2.5 Вібродугове наплавлення

Вібродугове наплавлення базується на використанні тепла короткої електричної дуги, яка виникає у момент розриву електричного кола між деталлю, що наплавляється, та вібруючим електродом. Цей вид наплавлення відрізняється тим, що товщина наплавленого шару мала і рівна від 0,3 до 2,5 мм.

Переривчастий характер процесу та охолодження поверхні наплавлення дозволяють значно зменшити нагрівання відновлюваної деталі і залишкові напруження, що приводить до зменшення деформації деталі. Електрод вібрує з частотою від 25 до 100 Гц, ці коливання здійснюються електромагнітним або механічним вібратором. В якості охолоджуючого середовища використовують 5 % розчин кальцинованої соди, або 20 % розчин гліцерину. Втрати охолоджувальної рідини становлять від 0,5 до 2 дм³/ хв.

а – напрям руху деталі; б – напрям переміщення головки; в – напрям вібрації електроду; г – подача електроду; д – подача охолоджуючої рідини;

1– деталь; 2 – охолоджуюча рідина; 3 – сопло; 4 – ролики подачі електродного дроту; 5 – електродний дріт; 6 – вібратор; 7 – генератор

Рисунок 2.7 – Схема вібродугової установки

Основні параметри режиму наплавлення у середовищі рідини:

– напруга 12 – 18 В;

– сила струму 1 З0 – 300 А;

– діаметр електродного дроту 1,5 – 3 мм;

– швидкість подачі дроту 1,2 – 3 м / хв;

– крок наплавлення 2–4 мм/об.;

– виліт електродного дроту 5–8 мм;

– швидкість наплавлення 30 – 60 м / год;

– товщина наплавленого шару за один прохід становить 0,3 – 3 мм.

Для підвищення продуктивності наплавлення застосовують вібродугові головки ГВНД – 72 для дво електродного наплавлення. Цей спосіб дозволяє сумістити наплавлення та гартування наплавленого шару. Недоліком способу є значне зниження міцності від втоми відновлених деталей. З метою підвищення втомної міцності деталей відновлених вібродуговим наплавленням, застосовують проковування у гарячому стані наплавлених шарів бойками, або обкатування роликами.

Використовують цей вид наплавлення для відновлення стальних деталей, що працюють у різних умовах при невисоких вимогах до опору втоми, зокрема для нарощення зношених зовнішніх та внутрішніх циліндричних поверхонь: шийок валів, штоків бурових насосів, замків бурильних труб та інших деталей, оскільки можна отримати тонкий та міцний наплавлений шар, невелика глибина зони термічного впливу, невелике нагрівання деталі та незначне вигорання легуючих елементів електродного наплавного дроту.

2.6 Наплавлення у середовищі захисних газів

Для захисту розплавленого металу, наплавної ванни від дії повітря замість флюсу використовують захисний газ. Зокрема:

– вуглекислий газ (для сталей та чавунів);

– аргон, гелій (для всіх інших металів);

– азот (для міді та її сплавів).

Висока вартість інертних газів обмежує їх застосування у ремонтному виробництві. Найбільш широко для наплавлення застосовують наплавлення у середовищі вуглекислого газу, яке може, у ряді випадків, замінити наплавлення під флюсом, а також ручне газове зварювання листового матеріалу товщиною більше одного міліметра.

а – великий крок наплавлення; б – малий крок наплавлення;

1– електрична дуга; 2 – сопло; 3 – ролики подачі електродного дроту: 4 – електродний дріт; 5 – струмопровідний мундштук; 6 – захисний газ

Рисунок 2.8 – Схема наплавлення у середовищі захисних газів

Використання вуглекислого газу CO₂, як захисного середовища, вимагає застосування зварювального дроту особливого складу. Це пояснюється тим, що вуглекислий газ у дузі розкладається з утворенням окису вуглецю і кисню:

СО₂ = СО + О.

Атомарний кисень взаємодіє з залізом, утворюючи окис заліза:

Fe + О = Fe O;

Утворений окис заліза відновлюється вуглецем з утворенням окису вуглецю, який не встигає виділитись під час кристалізації і є причиною утворення пор у металі шва, або наплавленого шару.

FeO + C = Fe + CO.

Щоб запобігти окисленню металу і одержати щільний наплавлений шар, застосовують леговані наплавні дроти: Св – 08ГС; Св – 10Г2С; Св – 18ХГСА, що містять розкислювачі (марганець, кремній). Ці розкислювачі зв'язують кисень і розкислюють окис заліза, утворюючи при цьому окиси марганцю та кремнію (MnO, SiO₂), які переходять у шлак.

Для наплавлення у середовищі захисних газів використовують серійне обладнання, яке використовується для автоматичного і напівавтоматичного наплавлення під шаром флюсу. При цьому замість вузла подачі флюсу використовують пристрій для підсушування і подачі вуглекислого газу.

Наплавлення виконують на постійному струмі, оскільки при цьому зменшується глибина проплавлення основного матеріалу і збільшується кількість електродного металу у наплавленому шарі. Циліндричні поверхні наплавляють кільцевими валиками по гвинтовій лінії.

Наплавлення у середовищі захисних газів використовують, коли неможлива, або важко доступна подача флюсу та видалення шлакової кірки, тобто при наплавленні малих деталей, внутрішніх поверхонь та деталей складної конфігурації. Переваги цього способу наплавлення є простота виконання і керування процесом, висока продуктивність процесу. Різновидом цього способу є аргонно дугове зварювання та наплавлення алюмінієвих деталей та стійких до корозії сталей.