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.
Рис. 3.5. Електрошлакове наплавлення зовнішньої плоскої (а), циліндричної (б) і конічної поверхні (в) дротяним електродом: 1 — електродний
дріт; 2 — деталь, що наплавляється; 3 — шлакова ванна; 4 — кристалізатор;
5 — наплавлений шар; 6 — зварювальна ванна
При наплавленні на циліндричну поверхню цього досягають обертанням деталі або наданням електродам коливального руху по колу, еквідистантній поверхні, що наплавляється. Дана схема наплавлення забезпечує наплавлення з відносно малою долею участі основного металу (m = 0,10). Проте її
використовують в тих випадках, коли товщина шару, що наплавляється, перевищує 16—20 мм. При меншій товщині шару важко підтримувати електрошлаковий процес з-за перегрівання і закипання шлаку.
Друга схема здійснюється при наплавленні стрічками. В цьому випадку
шлакова ванна частково утримується флюсом, а основна маса рідкого шлаку
розташовується між стрічками. Цьому сприяють сили пінч-ефекту, завдяки
дії яких шлак піднімається досить високо. Висота дзеркала шлакової ванни
досягає 20—30 мм. Проміжок між стрічками складає 0,1—1,0 ширини стрічки.
4. Наплавлення відкритою дугою і в захисних газах
При наплавлення відкритою дугою і в захисних газах (MIG/MAG, TIG)
в якості захисних газів використовують Ar, He, CO2, N2 і поєднання різних
сумішей на основі аргону: Ar+СО2, Ar+O2, Ar+CO2+O2, Ar+O2, Ar+N2 та ін.
Наплавлення ведуть плавким електродом на зворотній полярності з струменевим перенесенням рідкого металу. Діоксид вуглецю використовується лише для однопрохідного зварювання. Технологію наплавлення призначають,
виходячи з умов експлуатації.
При наплавленні деталей малого діаметру, глибоких внутрішніх поверхонь і ряду високолегованих сплавів ускладнено видалення шлакової корки.
Цього недоліку позбавлено механізоване наплавлення відкритою дугою і наплавлення в захисних газах. При наплавленні відкритою дугою як електрод використовується порошковий дріт. Для захисту металу від кисню і азоту повітря
в його зміст вводять, окрім легуючих елементів, газо- і шлакотворні компоненти і розкислювачі (при наплавленні великих деталей використовують не порошковий дріт, а стрічку). Іноді використовують голий легований дріт, що містить
в невеликих кількостях РЗМ.
Зварювання і наплавлення у діоксиді вуглецю здійснюються автоматичним і напівавтоматичним способами. При напівавтоматичному зварюванні і
наплавленні механізовані тільки операції подачі вуглекислого газу і електродного дроту, при автоматичному зварюванні механізована також операція
переміщення електроду відносно деталі.
Схема установки для напівавтоматичного наплавлення в
середовищі захисного газу показана на рис. 3.6.
Рис. 3.6. Схема установки для напівавтоматичного наплавлення в суміші газів: 1 — балон з газом CO2; 2 — осушувач; 3 — підігрівач; 4 — редуктор; 5 — апаратний ящик; 6 — витратомір; 7 — регулювальник тиску; 8 — електромагнітний клапан; 9 — механізм подачі дроту; 10 — наплавлювальна голівка; 11 — деталь для відновлення; 12 — водяний насос з регулювальником тиску; 13 — електрод; 14 — зварювальна ванна
Відновлення деталей в середовищі вуглекислого газу і сумішах використовують для наплавлення циліндричних і плоских поверхонь деталей,
зварювання тонких листів. Наплавлений шар може мати товщину 0,8—1,5
мм.
На якість наплавленого шва значний вплив робить виліт електроду, залежний від питомого електричного опору дроту, його діаметру і величини
струму.
Режими наплавлення. Автоматичним наплавленням в середовищі вуглекислого газу зазвичай відновлюють деталі невеликого діаметру — до 100
мм, які іншими видами наплавлення відновлювати скрутно. Твердість металу
після наплавлення в середовищі вуглекислого газу складає: без термообробки
198—237 НВ; після нормалізації 174—200 НВ; після загартування і середньої
відпустки 272—320 НВ.
Режими наплавлення деталей в середовищі СО2 приведені в табл. 3.1.
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 |
На якість наплавленого шва чинить вплив відстань від сопла для подачі
вуглекислого газу до поверхні деталі і витрата вуглекислого газу. З практики
встановлено, що ці режимні параметри повинні знаходитися в наступних межах: при наплавленні електродним дротом d = 0,5—1,2 мм, відстань від сопла
до деталі становить 7—12 мм; витрата СО2 0,4—0,6 м3/год; при наплавленні
електродним дротом d = 1,6—2,5 мм, відстань від сопла до деталі складає
15—20 мм; витрата СО2 0,6 —0,75 м3/годину.
5. Матеріали для електродугового наплавлення
При автоматичному і механізованому електродуговому наплавленні вуглецевих і низьколегованих сталей застосовують плавлені флюси ОСЦ-45,
ОСЦ-45М, АН-348А, АН-348АМ; для легованих сталей — АН-22, АН-26,
АН-10, АН-20, АН-60, АН-80. Широке розповсюдження отримали агломеровані (керамічні) флюси алюмінатно-основного і алюмінатно-рутиловго типу
АНК-47, АНК-51, АНКС-199, АНКС-28, 48АФ50-48АФ-60,
ЭЛЗ-ФКС-1/55ТМ і ін.
По ступенілегування металу шва керамічні флюси діляться на ті, що
слабо легують — для зварювання низковуглецевих
і низьколегованих сталей (АНК-35, АНК-44, АНК-45, АНКС-28, АНКС-199,
48АФ-50, 48АФ-51 та ін.) і що сильно легують — для зварювання спеціальних сталей (АНК-34, АНК-47, АНК-48, 48АФ-56 та ін.). Використовують також зарубіжні флюси —
ОК Flux10.71, Lincoln N та ін.
Суцільні дроти для наплавлення Нп-ЗОХГСА, Нп-40Х13, Нп-
40Х2Г2М, Нп-50ХНМ, Нп-60Х3в10Ф Нп-30Х13,
Нп-03Х15Н35Г7М6Б та ін.
Спечені електродні стрічки ЛС-5Х4В3ФС, ЛС-5ХВ2М2ФС, ЛСУ10Х7ГР1,ЛС-10Х14Н3,ЛС-20Х10Г10Т, ЛС-08Х21Н9Г.
Порошкові дроти і стрічки для зварювання і наплавлення:
За способом захисту порошкові дроти і стрічки діляться на два види:
а) самозахисні — ППc. ПЛс;
б) для зварювання з додатковим захистом газом, сумішами (ППг) і
флюсом (ППф).
По типу заповнення сердечника порошкові дроти і стрічки для зварювання і наплавлення поділяють на:
а) рутил-органічні: ПП-АН1, ПП-1ДСК, ПВС-1С, ПВС-1Л, ПВС-3 та
ін.;
б) рутилові: ПП-АН8, ПП-АН10, ОК Tubrodur 14.71, ОК Tubrodur
15.40, ОК Tubrodur 15.52, ОК Tubrodur 15.60, ОК Tubrodur 14.71-15.65 та ін.;
в) карбонатно-флюоритні: ПП-АН2, ПП-АН3, ПП-АН6,
ПП-АН-11, ОК Tubrodur14.70, ОКTubrodur 15.42, ОК Tubrodur 15.43 та ін.;
г) рутил-флюоритні: ПП-АН4, ПП-АН5, ПП-АН9 та ін.;
д) флюоритні: ПП-2ДСК.
Порошкові дроти для зарювання виготовляють наступних типів: ППАН1-ПП-АН11, ПП-АН39, ПП-АНТ, ПП-2ДСК, ВЕЛТЕК-Н210, ВЕЛТЕКН280, ППс-ТМВ3, ППс-ТМВ57 та ін. Порошкові дроти і стрічки також використовують для відновлювального наплавлення. Вони забезпечують більш
високий рівень механізації і якості.
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.
Немає коментарів:
Дописати коментар