Для чего наплавка под сварку



Особенности технологии и виды наплавки металла

Сущность метода наплавки металла, особенности технологии и области применения. Разновидности наплавки: вибродуговая, газопламенная, плазменная, лазерная, индукционная. Классификация и основные виды оборудования.

Наплавка металла применяется для восстановления геометрии изношенных деталей машин и механизмов, формирования упрочняющих слоев металла на поверхности изделий и создания биметаллических структур.

По своей сути наплавка — это один из видов сварочных технологий, т. к. она основана на тех же физических и технологических принципах, что и традиционные виды сварки.

Для восстановления и защиты поверхностей деталей с помощью слоя расплавленного металла используют различные способы наплавки, отличающиеся друг от друга методами плавления и составами сварочной среды: электродуговые, газопламенные, плазменные, лазерные, индукционные и пр.

С помощью этой технологии можно наплавлять на рабочие плоскости стальных конструкций металлы различного химического состава, в том числе медь, бронзу, чугун, а также никелевые, кобальтовые и хромовые сплавы.

Особенности технологии и процесса наплавки

Технология наплавки позволяет добиться не только надежного сцепления наносимого металла с основой, но и получить требуемые физические и химические характеристики наплавленного слоя.

Первое достигается качественной подготовкой базового изделия и точным соблюдением технологических режимов, а второе — правильным подбором сварочных материалов.

Сущность наплавки состоит в равномерном нанесении узких полос расплавленного металла на поверхность детали таким образом, чтобы они соединились в сплошной металлический слой заданной толщины. При нанесении защитных покрытий он может составлять десятые доли миллиметра, а при восстановлении изношенных деталей — до десяти миллиметров.

В последнем случае должна быть обеспечена толщина припуска, достаточная для механической обработки детали (обточки, расточки или фрезеровки) до требуемого размера. Перед механообработкой наплавленный слой, как правило, отжигают, а после подвергают закалке с отпуском.

Виды наплавки металла

Кроме того, разные способы наплавки имеют различные скорости обработки и отличаются расходом сварочных материалов на единицу наплавленного металла. Каждый из них характеризуется собственным соотношением качества с производственными и экономическими показателями.

При этом в условиях реального производства наплавка деталей может выполняться не самым удачным способом. К примеру, многие предприятия не располагают оборудованием для электрошлакового наплавления, которое кратно экономит электроэнергию и наплавочные порошки, и применяют для тех же целей электродуговые методы.

Большинство наплавочных технологий ориентированы на работу с изделиями из стали, в том числе с нанесением на нее покрытий из цветных металлов. Как правило, среди них выделяются следующие виды:

• электродуговая;
• вибродуговая;
• газопламенная;
• плазменная;
• лазерная;
• индукционная;
• электрошлаковая;
• электроискровая.

Электродуговая наплавка

Чаще всего для наплавления металла применяют традиционное электродуговое оборудование. При ручной дуговой наплавке это стандартные выпрямители и инверторы постоянного тока, подключенные плюсом на электрод, а минусом — на деталь.

Такая схема включения используется для снижения глубины проплавления и общего нагрева изделия. Вручную металлы наплавляют как штучными обмазанными электродами, так и с помощью аппаратов с нерасходуемыми электродами и полуавтоматов с защитной средой из газа.

Ручная электродуговая наплавка угольными электродами с использованием порошковых смесей применяется для создания упрочняющих поверхностных слоев. В этом случае для обеспечения устойчивого плавления металла в присадочном порошке применяют включение с прямой полярностью (плюс на детали), повышающее нагрев поверхностного слоя изделия.

Такие установки имеют высокую производительность и обеспечивают высокое качество наплавленной поверхности. На видео ниже показано восстановление слоя металла в посадочном отверстии детали горной техники в автоматическом режиме.

Основному процессу предшествует зачистка металла с помощью прямошлифовальной машинки и разогрев места наплавления газовой горелкой. В качестве присадочного материала используется наплавочная проволока с омеднением.

Вибродуговая наплавка с применением проволоки

Эта технология представляет собой прерывистый сварочный процесс, во время которого электрод совершает колебательные движения в осевом направлении с частотой до ста герц и амплитудой от 0.3 до 3 мм.

В результате таких колебаний время существования дуги составляет около одной пятой от времени всего рабочего цикла и на поверхность переносится малое количество металла. Поэтому глубина провара получается небольшой, а тепловое воздействие на основную деталь — минимальным.

Вибродуговое наплавление выполняют с помощью полуавтоматов, оснащенных специальными электромеханическими устройствами прерывистой подачи, при этом используется проволока для наплавки диаметром 1.6÷2 мм.

Процесс наплавления осуществляется в защитной среде из газа, водных растворов или пены.

Газопламенная наплавка

Газопламенная наплавка считается самым простым и доступным способом наплавления металла, при котором источником тепла служит пламя горящего ацетилена или пропан-бутановой смеси.

В качестве присадочного материала обычно применяется сварочная проволока или прутки, которые подаются в зону сварки ручным или механизированным способом, а для флюсов чаще всего используют смеси на основе буры и борной кислоты.

Детали небольшого размера наплавляют без предварительного разогрева, а крупные перед наплавкой необходимо нагревать до температуры не менее 500 ºC.

Кроме проволочных и прутковых присадок, при газопламенном наплавлении также используют порошковые, которые направляются в газовую струю из специального накопителя, плавятся в потоке пламени и в виде мелких капель металла оседают на поверхности детали.

Плазменная наплавка

При плазменной наплавке применяют традиционные присадочные материалы, в том числе и гранулированные смеси, которые подают в рабочую зону механизированным способом.

Этот вид наплавочной технологии характеризуется небольшой глубиной проплавления основной детали в сочетании с качественной структурой наплавленного слоя металла.

Электрошлаковая наплавка

Электрошлаковая наплавка — это термический процесс, при котором источником нагрева гранулированной присадочной смеси, наносимой на поверхность детали, является шлаковая ванна.

Такое устройство представляет собой небольшую емкость с кристаллизатором, перемещаемую вдоль поверхности базовой детали. Сверху в нее опускается плавящийся электрод или подается гранулированная присадка, при этом плавление металла происходит под слоем шлака и флюса, защищающего зону наплавления от нежелательного воздействия атмосферных газов.

Вертикальное расположение шлаковой ванны способствует всплыванию пузырьков газа и частиц шлака, что способствует уменьшению количества пор и твердых включений в наплавленном металле.

Кроме того, шлаковый слой защищает от разбрызгивания металла и сохраняет тепло рабочей зоны, поэтому эта технология характеризуется пониженным энергопотреблением. Одними из немногих ее недостатков являются повышенная сложность технологического процесса и невозможность работы с деталями малого размера и сложной конфигурации.

Лазерная наплавка

Основным элементом лазерных установок является специальная головка с соплом, в котором образуется нагретый лазером поток газа, и порошковым инжектором, впрыскивающим в этот поток присадочный порошок.

По сравнению с другими видами наплавочных технологий лазерная наплавка характеризуется высокой точностью и стабильностью технологических режимов.

Индукционная наплавка

Для этого на участок детали, предназначенный к наплавлению металлом, вначале наносится слой присадочного материала с флюсом. Затем над ним на небольшом расстоянии размещается индуктор, представляющий собой несколько витков медной трубки или шинки, на которую подается высокочастотное напряжение.

Глубина проплавления металла базовой детали зависит от частоты тока индуктора: чем выше частота, тем на меньшую глубину проникают вихревые токи. Этот метод наплавления имеет одну из самых высоких производительностей и обеспечивает минимальный нагрев металла изделия.

Электроискровая наплавка

Электроискровая наплавка — это одна из разновидностей электроэрозионной обработки, основанной на воздействии кратковременных электрических разрядов на поверхность металлического изделия.

Основные элементы электроискровой установки — это электромагнитный осциллятор и электрод, из которого при искровых разрядах вырываются частицы металла. Поскольку ионы металлов обладают положительным зарядом, электрод подключается к плюсу, а деталь — к минусу.

С помощью электроискрового метода наносят покрытия толщиной от нескольких микрон до 0.5 мм. При этом наплавленный металл получается плотным и мелкопористым, что способствует хорошему удержанию масла на поверхностях трения.

Одно из главных достоинств этой технологии — практически полное отсутствие нагрева обрабатываемой поверхности, что позволяет избежать деформации изделия и изменения структуры металла.

Применяемое оборудование

В качестве универсального оборудования для наплавки нередко используют сварочные устройства, которые при необходимости дополняют специальной оснасткой и приспособлениями.

Специализированное наплавочное оборудование обычно классифицируют по форме наплавляемых поверхностей: для плоских деталей, для тел вращения и для сложных профилей.

Присадочные материалы в таких установках наносят не только традиционными способами (проволока, прутки, сопловое распыление), но и с применением специальных технологий: спиральная укладка ленты, центробежное распределение присадочного материала и пр.

Кроме того, любая наплавочная установка для массивных деталей оснащается устройством предварительного прогрева изделия до температуры +500…+700 ºС.

В продаже можно встретить малогабаритные установки электроискровой наплавки для домашнего применения, в аннотации к которым указывается, что с помощью этих устройств можно наплавлять металл толщиной до нескольких миллиметров.

Однако известно, что за один проход данная технология позволяет нарастить слой менее чем на десятую долю миллиметра. Как же достигается такая толщина и какого качества получается металл? Если кто-нибудь знает ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях.

Источник

7.3. Сварка и наплавка под слоем флюса

Сущность процесса сварки и на­плавки. Сварка(наплавка)под слоем флюса представляет собой разновид­ность электродуговой сварки, при ко­торой дуга горит под слоем сварочно­го флюса, обеспечивающего защиту сварочной ванны от воздуха. Наряду •с защитными функциями флюс ста­билизирует горение дуги, обеспечи­вает раскисление, легирование и ра­финирование расплавленного сплава сварочной ванны.

Схема процесса наплавки под сло­ем флюса приведена на рис. 7.5. Вос­станавливаемая деталь вращается в процессе наплавки с определенной скоростью. Электродная проволока автоматически подается в зону свар­ки. Дуга горит между концом элект­рода и восстанавливаемой поверхно­стью изделия под слоем флюса, кото­рый непрерывно подается из бунке­ра. Под действием теплоты, выделяе­мой сварочной дугой, плавятся элек­тродная проволока и основной ме­талл, а также часть флюса, попавше­го в зону горения дуги. В зоне горения дуги образуется полость, заполнен­ная парами металла, флюса и газа­ми. Их давление поддерживает флю­совый свод, образующийся над сва­рочной ванной. Под влиянием давле­ния дуги жидкий металл оттесняется в сторону, противоположную направ­лению сварки, образуя сварочную ванну. Расплавленный флюс в ре­зультате значительно меньшей плот­ности всплывает на поверхность рас­плавленного металла шва и покрыва­ет его плотным слоем.

Оболочка из расплавленного флю­са предохраняет металл наплавки и околошовной зоны от кислорода и азота воздуха и, кроме того, препят­ствует разбрызгиванию жидкого ме­талла. Благодаря тому, что расплав­ленный флюс обладает низкой тепло­проводностью, замедляется процесс охлаждения наплавленного металла. Это облегчает всплытие на поверх­ность ванны шлаковых включений и растворенных в металле газов, что резко повышает качество наплавлен­ного слоя сплава.

К, достоинствам сварки (наплавки) подслоем флюса относится: высокая производительность процесса, благо­даря применению больших токов, большой глубины проплавления, а также почти полного отсутствия по­терь металла на угар и разбрызгива­ние; возможность автоматизации процесса; высокое качество наплав­ленного металла в результате надеж­ной защиты флюсом сварочной ван­ны; улучшение условий труда свар­щика.

К недостаткам этого процесса сварки следует отнести: значитель­ный нагрев детали; невозможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм по причине стекания расплав­ленных наплавляемого металла и флюса с поверхности восстанавлива­емой детали; необходимость в отдель­ных случаях повторной термической обработки детали.

Наплавку цилиндрических поверх­ностей деталей выполняют, как пра­вило, по винтовой линии с перекрыти­ем предыдущего валика последую­щим на 1/2 — 1/З ширины. Для пред­отвращения стекания расплавлен­ных флюса и металла с восстанавли­ваемой поверхности наплавку ведут со смещением А электрода с зенита в сторону, обратную направлению вра­щения детали (см. рис. 7.5). Смеще­ние электродной проволоки зависит в основном от диаметра наплавляемой детали и определяется опытным пу­тем. Для деталей диаметром 50— 150 мм смешение электрода лежит в пределах 3 — 8 мм.

Рис. 7.5. Схема наплавки под слоем флюса:а — поперечный разрез; б — продольный разрез; 1—ванна расплавленного металла;2— расплавленный флюс;3 — электродная проволока;4 — наплавленный слой металла;5 — деталь; 6 — шлако­вая корка;А — смешение электродной проволоки с зенита

При сварке под слоем флюса про­изводительность процесса по машин­ному времени повышается в 6 — 12 раз по сравнению с ручной дуговой сваркой. Это достигается за счет ис­пользования больших плотностей то­ка в электродной проволоке (табл. 7.2). Такое повышение абсолютного значения тока и его плотности в элек­троде возможно благодаря наличию

Таблица 7.2.Сила и плотность тока я электроде при ручной дуговой сварке и сварке под слоен флюса

плотного слоя флюса вокруг зоны сварки, что предотвращает выдува­ние жидкого металла шва из свароч­ной ванны и сводит потери на угар и разбрызгивание до 1—3 %. Коэф­фициент наплавки при сварке под флюсом составляет 14—18 г/А*ч против 8— 12г/А-ч при сварке электродами.

Производительность сварки опре­деляется массой металла, наплавля­емого в единицу времени в граммах в час

где k_H— коэффициент наплавки, г/А*ч;I_СВ— сила сварочного тока, А.

Производительность наплавки под флюсом одним электродом составля­ет 9 — 15 кг/ч, а лентой 5 — 30 кг/ч.

Сварочные флюсы и электродные проволоки. Сварочным флюсом (ГОСТ 9087 — 81) называется неме­таллический материал, расплав ко­торого необходим для сварки и улуч­шения качества шва.

К флюсам для автоматической и полуавтоматической сварки предъ­являют ряд следующих требований:

обеспечение стабильности горения дуги в процессе сварки;

получение заданного химического состава наплавленного металла;

обеспечение требуемого формиро­вания металла;

получение швов без трещин и с ми­нимальным (допустимым) числом шлаковых включений и пористостью;

обеспечение легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности на­плавленного металла.

Решение этих задач связано с со­ставом свариваемого материала и ис­пользуемой электродной проволоки. Поэтому используемые для наплавки флюсы весьма разнообразны.

Химический состав наплавленного металла формируется в результате расплавления основного и электрод­ного материалов, а также зависит от степени защиты от воздуха. Степень защиты от воздуха определяется как образующимся в результате горения дуги шлаковым куполом над реакци­онной зоной, так и высотой слоя твер­дых частиц флюса над этой зоной. Вы­сота слоя насыпаемого на место свар­ки флюса с определенным грануло­метрическим составом частиц зави­сит от режимов сварки. Для наиболее распространенных флюсов, применя­емых при сварке (наплавке) конст­рукционных малоуглеродистых и ма­лолегированных сталей, которые ши­роко используются в автомобильном производстве, рекомендации по коли­честву флюса, насыпаемого на место сварки, приведены в табл. 7.3.

Таблица 7,3. Высота слоя флюса и грануляции частиц для сварки на различных режимах

Флюсы классифицируют по следу­ющим основным признакам.

флюсы общего назначения приме­няют для сварки и наплавки углеро­дистых и низколегированных сталей; флюсы специального назначения применяют для специальных спосо­бов сварки, таких как электрошлако­вая сварка, сварка легированных сталей и т. д.

2. Способу изготовления:

плавленые, т. е. получаемые сплавлением шихты в электрических или пламенных печах, и неплавленые — т. е. изготовленные без расплавления шихты. К неплавленым относятся флюсы, изготовленные измельчением и смешиванием отдельных компонен­тов, а также керамические флюсы, которые получают смешиванием по­рошкообразных шлакообразующих, легирующих, раскисляющих и других компонентов.

3. Химическому составу: оксидные флюсы, состоящие из окислов металлов и фтористых соединений, применяемые для сварки и на­плавки углеродистых и низколегиро­ванных сталей; солевые флюсы, со­стоящие из фтористых и хлористых солей, применяемые для сварки ак­тивных металлов; солеоксидные флюсы, применяемые при сварке и наплавке высоколегированных ста­лей.

4. Химическому составу шлакообразующей части:

кислые флюсы, содержащие кис­лые окислы SiO₂иTiO₂; нейтральные флюсы, содержащие в основном фто­риды и хлориды; основные флюсы, со­держащие окислы основного харак­тера, такие как СаО, МgО иFеО.

Таблица 7.4. Некоторые флюсы, применяемые при сварке углеродистых и малолегированных сталей

Плавленые флюсы различают по строению частиц: стекловидные, пемзовидные и кристаллические флюсы.

По размеру частиц (зерен) флюсы делятся на: тонкозернистые(с зерном доО,8мм);мелкозернистые(0,1 — 1,6 мм); среднезернистые<0,25 — 3,0 мм) и крупнозернистые (0,35 — 5,0мм).

Плавленые флюсы, в сравнении с керамическими, обладают более вы­сокими технологическими свойствами (лучшая защита от воздуха, фор­мирование наплавляемого сплава, отделимость шлаковой корки). Кроме того, плавленые флюсы более деше­вые. Однако керамические флюсы позволяют в более широких пределах легировать наплавленный металл по­средством элементов, входящих в флюс. Для механизированной на­плавки наиболее широко использу­ются плавленые флюсы.

Плавленые флюсы различают по содержанию в них окислов различных элементов. По количеству окиси кремния флюсы разделяются на: вы­сококремнистые (38 — 44% SiO₂); низкокремнистые (до 0,5SiO₂); бес­кремнистые. По содержанию окиси марганца на: высокомарганцевые (более 30 %MnО); среднемарганцевые (15 — 30 % МnО); низкомарган­цевые (менее 0,5 % МnО).

Высококремнистые плавленые флюсы предназначены в основном для сварки и наплавки деталей из уг­леродистых и низколегированных сталей (табл. 7.4). Наиболее широко в ремонтном производстве для восстановления деталей наплавкой исполь­зуют высококремнистые марганцо­вистые флюсы ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-348А и АН-348АМ.

Чтобы уменьшить окисление ме­талла в результате его реакций с флюсом, для сварки легированных сталей используют флюсы с ограни­ченной концентрацией окиси крем­ния и окиси марганца. Состав некото­рых таких флюсов приведен в табл. 7.5.

Рассмотренные плавленые флюсы являются системами, состоящими из неметаллических составляющих, окисных и галогенных соединений. Легирование наплавленного метал­ла в этих случаях может иметь место только в результате диссоциации со­единений, входящих в состав флюса, или в результате обменных реакций, которые сопровождаются либо повы­шением в металле концентрации кис­лорода, либо потерей им других по­лезных легирующих составляющих. Поэтому вводить таким способом большое количество легирующих элементов в наплавленный металл через флюс затруднительно, и оно ог­раничивается, как правило, десяты­ми долями процента.

Более эффективным способом ле­гирования через флюсы является вве­дение в их состав свободных металли­ческих составляющих. В этих случаях флюс представляет собой смесь ме­таллических и неметаллических со­ставляющих. Такие флюсы называют керамическими. Составы керамиче­ских флюсов могут быть весьма раз­нообразными, включающими различ­ные окислы, карбонаты, галогениды,

металлические порошки, различные сложные соединения и связующие. В качестве основного вида связующего обычно используют жидкое стекло.

Имея неоспоримое преимущество в виде возможности широкого диапа­зона легирования наплавленного сплава, керамические флюсы имеют и серьезные недостатки. Осуществ­ляемое ими легирование связано с ко­личеством флюса, переводимого в жидкую фазу, а оно в сильной степени зависит от сварочного режима и одно­родности химического состава флю­са. Это приводит к значительной неод­нородности наплавленного металла по химическому составу. Кроме того, к недостаткам керамических флюсов следует отнести .низкую механиче­скую прочность и большую гигроско­пичность.

Однако, несмотря на отмеченные недостатки, керамические флюсы до­статочно широко используются для восстановления деталей наплавкой. Чаще применяют флюсы АНК.-18 и АНК.-19- Например, химический со­став металла, наплавленного недоро­гой низкоуглеродистой электродной проволокой СЬ-08 под слоем флюса АНК-19 содержит: 0,49 % С; 0,66% Мn; 0,34%Si; 3,15 %Сr. При этом твердость наплавленного металла лежит в пределах ИКС 45 — 49.

Таблица 7.5. Состав флюса для сварки легированных сталей

Электродная проволока для свар­ки под флюсом выпускается по Госу­дарственному стандарту, который распространяется на горячекатаную и холоднокатаную проволоку из угле­родистых, легированных и высоколе­гированных сталей. В ГОСТе указы­вается диаметр проволоки, химическиqсостав, размеры мотков и другие данные. Примерный химический со­став материала проволоки можно оп­ределить по буквам и цифрам, входя­щим в обозначение марки проволоки. Сварочная проволока имеет индекс «СЬ», а наплавочная «Нп». Цифры указывают среднее содержание угле­рода в сотых долях процента. Марку проволоки выбирают в соответствии с химическим составом свариваемой стали. Например, для сварки малоуг­леродистых сталей используют низ­коуглеродистые проволоки СЬ-08, СЬ-08А, СЬ-08ГА и др. Легирующие элементы, входящие в состав прово­локи, имеют те же обозначения, что и при маркировке стали. Буква «А» указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фос­фора. Проволока, изготовленная из стали, выплавленной электрошлако­вым или вакуумно-дуговым способом или же в вакуумно-индукционных пе­чах, обозначается буквами Ш, БД и ВИ,

Наплавочную проволоку разделя­ют на три группы: из углеродистой стал и типа Нп-30, Нп-40, Нп-80 и дру­гие, всего 8 марок; из легированной стали, например Нп-ЗОХ5, Нп-ЗОХГСА, всего 11 марок; из высоколе­гированной стали, например Нп-4X13, Нп-45Х4ВЗФ, Нп-45Х2В8Т, всего 9 марок.

Для наплавки под слоем флюса ис­пользуют также и порошковые прово­локи марки ПП-ЗХ2В8, ПП-10ХВ14.

Для повышения производительно­сти процесса наплавки под флюсом последнее время в .качестве напла­вочного электродного материала ис­пользуют сплошные или порошковые ленты толщиной 0,3— 1 мм и шири­ной 20 — 100 мм. Однако для исполь­зования данных материалов для на­плавки автомобильных деталей тре­буется проведение дополнительных исследований.

Режимы наплавки. Качество свар­ного соединения и наплавленной де­тали во многом определяется режи­мами наплавки, которые характери­зуются размером сварочного тока,

напряжением, родом тока и его по­лярностью, скоростью сварки, диа­метром и скоростью подачи элект­родной проволоки: К дополнитель­ным параметрам, режима относится вылет электрода, наклон электрода к наплавляемой поверхности, марка флюса.

Параметры режима наплавки. вы­бирают исходя из толщины слоя на­плавляемого металла, размеров де­тали, требуемой формы наплавляе­мого валика. Режим сварки выбира­ют по экспериментальным таблицам или расчетом.

Силу сварочного тока ориентиро­вочно можно определить по эмпири­ческой форме

где d— диаметр электрода, мм.

Скорость наплавки в метрах в ми­нуту

где α_н— коэффициент наплавки, г/(А- ч);J_св— сила сварочного тока. А;М — масса 1 м метал­ла наплавки, г.

Скорость подачи электродной про­волоки в метрах в минуту

где d — диаметр электродной проволоки, мм;γ— плотность наплавленного металла, г/см 3 .

Частота вращения наплавляемой детали в оборотах в минуту

где υ_п — скорость подачи электродной проволоки, м/мbн;Δ— толщина слоя наплавки, мм;s— шаг наплавки, мм/об;D — диаметр вос­станавливаемой детали, мм;η— коэффициент наплавления,

Обычно шаг наплавки sпринима­ют равным от 2 до 6 диаметров элект­родной проволоки за один оборот де­тали. Наплавку плоских поверхно­стей осуществляют через валик или отдельными участками, что позволя­ет уменьшить коробление детали.

При наплавке автомобильных де­та лей, особенно таких, у которых дли­на значительно превышает диаметр наплавляемой поверхности, необходимо стремиться к минимальной глу­бине проплавления основного метал­ла. Это позволяет уменьшить дефор­мацию детали и зону термического влияния, а также снизить вероят­ность образования трещин в наплав­ленном металле. Поэтому при выборе режимов наплавки выбирают, как правило, минимально допустимый сварочный ток. Кроме того, увеличе­ние диаметра электродной проволо­ки при неизменном сварочном токе также уменьшает глубину проплав­ления и увеличивает ширину шва в связи с эффектом блуждания дуги.

При сварке на постоянном токе глубина проплавления будет зави­сеть и от полярности, что объясняется различной температурой на катоде и аноде дуги. При сварке на постоян­ном токе обратной полярности (ми­нус на деталь) глубина проплавления на 40 — 50 % меньше, чем при сварке током на прямой полярности. В опре­деленных пределах глубину проплав­ления можно изменять, регулируя вылет электрода. С увеличением вы­лета электрода интенсифицируется его подогрев и соответственно скорость плавления, в результате чего толщи­на расплава под дугой увеличивается и глубина проплавления уменьшает­ся.

Ширину наплавляемого валика ре­гулируют выбором диаметра элект­родной проволоки и изменением на­пряжения дуги, При увеличении на­пряжения возрастает длина дуги, в результате чего увеличивается ее по­движность и возрастает доля тепло­ты дуги, расходуемой на расплавле­ние флюса. При этом растет ширина валика наплавленного металла, а глубина проплавления остается практически постоянной.

В табл. 7.6 и 7.7 приведены режимы наплавки плоских и цилиндрических деталей.

Таблица 7.6. Режимы наплавки цилиндрических деталей под слоем флюса

Таблица 7.7. Режимы наплавки под слоем флюса плоских поверхностей

При использовании порош­ковой проволоки режимы наплавки необходимо выбирать по табл. 7.8.

Оборудование. Для восстановле­ния деталей наплавкой под слоем флюса наиболее широко использует­ся специальная установка УД-209. Наплавка осуществляется методом винтового или прямолинейного нало­жения сварочных швов на восстанав­ливаемую поверхность детали. Уста­новка обеспечивает практически все виды наплавочных работ:

наплавку цилиндрических поверх­ностей по спирали с шагом наплавки от 2,8 до 12,6 мм;

наплавку деталей с колебаниями электрона на ширину наплавляемой поверхности (до 60 мм);

наплавку конусных поверхностей.

На установке возможна наплавка деталей диаметром от 25 до 360 мм и длиной от 100 до 800 мм. В качестве электродного материала используют проволоку сплошную и порошковую диаметром 1,2 — 3,2 мм.

Таблица 7.8.Режимы наплавки порошковой проволокой

Наплавочная установка обеспечи­вает фиксацию восстанавливаемой детали, ее вращательное движение, подачу электродной проволоки в зону горения дуги, поступательное пере­мещение электродной проволоки вдоль оси вращения детали и при не­обходимости приведение электрод­ной проволоки в колебательное дви­жение.

Наплавочная установка УД-209 (рис. 7.6) состоит из сварной станины, на которой размещены каретка, вра­щатель детали, механизм подачи электродной проволоки, мундштука, задней бабки с подвижной пиколью, устройства для отсоса газов, бункера для флюса и пульта управления.

Ряс. 7.6. Схема наплавочной установки УД-209

Каретка 5 установлена на станине 1 наплавочного станка и представля­ет собой плиту, на которой закрепле­ны ролики: верхние — на неподвиж­ных осях и нижние, имеющие устрой­ство, поджимающее их к направляю­щим станины. На корпусе каретки крепятся механизмы подъема сва­рочной головки, а также концевые выключатели механизма подъема и перемещения каретки,

Механизм подачи 6 служит для подачи электродной проволоки через мундштук4 в зону наплавки. Меха­низм подачи установлен ни каретке и состоит из электродвигателя и чер­вячного редуктора, соединенных между собой изоляционной муфтой и изолирующей прокладкой. Кроме то­го, механизм подачи электродной

проволоки содержит колебатель мун­дштука и обеспечивает одновремен­ную подачу и колебания электрода. Регулирование скорости подачи электродной проволоки осуществля­ется ступенчато при помощи сменных шестерен.

Мундштук 4 установлен на меха­низме подачи, содержит спираль, яв­ляющуюся направляющей для элект­родной проволоки. Вращатель2 предназначен для вращения наплав­ляемой детали, а также для синхрон­ного перемещения каретки при помо­щи ходового винта при определенных видах наплавки. Привод врашателя осуществляется через клиноременную передачу и червячный редуктор от тиристорного электродвигателя. Такой привод обеспечивает плавную регулировку частоты вращения шпинделя установки в пределах 0,06 —6,58 мин- 1 .

Задняя бабка 8 с подвижной пи­колью предназначена для поджима длинномерных наплавляемых дета­лей. Пиколь имеет ручной привод и снабжена тепловым компенсатором. Газоотсос 1 установлен на каретке и предназначен для удаления аэрозо­лей, образующихся в процессе на­плавки. Пульт управления 3 с уста­новкой выполнен в виде панели и со­держит помимо управляющих кнопок амперметр и вольтметр для контроля за силой тока и напряжением дуги, а также указатель чисел оборотов шпинделя.

Наплавочная установка питается от универсального сварочного выпря­мителя ВДУ-506УЗ, имеющего крутопадающие и жесткие (пологопадающие) внешние характеристики, Данный выпрямитель имеет напря­жение холостого хода не более 85 В, номинальное же рабочее напряжение для жестких внешних характеристик 50 В (пределы регулирования— 18— 50 В), а для падающих внешних ха­рактеристик 46 В (пределы регулиро­вания 22 — 46 В). Номинальный сва­рочный ток достигает 500 А. Пределы регулирования сварочного тока для жестких внешних характеристик от 60 до 500 А, для падающих внешних характеристик от 50 до 500 А. Выпря­митель обеспечивает при номиналь­ном напряжении сети легкое зажига­ние и устойчивое горение дуги при лю­бом токе в пределах регулировочного диапазона.

В ремонтном производстве для на­плавки деталей под флюсом доста­точно широко используется автомат А-580М, который представляет собой универсальную сварочную головку облегченного типа. Его используют для наплавки цилиндрических дета­лей диаметром 50 мм электродной проволокой диаметром 1,6 — 4 мм. Автомат обеспечивает скорость по­дачи проволоки в пределах 78 — 198 м/ч. Автоматическую сварочную головку устанавливают на специаль­ных вращателях или переоборудо­ванных токарно-винторезных стан­ках.

В последние годы институтом элек­тросварки им. Е. О. Патона разра­ботана серия станков У-652, У-653, У-654, предназначенная для наплав­ки под слоем флюса цилиндрических,

конических, шлицевых наружных и внутренних поверхностей деталей ди­аметром 50 — 800 мм и длиной до 1300мм.

В авторемонтном производстве на­плавкой подслоем флюса восстанав­ливают десятки наименований дета­лей: коленчатые и распределитель­ные валы, полуоси, валы коробок пе­редач и пр. Анализ данных за 1985 — 1990 гг. по распределению работ по способам восстановления деталей позволяет сделать вывод о том, что каждая третья деталь восстанавли­валась наплавкой под слоем флюса.

Источник