла. Подача электродной проволоки из мотков производится сварочной головкой. Флюс на поверхность детали поступает из бункера. Процесс наплавки подробно исследован в институте сварки им. Е.О. Патона.

Читайте также  Инструментальные и быстрорежущие стали

Схематическое изображение наплавки поверхности под слоем флюса в продольном и поперечных разрезах дано на рис. 39.

Электрическая дуга расплавляет конец электродной проволоки и основной металл детали и вытесняет его из кратера (1). В образовавшийся сварочной ванне происходит перемешивание расплавленного металла электрода и детали и удаление растворенных газов (11). Начало кристаллизации расплавленного металла происходит на границе с нерасплавленным (III), после этого металл постепенно затвердевает во всем наплавленном объеме (IV, V).

Флюс плавится позади электрода, образуя шлак. Жидкий флюс, надежно защищая расплавленную ванну от соприкосновения с воздухом, вместе тем не препятствует удалению тазов (II);

Имея значительный запас тепла, расплавленный шлак обеспечивает постепенное охлаждение наплавленного металла. Сам же шлак, оставаясь до конца затвердевания металла, затем превращается в легкooтделяемую твердую корку (V).

При автоматической наплавке можно наносить слой металла толщиной от 1 до 40 мм, составляющий одно целое с деталью.

Производительность однодуговой автоматической наплавки от 4 до 15 кг/ч, что в 5-10 раз выше производительности ручной электродуговой наплавки. Объясняется это непрерывностью автоматического процесса и возможностью применения большого сварочного тока. Другим важным преимуществом автоматической наплавки является высокое качество наплавленного металла; обусловленное более совершенной защитой жидкой ванны от вредного воздействия воздуха и увеличенной продолжительностью пребывания расплавленного металла в жидком состоянии. Качество автоматической наплавки мало зависит от индивидуального мастерства рабочего. Ее можно вести беззащитных очков, щитков или шлемов и без специальной местной вентиляции.

В сварочных процессах важнейшим условием получения качественной наплавки является устойчивость дуги, которая зависит от многих факторов: рода тока, состава флюса, соотношения между силой тока и диаметром электрода и др. При автоматической наплавке на переменном токе из-за больших колебаний напряжения в промышленной сети дуга менее устойчива, чем при наплавке на постоянном токе от сварочного преобразователя.

Поэтому чаще автоматическую наплавку ведут на постоянном токе. В этом случае напряжение холостого хода должно быть не ниже 60 в.

При автоматической наплавке по неровной поверхности электрическая дуга способна саморегулироваться, т.е., не обрываясь удлиняться и укорачиваться. Однако такое саморегулирование осуществляется лишь при определенных соотношениях между силой тока (I), и диаметром (d) электродной проволоки. Институт сварки АН УССР рекомендует следующие соотношения между I и d (при постоянном токе и обратной полярности): при I = 180 + 400а d = 2,5 + 3 мм; при I = 200 + 500а d = 3 + 3,5 мм; при I = 280 + 600а d = 4 мм.

Применять большой ток не всегда возможно. Наплавку цилиндрических деталей малого диаметра ведут на пониженном токе (100-120а), а для того чтобы дуга была устойчива, используют электродную проволоку диаметром 1,2-1,5 мм. Скорость плавления электродной проволоки (kn) зависит от ее химического состава, рода тока и полярности, а в ряде случаев и от состава флюса.

Наиболее равномерное плавление достигается при наплавке на постоянном токе с обратной полярностью (электрод — положительный полюс, деталь — отрицательный). В этом случае при наплавке электродной проволокой из малоуглеродистой стали kn = 12 г/a-ч и не зависит от состава флюса. Скорость плавления при прямой полярности больше, чем при обратной полярности, но зависит от состава флюса. Для наиболее распространенного случая — наплавки малоуглеродистой сталью под слоем флюса АН-348А — kn = 2,8 + 0,1 I /d г/а-ч. Для этого же случая, но при наплавке на переменном токе, k = 7,0 + 0,04 * I/ d г/а-ч.

В отличие от ручной наплавки, при автоматической сварке коэффициент наплавки почти равен коэффициенту плавления, так как под слоем флюса потери от разбрызгивания не превосходят 1-1,5%.

При обычных условиях автоматической сварки под слоем флюса происходит глубокий провар основного металла; доля (у) основного металла в наплавленном валике довольно большая (у = 0,6 + 0,65). При наплавке изношенной детали глубокий провар нежелателен. B этом случае стремятся значение у уменьшить до 0,25 — 0,40, что достигается различными технологическими приемами и подбором соответствующих режимов наплавки. Рас смотрим некоторые из них.

Пpoцесс наплавки протекает нормально, если разность уровней жидкого металла в картере поддерживается постоянной. Гидростатическое давление жидкого металла и флюса ypaвновешивается давлением дуги (рис. 40). Поэтому наклон восстанавливаемой детали в ту или иную сторону по отношению к направлению движения электрода создает различные условия для формирования наплавленного валика. При наклоне детали в сторону перемещения электрода, т. е. при наплавке «на спуск» (pиc. 40 а), глубина провара уменьшается, а ширина валика увеличивается.

Такая форма валика наиболее выгодна для наплавки изношенной детали. Наилучшие результаты получаются при наклоне 6 — 8°, при больших углах получается непровар. В случае наклона детали в сторону, противоположную направлению движения электрода, т. е. при наплавке «на подъем» (рис.. 40,6), увеличивается глубина провара и уменьшается ширина наплавленного валика. Что, как отмечалось, нежелательно при наплавке изношенных деталей.

Изменять глубину провара и ширину валика можно также наклоном электрода. При наплавке гладкой цилиндрической поверхности электрод располагают вертикально, а у буртов – под углом 15-30°. При наплавке плоских изношенных поверхностей электрод располагают наклонно. Если сварку производят с наклоном электрода «углом вперед», то давление столба дуги снижается, увеличивается толщина слоя жидкого металла под электродом, уменьшается глубина провара. В этом случае наивыгоднейшим углом наклона к горизонтали является угол 40-50°; при таком угле глубина провара уменьшается, а ширина валика увеличивается вдвое по сравнению с наплавкой вертикально расположенным электродом, производимой при аналогичном электрическом режиме.

Влияние режима наплавки (силы тока, диаметра электрода, напряжения и скорости перемещения электрода) на формирование наплавленного валика проявляется следующим образом.

Если при данных напряжении и скорости перемещения электрода повышать силу тока, то это вызывает увеличение глубины провара и общей высоты валика при сравнительно малом изменении его ширины, так как по мере увеличения силы тока возрастает объем жидкой ванны, повышается давление дуги и усиливается вытеснение жидкого металла из кратера. С изменением диаметра электродной проволоки меняется плотность тока, а следовательно, и давление дуги. При увеличении диаметра проволоки плотность тока и давление дуги падают, уменьшается глубина провара и уширяется наплавленный валик.

Вместе с тем снижается устойчивость дуги. Чтобы избежать этого, вместо одной проволоки в дуговое пространство подают две проволоки равного суммарного сечения.

По мере увеличения напряжения дуги (при прочих равных условиях) возрастает количество тепла, приходящееся на единицу длины валика, удлиняется дуга, уменьшается нагрев краевых участков ванны и повышается количество расплавленного флюса.

В результате ширина наплавленного валика увеличивается, а глубина провара почти не изменяется. При значительном повышении напряжения дуги расплавляется чрезмерно большое количество флюса и он вытекает из зоны наплавки, нередко увлекая за собой и расплавленный металл. Поэтому при автоматической наплавке применяют напряжение дуги не свыше 50 в, тем более что при большем напряжении устойчивость дуги заметно падает.

При различных скоростях наплавки изменяются количества наплавленного металла и тепла, приходящиеся на единицу длины валика. Когда наплавку ведут в диапазоне малых скоростей (в пределах до 20 м/ч), провар получается неглубокий, а ширина валика нормальная. В диапазоне средних скоростей (20 – 40 м/ч) глубина провара увеличивается, а ширина валика уменьшается.

И наконец, в диапазоне больших скоростей (больше 50 м/ч) глубина провара и ширина наплавки резко уменьшаются. Примечательно, что как при очень малых (менее 1 м/ч), так и при очень больших скоростях наплавки (более 80 м/ч) почти не происходит сплавления электродного материала с основным.

От формы поперечного сечения наплавленного валика в большой мере зависит характер кристаллизации металла и взаимное расположение кристаллов после затвердевания всего объема наплавленного металла. Так, в узком наплавленном валике с глубоким проваром возможно возникновение стыка кристаллов (рис. 40, В), в котором скапливаются примеси; это может привести к образованию трещин. Более благоприятная форма сечения валика, в котором указанные стыки не образуются, приведена на рис. 40, г. Схематическое изображение кристаллизации наплавленного валика дано на рис. 40, д; в правой части рисунка показана схема процесса кристаллизации, а в левой — закристаллизованный металл. Здесь же схематично изображена структура зоны термического влияния. Общая ширина этой зоны может составлять от 1,5 до 10 мм и более и зависит от погонной энергии (?), т. е. от количества тепла, выделяющегося при наплавке на единицу длины валика. Это количество определяется как отношение эффективной мощности дуги (q) к скорости перемещения электрода (v):

Строительный справочник | материалы — конструкции — технологии

Вы здесь

Дуговая наплавка металлов

Наплавку металла при помощи дуговой сварки применяют для восстановления изношенных деталей. Для этого на поверхность изделия наносят металл, накладывая его слоями, обладающими необходимыми физико-механическими свойствами. Для этого применяют различные виды сварки, в том числе и ручную дуговую с плавящимся или неплавящимся электродом.

Основные способы наплавки плавлением:
А — угольным электродом (1), расплавлением сыпучего наплавочного сплава (2);
Б — покрытым электродом (1) или легирующим покрытием (2);
В — неплавящимся вольфрамовым электродом (1) в инертных газах с задействованием присадочного прутка (2);
Г — плавящимся электродом (1) в защитном газе;
Д — сварка плавящейся проволокой (1) под флюсом (2);
Е — лентой плавящейся (1) в защитном газе (под флюсом);
Ж — струей плазмотрона (1) с наложенным или спеченным из порошков наплавочного материала (2);
З —плавящимся электродом (1) с перемещаемым медным ползуном (2), наплавляемая деталь (3); наплавленный слой (4)

Основным достоинством ручной дуговой наплавки является простота и универсальность метода, возможность выполнения сложных наплавочных работ в труднодоступных местах. К недостаткам относят низкую производительность, загазованность в месте производства работ, сложность получения необходимого качества наплавленной поверхности.

Читайте также  Биологический и психологический возраст

Наплавку плавящимся электродом ведут по той же технологии, что и обычную сварку. Перед наплавкой поверхность тщательно зачищают, следя особенно за тем, чтобы не осталось жировых пятен и коррозии. Электроды подбирают, исходя из условий эксплуатации наплавляемой поверхности. Для этого применяют как обычные сварочные электроды, предназначенные для сварки легированных сталей, так и специальные наплавочные электроды, обладающие заданными свойствами. Для наплавки износостойких поверхностей применяют порошковые проволоки с заданным химическим составом. В качестве источников питания для сварочной дуги используют серийные выпрямители и сварочные трансформаторы.

Для наплавки на поверхность металла наносят сварочные валики, покрывая всю плоскость слоем наплавленного металла. Валики наносят поочередно, перекрывая предыдущий на ⅓ его ширины. Для того чтобы увеличить ширину валиков, их можно накладывать поперечными колебаниями, так же как это делают для увеличения сварочного шва. Валики можно накладывать и с некоторыми промежутками один от другого, с последующей наплавкой валиков в промежутках. Промежуточные валики накладывают после снятия шлака с ранее наложенных валиков и тщательной их зачистки.

В отличие от соединительной сварки наплавка имеет некоторые особенности, связанные с тем, что химический состав наплавленного металла существенно отличается от химического состава основного металла. Выходом из сложившейся ситуации может служить тщательный подбор состава плавящихся электродов, которые способны создать требуемую структуру и химический состав наплавленного слоя. Если это сделать не удается, то прибегают к другим методам наплавки: наплавке неплавящимся электродом с расплавлением слоя сыпучего наплавляемого сплава, нанесение легирующих примесей в виде порошков, паст или брикетов, наплавлением в среде защитных газов и т.д. Для этого применяют методы наплавки на автоматическом и полуавтоматическом сварочном оборудовании, на особенностях которого мы остановимся в соответствующих разделах данной книги.

При наплавке любым из указанных методов важно, чтобы основной металл проплавлялся минимально, чтобы были сведены к минимуму остаточные напряжения, деформации и припуски на последующую обработку.

Наплавка твердых сплавов

Материалы для наплавки

Наплавкой называют процесс наплавления на поверхности изделия слоя металла для изменения размеров или придания специальных свойств (твердости, антикоррозионности, износоустойчивости и т. д.). Наплавка может выполняться металлическими штучными электродами, стальной наплавочной проволокой (лентой) и твердыми сплавами.

Твердыми сплавами называют сплавы карбидо- и боридообразующих металлов —хрома, марганца, титана, вольфрама и других с углеродом, бором, железом, кобальтом, никелем и пр. Они могут быть литыми и порошковыми.

К литым твердым сплавам относится прутковый сормайт, поставляемый в виде стержней диаметром 6—7 мм и длиной 400—450 мм, содержащий 25—31% хрома, 3—5% никеля, 2,5-3,3% углерода, 2,8—3,5% кремния, до 1,5% марганца, до 0,07% серы и 0,08% фосфора, остальное — железо, а также другие сплавы. Литые твердые сплавы применяют для наплавки штампов, измерительного инструмента, деталей станков и механизмов, работающих в условиях интенсивного износа. Наплавку ведут ацетилено-кислородным пламенем, угольным электродом, а также вольфрамовым электродом в среде аргона.

К порошкообразным твердым сплавам относятся сталинит и сормайт. Порошкообразный сталинит содержит 24—26% хрома, 6—8,5% марганца, 7—10% углерода, до 3% кремния, до 0,5% серы и фосфора, остальное — железо.

Металлические электроды для дуговой наплавки изготовляют по ГОСТ 10051—75, согласно которому электроды классифицируются в зависимости от химического состава и твердости наплавленного металла.

Виды наплавки

В настоящее время в промышленности используется большое количество различных видов наплавки.

Ручная дуговая наплавка . Наплавка выполняете металлическими плавящимися одиночными электродами, пучком электродов, лежачими пластинчатыми электродами, трубчатыми электродами, дугой прямого и косвенного действия и трехфазной дугой.

Наплавку электродами можно выполнять во всех пространственных положениях. Она выполняется путем последовательного наложения валиков, наплавляемых при расплавлении электрода, на поверхность изделия. Наплавляемая поверхность при этом должна быть чистой (зачищена до металлического блеска). Поверхность каждого наложенного валика и место для наложения следующего валика также тщательно зачищают от шлака, окалины и брызг. Для получения сплошного монолитного слоя наплавленного металла каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий на 1/3 — 1/2своей ширины.

Толщина однослойной наплавки составляет 3—6 мм. Если необходимо наплавить слой толщиной более 6 мм, перпендикулярно первому наплавляют второй слой валиков. При этом первый слой валиков должен быть тщательно очищен от брызг, окалины, шлаковых включений и других загрязнений.

Дуговая наплавка под флюсом

По способу выполнения может быть автоматической или полуавтоматической, а по количеству применяемых проволок — одноэлектродной и многоэлектродной. Применяемые для наплавки под флюсом наплавочные проволоки по конструкции разделяют на сплошные и порошковые, а по форме — на круглые и ленточные.

Дуговая наплавка в защитных газах вольфрамовым (неплавящимся) и проволочным металлическим (плавящимся) электродом. Для защиты дуги используют аргон, азот, водород и углекислый газ. Производительность труда при наплавке оценивают массой или площадью (размерами) наплавленного металла.

Вибродуговая наплавка

Эта наплавка является разновидностью электрической дуговой наплавки металлическим электродом и выполняется путем вибрации электрода. Амплитуда вибрации находится в пределах от 0,75 до 1,0 диаметра электродной проволоки.

Электрошлаковая наплавка

Отличительной особенностью этого способа наплавки является высокая производительность, при которой могут быть достигнуты не только десятки, но и сотни килограммов наплавленного металла в час. Наплавка производится с принудительным формированием металла за один проход. Электроды применяются практически любого сечения: прутки, пластины и т. п. Глубину проплавления основного металла можно регулировать в широких пределах.

Наплавка открытой дугой

Для этой цели применяют порошковую проволоку с внутренней защитой, которая позволяет расширить область применения механизированной износостойкой наплавки. При наплавке этой проволокой применение флюса или защитного газа не требуется, поэтому способ отличается простотой и маневренностью и создается возможность восстановления деталей сложной формы, глубоких внутренних поверхностей, деталей малых диаметров и пр. В настоящее время имеются различные конструкции аппаратуры, а также разработана технология упрочения деталей широкой номенклатуры. Расход проволоки составляет 1,15—1,35 кг на 1 кг наплавленного металла. Производительность при полуавтоматической наплавке повышается в 2—3 раза по сравнению с наплавкой штучными электродами.

Плазменная наплавка

При плазменной наплавке источником тепла является высокотемпературная сжатая дуга, получаемая в специальных горелках. Большое применение получили плазменные горелки с дугой прямого действия, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом и наплавляемым изделием. Иногда применяют горелки комбинированного типа, в которых от одного электрода одновременно горят две дуги —прямого и косвенного действия.

Присадочным материалом при этом способе наплавки служит проволока, лента, порошок и пр. Практический интерес представляет прежде всего наплавка с присадкой мелкозернистого порошка. В этом случае применяется плазменная горелка комбинированного типа. Порошок при помощи транспортирующего газа подается из питателя в горелку и там вдувается в дугу. За время пребывания в дуге большая часть порошка успевает расплавиться, так что на наплавляемую поверхность попадают уже капельки жидкого присадочного материала.

Технология наплавки

Перед началом наплавки устанавливают высоту наплавочного слоя. Перед наплавкой, как и перед сваркой, поверхность, подлежащая наплавке, должна быть очищена от грязи, ржавчины, окалины, масла и влаги. При наложении первого слоя наплавки стремятся каждый предыдущий валик перекрывать на 25—30% его ширины, сохраняя при этом постоянство его высоты.
При необходимости увеличить высоту наплавочного валика, производят наплавку следующего валика, очистив перед наплавкой наплавленный слой от неметаллических включений и шлака, образованных при наложении предыдущего слоя.

В зависимости от марки металла наплавка может производиться без подогрева изделия и с предварительным подогревом. Основными требованиями, предъявляемыми к качеству наплавки, являются: надежное сплавление основного металла с наплавленным; отсутствие дефектов в наплавленном металле; идентичность свойств наплавленного металла.

Надежное сплавление наплавки с основным металлом обеспечивается подбором силы тока, что для наплавочных установок с постоянной скоростью подачи электрода соответствует подбору скорости подачи проволоки или ленты.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: