3.1.4 Легирование нанесением примесей на наплавляемую

поверхность

Как лабораторный прием получения наплавленного металла требуемого состава этот способ применялся давно. Порошок соответству-ющего ферросплава насыпали на поверхность пластины или в неглубокую канавку на поверхности, а затем производили наплавку низкоуглеродис-той электродной проволокой под обычным флюсом. Количество насы-панного ферросплава и режим наплавки выбирали таким, чтобы весь насыпанный порошок был полностью расплавлен. Благодаря энергично-му перемешиванию металла в сварочной ванне, примесь, введенная таким путем, распределяется достаточно равномерно по сечению наплавлен-ного валика. При легировании путем нанесения на поверхность приме-сей окисление, при прочих равных условиях, происходит в сравнитель-но слабой степени. По расплавлении элементы сразу попадают в метал-лическую ванну, следовательно, шлак воздействует меньше, чем при легировании через проволоку. При равномерном распределении примеси по длине наплавляемого валика можно получить наплавленный металл заданного состава.

Подобный способ может быть применен для наплавки защитных листов бункерных устройств, деталей желобов, транспортеров и пр., ког-да она осуществляется многоэлектродным методом или ленточным электродом. Наплавка по слою сталинитовой шихты производилась электродами из низкоуглеродистой проволоки под флюсом АН 348А на режиме: ток – 1400…1450 А, напряжение дуги – 36…38 В, скорость перемещения – 18 м/ч. Ширина валика, наплавляемого за один проход, составляла 75 мм. Наплавленный металл содержал 2,06 % С; 3,70 % Мn; 0,63 % Si; 4,0 % Сr.

Применительно к плоским деталям рассматриваемый способ легиро-вания имеет крупные преимущества: он прост и дешев. Серьезным недо-статком, однако, является зависимость состава наплавленного металла от сечения наплавляемого валика, которое определяется током и скоростью перемещения дуги. Кроме того, имеется зависимость от напряжения, обусловленная изменением относительной массы шлака. Наконец, глу-бина проплавления основного металла зависит от количества насыпанной присадки. Ввиду этого дозировка легирующих примесей должна подби-раться опытным путем, применительно к конкретному изделию и вполне определенному режиму наплавки; более или менее значительное изме-нение тока и напряжения ведет к изменению состава и свойств наплав-ленного слоя.

Как видно из сказанного, легирование по этому способу гораздо менее универсально, чем по трем предыдущим способам.

3.1.5 Сравнительная характеристика способов легирования

Достижимая точность легирования зависит как от тщательности изготовления применяемых при наплавке материалов, так и от величины области режимов, в пределах которой состав металла отклоняется от сред-него в допустимой мере. Если качество материалов до некоторой степени зависит от организации их производства, то область режимов определяется природой процесса и выбором состава флюса и электрода.

На рис. 3.5 различной штриховкой показаны области режимов при наплавке высоколегированного металла под флюсом АН-20.

Из рисунка видно, что способы 1 и 2 обеспечивают достаточно ши-рокие рабочие области, так что случайные колебания тока и напряжения дуги, неизбежные при наплавке в производственных условиях, не должны отражаться на химическом составе наплавленного металла. Способ 3 дает узкую полосу допустимых режимов; соблюдение напряжения дуги в таких пределах связано с определенными трудностями. Случайные отклонения от заданного состава здесь более вероятны, чем при использовании легиру-ющей проволоки.

Способ 4 позволяет получить заданный состав только в очень узком диапазоне режимов. Уже небольшое отклонение тока и напряжения от требуемого неизбежно приводит к недопустимым отклонениям состава наплавленного металла. Очевидно, что способ 4 дает наименьшую точ-ность легирования.

Все же можно утверждать, что способ 1 – применение легированной проволоки и обычного плавленого флюса – значительно надежнее всех других способов легирования.

При использовании порошковой проволоки изредка наблюдаются дефекты, связанные с неравномерным заполнением трубки порошком или с недостаточно тщательным перемешиванием шихты. Небрежное хранение, обусловливая ржавление проволоки, может приводить к об-разованию пор в наплавленном слое.

Керамические флюсы ввиду большого числа составляющих требуют тщательного контроля и усреднения сырья. При пользовании только ре-цептом состава, как это, к сожалению, все еще принято во многих элект-родных цехах, колебания в содержании материалов вызывают колебания технологических свойств. Сепарация по удельному весу также может вызывать неоднородность состава наплавленного металла.

1 – проволокой ЭИ 701; 2 – порошковой проволокой ПП-3Х2В8;

3 – низкоуглеродистой проволокой под легирующим флюсом;

4 – низкоуглеродистой проволокой по насыпанному слою порошка ферросплава

Рисунок 3.5 – Области режимов, в пределах которых состав наплавленного металла в допустимой мере отклоняется от среднего уровня при наплавке под флюсом АН-20

Способ 4 хуже других, так как качество наплавки зависит от равно-мерности насыпания порошка на наплавляемуюповерхность. Примитив-ные дозаторы дают неточные результаты. Ручная насыпка мало надежна. Попытки конструирования различных питателей с автоматическим регу-лированием количества высыпаемого порошка пока не дали положитель-ных результатов. Однако их можно добиться при использовании в качес-тве присадочного металла пластин или ленты. При наплавке неплавящим-ся электродом в среде защитного газа 4-й способ легирования является единственно возможным. Общая характеристика четырех способов леги-рования сведена в табл. 3.3.

Таблица 3.3 – Общая характеристика способов легирования

при наплавке под флюсом

Показатель	Способ легирования
Возможность нап-лавки металла любого состава	Удовлетво- рительная	Наилуч- шая	Наилучшая	Удовлет-воритель-ная
Достижимая точ-ность легирования	Наилучшая	Хорошая	Удовлетво-рительная	Плохая
Универсальность при наплавке на различных режимах	Наилучшая	Удовлет-воритель-ная	Плохая или удовлетво- рительная	Плохая
Постоянство сос-тава наплавлен-ного металла, на-личие технологи-ческих дефектов	Наилучшая	Удовлет-воритель-ная	Удовлетво- рительная	Плохая
Доступность для производственно-го применения	Плохая или удовлетво- рительная	Удовлет-воритель-ная или хорошая	Удовлетво- рительная	Наилуч-шая
Стоимость мате-риалов при нап-лавке слоя стали с твердостью около 300 НВ	Низкая	Высокая	Высокая	Не при-меняется
Стоимость мате-риалов при нап-лавке сплава вы-сокой износостойкости	Высокая	Умеренная	Умеренная	Низкая