4. Автоматичне вібродуговая наплавлення
Наплавлення деталей вібруючим електродом із застосуванням охолоджуючої рідини було вперше запропоноване в 1948 р. Р. П. Клеков-киним.
Основною перевагою цього процесу наплавлення є невеликий нагрів деталей (біля 100°С), мала зона термічного впливу і можливість отримання наплавленого металу з необхідною твердістю і зносостійкістю без додаткової термічної обробки.
Схема установки для вібродугової наплавлення показана на мал. 5.
Рис.5. Схема установки для вибродуговой наплавки
Деталь 3, підлягаюча наплавленню, встановлюється в патроні або центрах токарного верстата. На супорті верстата вмонтовується наплавлювальна головка, що складається з механізму 5 подачі дроту з касетою 6, електромагнітного вібратора 7 з мундштуком 4.
Вібратор коливає кінець електроду з частотою змінного струму і забезпечує замикання и размыкание сварочной цепи. Живлення установки осуществляется от источника тока напряжением 12 или 24 В. Послідовно з ним включений дросель низької частоти 9, який покликаний стабілізувати величину зварювального струму. Реостат 8 служить для регулювання сили струму в ланцюзі. У зону наплавлення за допомогою насоса / з бака 2 подається охолоджуюча рідина.
Суть процесу вібродугової наплавлення полягає в періодичному замиканні і розмиканні знаходяться під струмом електродного дроту і поверхні деталі.
Кожен цикл вібрації дроту включає чотири послідовно протікаючих процесу:
коротке замикання,
відрив електроду від деталі,
електричний розряд і холостий хід.
При відриві електроду від деталі на її поверхні залишається частинка металу, що приварився.
Як джерело струму при вібродугової наплавленні застосовують низьковольтні генератори типу АНД 500/250, АНД 1000/500, а також випрямлячі ВСГ-ЗА, ВСА-600/ /300, ВАСС-15/600 і ін.
Великий вплив на якість наплавлення деталей робить конструкція наплавлювальної головки.
У теперешній час в авторемонтному виробництві застосовують наплавлювальні головки УАНЖ-5, УАНЖ-6, ВДГ-5 з електромагнітним вібратором і головки ОКС-1252А (ГМВК-2), КУМА-5М з механічним вібратором.
Вібродугове наплавлення застосовують при відновленні зношених поверхонь дуже широкої номенклатури деталей.
Її використовують при відновленні деталей із сталі, ковкого і сірого чавуну, при нарощуванні зношених зовнішніх і внутрішніх циліндрових поверхонь, а також різьбових поверхонь і шліц.
Наплавлення виробляють з охолоджуванням струменем рідини (5%-ний розчин кальцинованої соди), без охолоджування і в середовищі вуглекислого газу.
Наплавлення в середовищі охолоджуючої рідини одержало найширше застосування при відновленні деталей з високою твердістю. При одному і тому ж /материале дроту можна одержати різні структури наплавленого металу залежно від кількості рідини і способу її підведення. При підводі рідини безпосередньо в зону наплавлення підвищуються твердість наплавленого металу і його зносостійкість, але знижується втомна міцність на 30. ..40%.
Зниження втомної міцності буде менш значним, якщо охолоджування наплавленого металу виробляти на деякому видаленні від зони наплавлення, але при цьому знижуються твердість і зносостійкість металу. Витрату рідини звичайно приймають не більш 0,5 л/міни.
Вибір електродного дроту залежить від твердості, яку необхідно одержати в наплавленому металі. При відновленні сталевих деталей з твердістю НКС 50.. .55 слід застосовувати дріт Нп-65 і Нп-80. Якщо вимагається одержати твердість наплавленого металу НRС 35.. .40, то наплавлення слід виробляти дротом Нп-ЗОХГСА, а при твердості НВ 180. ..240 можна застосовувати дріт св. 08.
Для деталей, що працюють в умовах знакозмінних навантажень, можна застосовувати ті ж марки електродного дроту, але наплавлення слід виробляти в середовищі вуглекислого газу або атмосфері повітря.
Проте при цьому твердість наплавленого металу буде не вищим НВ 160. ..450.
Режим вібродугового наплавлення визначається електричними і механічними параметрами, правильне призначення яких визначає якість одержаних металлопокритій.
До електричних параметрів режиму відносяться полярність струму, напруга і сила зварювального струму, індуктивність зварювального ланцюга.
Вібродугове наплавлення виробляють при струмі зворотної полярності при напрузі холостого ходу 12... 24 В.
Оптімальною напругою джерела струму є 18. ..20 В.
Сила зварювального струму залежить від діаметру електродного дроту і швидкості її подачі. При діаметрі проволікай 1,6. ..2 мм і зміні швидкості подачі дроту в межах 1,0. ..3,5 м/хв сила струму змінюється від 100 до 200 А.
Індуктівность зварювального ланцюга звичайно приймають таку, яка відповідає включенню 6.. .8 витків дроселя РСТЕ-34.
До механічних параметрів режиму вібродугового наплавлення відносяться:
швидкість наплавлення,
швидкість подачі дроту,
крок наплавлення,
амплітуда вібрації електроду,
виліт електроду.
Дуже важливим механічним параметром режиму є швидкість наплавлення, від якої залежать продуктивність процесу і товщина шару наплавленого металу.
Найбільшу швидкість наплавлення визначають з досвідченої залежності
Vн = (0.4…. ..0.7)*Vпр м /хв.
де :
Vпр - швидкість подачі електродної дроту, м/хв.
Швидкість подачі дроту може змінюватися в межах 0,5... .. .3,5 м/хв.
Крок наплавлення залежить від діаметру дроту і звичайно змінюється в межах 2,5.. .3,5 мм при діаметрі дроту 1,6. ..2 мм.
Амплітуда вібрації електроду А = (1,2... 1,3) dэ мм.
Виліт електроду L = = (5.. .8) dэ мм.
Товщина наплавленого шару металу при вказаних параметрах режиму може бути одержана в межах 0,8... 3,5 мм.
Оцінюючи автоматичне вібродугове наплавлення як спосіб відновлення зношених поверхонь деталей, можна відзначити наступні її достоїнства:
невеликий нагрів деталей, що не робить вплив на їх термообробку;
невелика зона термічного впливу;
достатньо висока продуктивність процесу, яка за площею покриття складає 8. .. 10 см2/хв.
До числа недоліків слід віднести зниження втомної міцності деталей після наплавлення на 30. ..40%.