3.3. Восстановление изношенной детали с помощью вибродуговой наплавки

Перед наплавкой плунжер необходимо подготовить к восстановлению. Сначала зачистить и обезжирить поверхность, а затем придать ему правильную геометрическую форму. Наплавка – процесс нанесения расплавленного металла необходимого состава на поверхность деталей, нагретую до температуры плавления. При наплавке нанесенный слой металла прочно соединяется с основным металлом вследствие образования металлической связи. Наплавку применяют для восстановления размеров деталей и придания заданных свойств её поверхности путем правильного выбора химического состава и структуры наплавленного металла.

Наплавка является распространенным при восстановления цилиндрических поверхностей деталей оборудования для нефтегазодобычи диаметром 15-80мм , работающих при статических и небольших динамических нагрузках и имеющих симметричный износ до 2мм на сторону.

Наибольшее распространение на ремонтных предприятиях нефтегазовой отрасли получили ручная газовая и электродуговая наплавки, автоматическая и полуавтоматическая наплавки электрической дугой под слоем флюса и вибродуговая наплавка.

Автоматическая вибродуговая наплавка основана на использовании тепла кратковременной электрической дуги, возникающей в момент разрыва цепи между вибрирующим электродом и наплавляющей поверхностью. Отличительной особенностью этого вида наплавки является возможность получения наплавленного слоя малой толщины 0,3 – 2,5мм, охлаждение поверхности наплавки в результате прерывистого характера процесса, что позволяет значительно уменьшить нагрев детали, снизить в ней остаточные напряжения и предотвратить ее деформирование. В результате быстрого охлаждения наплавленный слой закаливается, становится твердым, износостойким.

Основными параметрами при вибродуговой наплавке являются: диаметр электродной проволоки, сила тока наплавки, напряжение, скорость подачи электродной проволоки, скорость наплавки, шаг наплавки, вылет электродной проволоки, амплитуда колебаний электрода, расход охлаждающей жидкости.

Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщины наплавляемого слоя. При толщине слоя наплавки 1мм диаметр электродной проволоки составит 1,6мм.

Ток, А, определяется по его плотности:

I=πd_пр²I_уд/4,

Где d_пр – диаметр электродной проволоки, мм;

I_уд – удельная плотность тока, А/мм²(I_уд=50-75).

I=3,14×50×1,6²/4=101А

Напряжение выбирают в зависимости от толщины слоя наплавки. При толщине слоя до 1мм рекомендуется принимать напряжение от 12 до 15 В, принимаем равным 15 В.

Скорость подачи электродной проволоки зависит от тока и диаметра проволоки и рассчитывается по формуле:

V_пр=4α_нI/π d_пр²γ,

Где α_н=8-11, коэффициент наплавки, г/А×ч,

γ= 7,8 – плотность металла наплавочного валика, г/см³.

V_пр=4×10×101/3,14×1,6²×7,8=64 м/ч.

Скорость наплавки можно определить по формуле:

V_н=π×d_пр²× V_пр×k/4hS,

Где k=0,85-0,9 – коэффициент перехода металла электродной проволоки в наплавленный металл,

S – шаг наплавки, мм, определяется из соотношения

S=(1,6÷2,2) d_пр.= 2×1,6=3,2

V_н=3,14×(1,6×10^-3)²×64×0,85/4×1×10^-3×3,2×10^-3=34м/ч

Вылет электродной проволоки, мм:

l_в=(5÷8) d_пр=6×1.6=9.6мм

Амплитуда колебаний электрода, мм: А=(0,75÷1,0) d_пр=0,9×1,6=1,44мм.