При відновленні і ремонті деталей у першому випадку наплавлення виконують приблизно тим же металом, з якого виготовлений виріб, проте таке рішення не завжди доцільне. Іноді при виготовленні нових деталей (і навіть при ремонті) доцільно на поверхні одержати метал, що відрізняється від металу деталі. Дійсно, у ряді випадків умови експлуатації поверхневих шарів значно відрізняються від умов експлуатації всієї решти матеріалу виробу. Так, наприклад, якщо деталь (виріб) повинна визначати загальна міцність, яка залежить від властивостей металу і його перетину, то поверхневі шари часто додатково повинні працювати на абразивний або абразивно-ударний знос (що направляють станини, деталі ходової частини бульдозерів і ін.). Умови роботи можуть ускладнюватися підвищеною температурою, ерозійно-корозійною дією навколишнього середовища (морської води, різних реагентів в хімічних похідних та ін.). Іноді такі деталі і вироби цілком виготовляють з металу, який забезпечує і вимоги до експлуатаційної надійності роботи його поверхні. Проте це не завжди якнайкраще і, як правило, не економічне рішення. Часто виявляється доцільно всі вироби виготовляти з дешевшого і досить працездатного металу для конкретних умов експлуатації і лише на поверхнях, що працюють в особливих умовах, мати необхідний по товщині шар іншого матеріалу. Іноді це досягається застосуванням біметалів (низковуглецева сталь + корозійностійка сталь, сталь + титан та ін.), а також поверхневим зміцненням (поверхневим гартом, електроіскровою обробкою та ін.), нанесенням тонких поверхневих шарів (металізацією, напиленням та ін.) або наплавленням шарів значної товщини на поверхню. У останньому випадку для виготовлення деталей звичайно застосовують, відносно прості стали (наприклад, низковуглецеві), а на робочі поверхні наплавляють, наприклад, бронзу, кислотостійкі сплави, що працюють на тертя і ін. При цьому, як правило, хімічний склад наплавленого шару може значно відрізнятися від складу основного металу. Товщина наплавленого шару металу може бути 0,6—10 мм і більше. Частка основного і додаткового металів в утворенні шва при різних способах наплавлення (одно- і трьохелектродний дріт, стрічка, порошковий дріт, присадки, кількість шарів, а також режим наплавлення, попередній підігрів та ін.), чинять вплив на глибину проплавлення, властивості і якість наплавленого шару металу. Залежно від умов експлуатації поверхневих шарів різних виробів вимоги до наплавленого шару (його хімічного складу, властивостей та ін.) різні. Найбільшого поширення набули наплавлювальні шари, які можна класифікувати в основному по п'яти групах: 1) сталі (вуглецеві і високовуглецеві, хромомарганцеві, хромисті і високохромисті, хромонікелеві, високовольфрамові і молібденові); 2) спеціальні сплави на основі заліза (високохромисті чавуни, сплави з хромом і бором, сплави з кобальтом, молібденом, вольфрамом); 3) сплави на основі нікелю і кобальту (хромонікелеві сплави з бором і кремнієм, нікелеві сплави з молібденом, кобальтові сплави з хромом і вольфрамом); 4) карбідні сплави ( з карбідами вольфраму, ванадію, хрому); 5) сплави на мідній основі (бронза алюмінієві, олов'яно-фосфористі). Усередині кожної з цих груп є велика кількість різних варіантів складів. Звичайно наплавляють на конструкційні вуглецеві або низько- і середньо- леговані стали. При наплавленні мартенситних, аустенітних сталей можливе утворення крихких прошарків проміжних складів. При наявність таких прошарків можливі крихкі руйнування (утворення тріщин, відшарування шару від основного металу) ще при виготовленні виробу.
Способи технології наплавлення сталей
1. Ручне електродугове наплавлення
Ручне електродугове наплавлення виконують на постійному і змінному струмі штучними неплавкими або плавкими електродами. Як неплавкі електроди найчастіше використовують графітові (вугільні) стержні. На поверхню, що наа плавляється наносять шар наплавлювальної суміші або пасти відповідного склаа ду і розплавляють теплом дуги. Товщина наплавленого шару 1—3 мм. Вугільним электродом по шару суміші найчастіше наплавляють плоскі поверхні. Поширее ніше наплавлення плавкими покритими електродами.
Переваги способу: простота і маневреність. Недоліки: низька продукк тивність (1—3 кг/ч), важкі умови праці, зниження втомної міцності наплавв лених деталей.
Для вуглецевих сталей електроди вибирають за показником
В і НВ або HRC.
2. Автоматичне наплавлення під флюсом
Перевагами автоматичного наплавлення є: безперервність процесу, що досягається в результаті використання електродного дроту або стрічки у вии гляді великих мотків; підведення струму до електроду на мінімальній відстаа ні від дуги, що дозволяє застосовувати струми великої сили без перегрівання електродів, велика продуктивність цього процесу.
З усіх способів автоматичного і механізованого наплавлення найбільше поширення отримало наплавлення під флюсом. Схема цього способу показаа на на рис. 3.1.
|
Рис. 3.1. Схема наплавлення: 1 — флюс; 2 — рідкий метал; 3 — електрод; 4 — струмопідвід; 5 — газовий міхур; 6 — валик; 7 — шлакова корка |
плавленні під плавленим і агломерованим (керамічним) флюсом формується найбільш якісний шов. Необхідний рівень механічних властивостей наплавв леного металу, технологічної і експлуатаційної міцності, забезпечується дроо тами марок фірм ТМ ВЕЛТЕК, ІЕС ім. Є. О. Патона, ESAB, Tubrodur, Lincoln та ін.(рис.3.2)
Рис. 3.2. Схема багатоелектродного під флюсом (а) і багатодугового наплавлення (б): 1 — основний метал; 2 — флюс; 3 —
| При досягаються | наплавленні | електродною | стрічкою | (рис. 3.3, а—з) |
| мала | глибина | проплавлення | основного | металу |
При наплавленні електродною стрічкою не завжди можна отримати наплавлений метал необхідного хімічного складу. Щоб уникнути цього, наплавлення ведуть комбінованими електродами (рис. 3.3, а, б).
Рис. 3.3. Схема наплавлення дротом і стрічкою: 1 — електродна стрічка; 2 — електродний дріт; 3 — швидкість звар
Діапазон режимів наплавлення при яких склад наплавленого металу відхиляється в межах 
10 % від номінального приведено на рис. 3.4.
3. Електрошлакове наплавлення
Найбільшого поширення електрошлакове наплавлення (ЭШН ) набуло при наплавленні на вироби шарів металу великої товщини (валки прокатних станів, заготівлі для біметалічного прокату і т.п.), при якій якнайповніше реалізуються усі її переваги. Цей спосіб використовується для нанесення зносостійких, жаростійких, корозійностійких і інших покриттів з особливими властивостями на поверхні деталей машин металургійного, нафтохімічного, гірничодобувного і будівельного устаткування.
Переваги електрошлакового наплавлення:
- висока стійкість процесу і нечутливість до короткочасних змін струму і його перериванню;
- висока продуктивність (до 150 кг наплавленого металу в годину);
- економічність процесу (на наплавлення рівної кількості електродного металу електроенергії витрачається на 15—20 % менше, ніж при дуговому наплавлення;
- рафінування (очищення) металу від шкідливих домішок і високий захист ванни рідкого металу від повітря;
- можливість отримання за один прохід наплавленого шару практично будь-якої товщини (від декількох міліметрів до десятків сантиметрів);
- можливість забезпечення малої величини проплавлення основного металу.
Недоліки електрошлакового наплавлення :
- неприпустимість переривання процесу до закінчення наплавлення;
- необхідність виготовлення технологічного оснащення, що формує шар, що наплавляється (в деяких випадках);
- крупнозернистая структура металу шва і зони термічного впливу.
Електрошлакове наплавлення здійснюють за двома схемами. Перша схема (рис. 3.5) нагадує схему електрошлакового зварювання; залежно від конфігурації поверхні, що наплавляється, так і електродів використовують або стрічку (в основному наплавлення на плоску поверхню), або електродний дріт. При використанні дроту для забезпечення рівномірності проплавлення основного металу його переміщають уздовж поверхні, що наплавляється.
Таблиця 3.1. Режими наплавлення деталей
| Діаметр, мм | Швидкість подачі дроту, м/год | Напруга, В | Сила струму, А | Швидкість наплавлення м/ч | Товщина слою, мм | |
| деталі | електродного дроту | |||||
| 10 | 0,8 | 175 | 17—18 | 75—130 | 40—45 | 0,8 |
| 40 | 1,0 | 200—235 | 18—19 | 150—180 | 80—100 | 1,0 |
формують шви аналогічно електродам з рутиловим покриттям. Вони малочутливі до іржі, зварювання ведуть на постійному струмі зворотної полярності.
Дроти карбонатно-флюоритного типу ПП-АН2, ПП-АН3, ПП-АН6
формують шов аналогічно електродам з основним покриттям. Вони самозахисні, малочутливі до іржі, використовують широкий діапазон струму, варять
на постійному струмі прямої полярності
Порошкові дроти для наплавлення виготовляють наступних типів:
ВЕЛТЕК-Н230, ВЕЛТЕК-Н290РМ; ВЕЛТЕК-Н370РМ, ВЕЛТЕК-Н480С,
ВЕЛТЕК-Н600, ВЕЛТЕК-Н550, ВЕЛТЕК-Н620, ПП-АН122, ПП-АН-130, ППАН170, ПЛ-Нп-300Х25С4Н2Г2-Б-У OK Tubrodur 15.73, OK Tubrodur
15.80…15.85 та ін.
Порошкові стрічки виготовляють наступних типів:
ПЛ-АН111, ПЛ-АН171, ПЛ-АН150, ПЛ-У25Х25Г3Ф2Р,
ПЛ-У30Х30Г3ТЮ, ПЛ-У40Х38Г3РТЮ, ПЛ-Нп-120Х22Р3Г2С-Б-У, ПЛ-Нп-
500Х40Н40С2ГРЦ-Б-С, ПЛ-Нп-400Х20Б7М6Н5В2Ф-Б-У і ін.
Зварювання відкритою дугою (без захисту СО2, сумішами або флюсом), здійснюється самозахисними порошковими дротами і стрічками рутилорганічного, карбонатно-флюоритного і флюоритного типів. За останнє десятиліття в Інституті електрозварювання ім. Е. О. Патона розроблений цілий
ряд нових марок порошкового дроту. Дріт марок ПП-АН59, ПП-АН63, ППАН69 призначена для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей
масового призначення, а ПП-АН61, ПП-АН67 для зварювання високоміцних
низьколегованих сталей.
Дроти для наплавлення:
Дроти марок ПП-АН70М, ПП-АН72М мають металевий стрижень (металкор) і призначені для зварювання в СО2 і сумішах Аr+СО2. Ці марки поєднують високу продуктивність плавлення (вище, ніж суцільним дротом) з великим виходом наплавленого металу (95—96 %), забезпечують високі механічні властивості металу шва і низький вміст в ньому водню. При викорис танні порошкового дроту у поєднанні із захистом дуги вуглекислим газом
собівартість наплавленого металу вища, ніж у варіанті зварювання дротом
суцільного перерізу.
Ця різниця ще більше збільшується при використанні газової суміші
Аr+СО2.. Проте високі якісні характеристики процесу і механічні властивості
швів і зварних з'єднань змушують користувачів віддавати перевагу порошковому дроту.
Головна відмінність швів, які отримані з використанням порошкових
дротів і стрічок — малий вміст неметалевих включень , що забезпечує високі
показники ударної в’язкості при температурі до —70 °С. Властивості матеріалів для зварювання і наплавлення наведено в додатках.
6. Автоматичне вібродугове наплавлення
Автоматичне вібродугове наплавлення в струмені рідини, що охолоджує, знаходить велике застосування при відновленні деталей. Вона відрізняється від звичайного автоматичного зварювання тим, що ведеться електродом, що коливається.
В результаті цього деталь прогрівається на глибину до 2 мм і температури
40—80 °С. Це дозволяє майже без зміни фізико-механічних властивостей і
хімічного складу металу відновлювати зношені поверхні деталей.
Вібродугове наплавлення застосовується для отримання тонких і дуже
міцних покриттів завтовшки 0,8—2,5 мм на круглих деталях діаметром 15—
300 мм.
Схема процесу наплавлення приведена на рис. 3.8 і рис. 3.9.
Цей спосіб відновлення застосовується для наплавлення зношених плоских, циліндричних, конічних і сферичних поверхонь деталей з товщиною
від 0,5 до 3—3,5 мм.
г — бічні поверхні шліців (чи пазів шпонок); д — плоскі поверхні
охолоджує, на токарних верстатах для деталей циліндричної форми і на спеціальних пристосуваннях для деталей плоскої форми, з установкою на супорті наплавлювальної голівки, що подає до деталі, що наплавляється, проволоку і рідину, що охолоджує.
Устаткування для наплавлення. У комплект устаткування для автоматичного вібродугового наплавлення деталей в середовищі рідини, що охолоджує, входять токарний верстат або спеціальне пристосування, оснащені вібронаплавлювальним пристосуванням, пристроєм для його переміщення і системою трубопроводів для підведення рідини, що охолоджує, для охолодження і загартування наплавленого шару металу.
Як джерела струму використовують низьковольтні генератори НД
1500/750, НД 1000/500, випрямлячі ВСГ-3А. У ремонтному виробництві при
автоматичному вібродуговому наплавленні використовують наступне наплавлювальні голівки: — УАНЖ- 5, УАНЖ- 6, КМ- 5, ВК- 2, ВГ- 3, КУМА-5М,
ГМВК- 2 — для наплавлення циліндричних поверхонь деталей d = 15—400
мм.
Режими наплавлення. Автоматичне вібродугове наплавлення ведеться
головним чином на постійному струмі, оскільки змінний струм не забезпечує
стабільності процесу. Швидкість подачі електродного дроту діаметром 1,6—2,5
мм при напрузі в ланцюзі до 15 В приймають 30—45 м/ч, а при напрузі понад
15 В — 45—100 м/ч. Частота обертання шпинделя при наплавленні складає
0,5—20 об/хв.
Крок наплавлення при напрузі в ланцюзі 12—15 В, встановлюється рівним 1,2—1,5 мм, а при напрузі 15—20 В — від 1,5 до 2,0 мм.
Індукційне (високочастотне) наплавлення (рис. 3.10) відрізняється тим,
що для розплавлення матеріалу (шихти) використовують струми високої частоти, що пропускаються по провідникові-індуктору, що охоплює деталь, що нагрівається. При цьому на її поверхні збуджується індукований (вихровий)
плавлення нижча, ніж у сталі.
циліндричних; б — плоских деталей; 1— деталь, що наплавляється; 2 — дозатор; 3 — індуктор; 4 — трансформатор; 5 — направляючі; 6 — шар шихти
(присадного матеріалу); 7 — вода для охолодження індуктора
Залежно від способу подачі і типу присадного матеріалу розрізняють
декілька різновидів плазмового наплавлення, напилення, металізації (рис.
3.11).
повітря, водяну пару і різні суміші цих газів.
Плазмове наплавлення застосовується для нанесення шару метала товщиною 0,5 мм. Присадний матеріал у вигляді дроту, стрічки, спресованих
металокерамічних кілець і пластинок, пасти, а також порошку подається в
плазмову дугу або в плазмовий струмінь. При плазмовопорошковому наплавленні порошок вдувають через спеціальні канали в пальнику в дугу.
Переваги електроконтактного наплавлення:
1. Висока продуктивність і низька енергоємність процесу нарощування
шару металу в твердій фазі.
2. Мінімальна зона термічного впливу струму на метал внаслідок надзвичайно малої (до тисячних часток секунди) тривалості імпульсів, що формуються сучасними переривниками струму.
3. Немає необхідності в захисному середовищі зважаючи на короткочасну термічну дію на присадний метал.
4. Відсутність потужного світлового випромінювання і газовиділення.
Способи електроконтактного наплавлення.
в нагріві присадного матеріалу і приконтактного об'єму металу відновлюваної деталі імпульсами електричного струму і їх спільної пластичної деформації, який забезпечує утворення фізичного контакту, активацію контактних
поверхонь і об'ємну взаємодію покриття і матеріалу основи. Як присадка при
ЭКН застосовуються як порошкові матеріали, так і компактні матеріали (суцільні металеві стрічки і дроти, порошкові стрічки і дроти). У разі використання як присадки порошкових матеріалів процес називається припікання
(ЭКП) електроконтакта. Припікання — технологічний процес, що полягає в
нанесенні на поверхню відновлюваної деталі порошкового формування або
шару порошку з метою отримання двошарового матеріалу шляхом нагріву до температури, що забезпечує спікання порошкового матеріалу і утворення міцного дифузійного зв'язку з деталлю. Наварювання сталевої стрічки. Металева стрічка використовується для відновлення деталей типу тіл обертання (вали, осі, ролики). Для цього використовують відпалену сталеву стрічку (СС). В цьому випадку теплота виділяється в основному на перехідному опорі стрічка — деталь. Наплавлений шар (визначення "наплавлений шар" в принципі некоректно) формується
міцність зчеплення покриття з основою.
металевих поверхонь і отримання біметалічних виробів.
за цією схемою шляхом наплавлення спіралівидних валиків металу (рис. 3.13), що перекриваються по ширині.
— деталь, що наплавляється, 2 — наплавлений метал; 3 — присадний дріт,
4 — наплавляючий ролик; 5 — трансформатор, 6 — переривник струму
дріт додається в зону наплавлення і фіксується за допомогою направляючої
втулки, жорстко закріпленої відносно ролика. Положення кожного витка спіралівидного валика перекриття, що забезпечує його контакт з сусіднім, визначається тільки швидкістю переміщення ролика відносно деталі.
При наплавленні чергового витка присадна проволока внаслідок деформації контактує з раніше наплавленим валиком. Присадний дріт і ділянка
металу попереднього витка нагріваються струмом наплавлення і спільно деформуються, внаслідок чого відбувається їх з'єднання.
Основна технологічна схема наплавлення проста, надійна і може вважатися оптимальною для великої групи виробів. Недоліком схеми є підвищений місцевий знос ролика, при його зачистці після наплавлення чергової ділянки видаляється частина поверхні ролика, що не брала участь в роботі, тому прийнятніше послідовне використання усієї контактної поверхні ролика.
Недоліки цієї схеми не є визначальними.
Тематична атестація (заповніть робочий зошит)
- Наплавленням називається______________
- Ручне дугове наплавлення застосовують_____________
- Ручне дугове наплавлення виконують_______________
- Вугільним (графітовим) електродом наплавляють_____________
- Застосування наплавлення
- Матеріали для наплавлення поділяють на______________
- Для наплавлення під флюсом використовують порошкові дроти марок____________
- Для наплавлення під флюсом і відкритою дугою застосовують універсальні порошкові стрічки марок________________
- Для наплавлення в середовищі аргону використовують прутки
- Ручне дугове наплавлення виконують електродами з діаметром__________
- Зварювальний струм становить_________________
- Напруга дуги_____________
- Наплавлення проводять короткою дугою на постійному струмі______________
- Вибір режимів наплавлення залежить від____________
- Величина сили струму визначається
- Для чого використовують наплавлення
- Охарактеризуйте особливості наплавлення
- Охарактеризуйте покриті електроди для наплавлення
- Які особливості техніки наплавлення
- Які є види наплавлення
- У чому суть вібродугового наплавлення
- Яким чином виконують наплавлення струмами високої частоти
- Що називають продуктивністю наплавлення
Немає коментарів:
Дописати коментар