3. Выбор способа восстановления (упрочнения) детали

Колесо крана восстанавливается наплавкой. Рассмотрим способы наплавки, а также технические требования на наплавку колеса.

Поверхности колеса, подлежащие восстановлению методом наплавки, должны быть очищены от загрязнений, окалины, следов коррозии и обезжирены. Биение колеса, подлежащей наплавке, не должно превышать 0,5 мм.

Наплавка восстанавливаемой поверхности может производиться методами:

а) автоматической наплавки под слоем флюса (флюс АН-348А, АН-348АМ; проволока Св-08А, Св-08ГА, Нп-30);

б) полуавтоматической наплавки в среде углекислого газа (углекислота сварочная, проволока Св-08Г2С диаметром 1,6–2,0 мм);

в) ручной дуговой наплавки штучными электродами, применяемыми для сварки, или специальными электродами для наплавки.

Наплавку поверхностей колеса с требованиями повышенной износостойкости рекомендуется выполнять проволоками Св-18ХГС, Нп-40Г, Нп-30ХГСА и др. с последующим медленным остыванием.

При наплавке деталей из углеродистых и низколегированных сталей с содержанием углерода более 0,37 % процесс следует производить с предварительным нагревом поверхности до температуры от 523 К (250 °С) до 573 К (300 °С). По окончании наплавки следует обеспечить медленное остывание наплавленного металла (обкладка асбестом, остывание в сухом песке, в печи и т. п.).

Производить наплавку поверхностей деталей при температуре ниже 278 К (5 °С) не допускается.

Наплавка металла — это нанесение металла на поверхность детали с помощью сварки.

По техническим признакам различают следующие виды наплавки:

- по степени механизации процесса — ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая;

- по способу защиты металла в зоне сварки — под слоем флюса, под расплавленной обмазкой электрода в вакууме и в защитном газе;

- по характеру протекания процесса — непрерывные и прерывные.

Ручную электродуговую наплавку (рис. 5) выполняют на постоянном и переменном токе штучными неплавящимися или плавящимися электродами. В качестве неплавяще­гося электрода чаще всего используют графитовые (угольные) стержни. На наплавляе­мую поверхность наносят слой наплавочной смеси или пасты соответствующего состава и расплавляют теплом дуги. Толщина наплавленного слоя -1-3 мм. Угольным электро­дом по слою смеси чаще всего наплавляют плоские поверхности. Более распространена наплавка плавящимися покрытыми электродами.

Рис. 5 – Реборда кранового колеса с электродуговой наплавкой

Достоинства способа: простота и ма­невренность;

Недостатки: низкая производительность (1-3 кг/ч), тяжелые условия тру­да, снижение усталостной прочности наплавленных деталей.

При наплавке в среде защитных газов (рис. 6), зона горения электрической дуги и расплавленного металла защищается от кислорода и азота воздуха струей нейтрального (защитного) газа. В качестве защитных газов применяются углекислый газ, аргон, гелий и смеси газов. Углекислый газ надежно изолирует зону наплавки от окружающей среды и обеспечивает получение наплавленного металла высокого качества с минимальным количеством пор и окислов. Расход газа при сварке составляет 8—15 л/мин и наплавке — 10—16 л/мин.

Рис. 6 - Схема наплавки в среде углекислого газа: 1- наплавочная головка; 2 - зона подачи СО₂;3 - наплавленный металл; 4 - деталь.

Таблица 3 - Режимы наплавки деталей в среде углекислого газа СО

Диаметр, мм		Скорость подачи проволоки, м/ч	Напряжение, В	Сила тока, А	Скорость наплавки, м/ч	Толщина слоя, мм
детали	электродной проволоки
50-100	1,0	175	17—18	75—130	40—45	0,8
100-500	2,0	200—235	18—19	150—180	80—100	1,0

Рис. 7 - Схема установки для полуавтоматической наплавки в среде защитного газа: 1 — баллон с газом CO ; 2 — осушитель; 3 — подогреватель; 4 — редуктор; 5 — аппаратный ящик; 6 — расходомер; 7 — регулятор давления; 8 — электромагнитный клапан; 9 — механизм подачи проволоки; 10 — наплавочная головка; 11 —восстанавливаемая деталь; 12 — водяной насос с регулятором давления; 13 — электрод; 14 — сварочная ванна; 15 — слой защитного газа (СО ); 16 — источник сварочного тока (сварочный генератор)

Наплавка деталей в среде углекислого газа имеет следующие преимущества: высокое качество наплавленных швов, возможность наблюдения за ходом наплавки, возможность наплавки деталей любых диаметров.

К недостаткам наплавки деталей в среде углекислого газа относятся повышение разбрызгивания металла (до 10—12%), органическое изменение состава наплавляемого металла, понижение износостойкости наплавленного слоя, снижение усталостной прочности деталей на 10—50 %.

Наплавкой в среде защитных газов восстанавливаются детали трансмиссии и ходовой части строительных машин.

Сущность наплавки под слоем флюса (рис. 8) состоит в том, что сварочная дуга, возникающая между электродом и изделием, защищается от окисления кислородом воздуха слоем расплавленного гранулированного флюса толщиной 20—40 мм. Флюс, поступающий в зону сварочной дуги, плавится под действием выделяемого ею тепла.

Принципиальная схема полуавтоматической электродуговой наплавки деталей под слоем флюса показана на рисунке 9.

Сварочный ток от источника тока по проводам подводится к контактам, касающимся сварочной проволоки и медной шины, расположенной на патроне.

Рис. 8 – Наплавка колеса крана под слоем флюса

Для наплавки деталей под слоем флюса выпускаются наплавочные головки различных конструкций: ПШ-5, ПШ-54, ПДШ-500, ПДШМ-500, АБС, А-409, А-580, ПАУ-1, ОСК-1252М. Наплавочная головка устанавливается на суппорт токарно-винторезного станка и перемещается при наплавке деталей с помощью ходового винта токарно-винторезного станка.

Рис. 9 - Схема установки для полуавтоматической электродуговой наплавки деталей под слоем флюса: 1 — патрон токарно-винторезного станка; 2 — восстанавливаемая деталь; 3 — слой шлака; 4 — наплавленный металл; 5 — флюс; 6 — электродная проволока; 7 — контакт провода от источника тока с электродной проволокой; 8 — наплавочная головка; 9 — бункер с флюсом; 10 — контакт провода от источника тока с медной шиной патрона (деталью);

е — смещение электрода относительно вертикальной оси детали (эксцентриситет электрода)

Твердость наплавленного слоя порошковыми проволоками достигает HRC 52—56.

Режимы наплавки цилиндрических поверхностей при постоянном токе обратной полярности представлены в табл. 2.

Таблица 4 - Параметры наплавки цилиндрических поверхностей электродной проволокой диаметром 1,2—2,5 мм с вылетом 20—30 мм

Диаметр детали, мм	Напряжение, в	Сила тока, А	Скорость подачи проволоки, м/ч
50—60	30—36	120—160	75
65—75	30—36	150—220	85
80—100	30—36	200—280	105
250—500	30—36	250—350	140

Преимущества восстановления деталей наплавкой под слоем флюса следующие: производительность автоматической наплавки под слоем флюса выше в 3—5 раз по сравнению с ручной сваркой; высокое качество наплавленного металла и высокая его износостойкость; для выполнения работ не требуется высокой квалификации сварщика.

К недостаткам наплавки деталей под слоем флюса относятся большая зона термического влияния, значительный нагрев деталей малых размеров, снижение усталостной прочности деталей на 20—40 %.