Технологические основы наплавки

Как показывает статистический анализ, основной причиной выхода машин и механизмов из строя является не прямое разрушение деталей, а износ до недопустимых пределов подвижных сопряжений и рабочих органов под действием сил трения. Замена изношенных деталей на новые сопровождается значительными материальными затратами и потерями при простое машин. В тоже время линейная величина износа часто не превышает долей миллиметра, а масса изношенного материала составляет малую долю от общей массы детали. Поэтому экономически целесообразным представляется восстановление изношенных деталей до номинальных размеров с использованием прогрессивных технологий.

Большой экономический эффект приносит также упрочнение с целью повышения износостойкости рабочих поверхностей новых деталей машин с использованием различных источников энергии и легирующих добавок. Использование сварочных источников нагрева (дуга, газовое пламя, плазменная дуга, ТВЧ, ОКГ, электрошлаковый и электроконтактный нагрев) позволяет достаточно эффективно и просто решить технологические задачи восстановления изношенных и упрочнения новых деталей методами наплавки.

Наплавка деталей и восстановление изношенных деталей наплавкой - эффективный и экономичный метод продления срока службы деталей и машин. Используя наплавку, можно во много раз продлить срок службы машин при незначительном расходе труда и металла для этих целей.

Наплавку выполняют для наложения необходимого слоя металла на поверхность детали с целью повышения ее стойкости против истирания, повышенных температур, абразивного изнашивания, коррозии и других видов разрушения. Наплавку применяют для восстановления размеров изношенных деталей и создания слоя металла на поверхности детали, отличающегося по своим свойствам от основного металла детали повышенной износостойкостью, антикоррозионностью, жаростойкостью и другими свойствами.

Наплавка по сравнению с другими ремонтными и упрочняющими технологиями (гальванические покрытия, напыление, электроискровые методы, термообработка, химико-термическая обработка, обработка давлением и т.п.) имеет следующие преимущества:

1. Металлическая связь основного и наплавленного металлов.

2. Большой диапазон толщин наплавленного слоя (от долей миллиметра до нескольких сантиметров).

3. Возможность получения наплавленного слоя практически любой системы легирования.

4. Широкие технологические возможности и легкая управляемость процесса наплавки.

5. Высокая производительность и качество процесса.

6. Возможность в большинстве случаев механизации и автоматизации.

Из многочисленных способов сварки для наплавки используются только сварку плавлением, которая обеспечивает выполнение следующих требований, предъявляемым к наплавленным изделиям:

1. Обеспечение металлической связи между основным и наплавленным металлом.

2. Бездефектное формирование наплавленных поверхностей.

3. Высокая технологичность процесса и малая чувствительность к технологическим возмущениям.

4. Высокая производительность процесса.

Наиболее распространены ручная дуговая наплавка покрытыми электродами, наплавка неплавящимся угольным или вольфрамовым электродом в среде защитного газа, наплавка в углекислом газе, под слоем флюса, вибродуговая наплавка. По степени механизации процесса различают ручную дуговую наплавку покрытыми электродами, полуавтоматическую, автоматическую. Наплавку выполняют покрытыми электродами, проволочными и ленточными электродами. При этом ленточный и проволочный электроды могут быть сплошными или в виде порошковой ленты или порошковой проволоки.

Сущность процесса наплавки заключается в использовании теплоты для расплавления присадочного материала и его соединения с основным металлом детали. Используя возможности дуговой наплавки, на поверхности детали можно получить наплавленный слой любой толщины, любого химического состава с разнообразными свойствами.

Выбирая способ наплавки, вначале оценивают возможность его применения в данном конкретном случае, затем определяют возможность обеспечения технических требований, предъявляемых к наплавленному материалу, и, наконец, оценивают экономическую эффективность наплавки.

При увеличении напряжения дуги уменьшаются глубина проплавления и высота валика; при уменьшении скорости наплавки увеличивается ширина наплавленного валика; при вертикальном перемещении электрода относительно наплавляемой поверхности увеличивается глубина проплавления по сравнению с глубиной проплавления при наклонном электроде. Однако при этом несколько уменьшаются ширина и высота наплавленного валика. При увеличении диаметра электрода уменьшается глубина проплавления и увеличивается ширина наплавленного валика.

Предварительный подогрев наплавляемой детали до температуры 200-250°С уменьшает склонность наплавленного металла к образованию трещин. Все дефекты в наплавленном металле можно подразделить на наружные и внутренние. К последним относятся непровар (несплавление наплавленного металла с основным), пористость, трещины и шлаковые включения. Наружные дефекты, к которым относятся раковины и трещины, выявляют визуально.

При ручной наплавке покрытым электродом в технологии указывают марку электрода, его диаметр, род тока, сварочный ток; при автоматической наплавке - тип электродного материала (проволока, лента: сплошного сечения, порошковая), ток, напряжение дуги, длину дуги, скорость наплавки; при наплавке в защитном газе дополнительно указывают защитный газ, при наплавке под флюсом - марку флюса.

Легирование при наплавке осуществляется с помощью специальных электродов, через толстое покрытие, сердцевину, покрытие порошкового электрода, через легированный стержень из стали и легирующие элементы в покрытии и т. д.

Наибольшую твердость обеспечивают наплавочные материалы марок релит, затем вокар, висхом-9 и т. п.