16. Автоматическая наплавка в среде защитных газов (сущность процессов, оборудование, применяемые материалы, достоинства, недостатки).
Этот способ восстановления деталей отличается от наплавки под флюсом тем, что в качестве защитной среды используется углекислый газ. Сущность способа наплавки в среде углекислого газа (рис. 13.5) заключается в том, что электродная проволока из кассеты непрерывно подается в зону сварки. Ток к электродной проволоке подводится через мундштук и наконечник, расположенные внутри газоэлектрической горелки. При наплавке металл электрода и детали перемешивается. В зону горения дуги под давлением 0,05...0,2 МПа по трубке подается углекислый газ, который, вытесняя воздух, защищает расплавленный металл от вредного действия кислорода и азота воздуха. При наплавке используют токарный станок, в патроне которого устанавливают деталь 8, на суппорте крепят наплавочный аппарат 2
(рис. 13.6). Углекислый газ из баллона 7 подается в зону горения. При выходе из баллона 7 газ резко расширяется и переохлаждается. Для подогрева его пропускают через электрический подогреватель б. Содержащуюся в углекислом газе воду удаляют с помощью осушителя 5, который представляет собой патрон, наполненный обезвоженным медным купоросом или силикагелем. Давление газа понижают с помощью кислородного редуктора, расход его контролируют расходомером 3.
Наплавка в среде защитных газов отличается тем, что в зону горения электрической дуги подают под давлением газ, который защищает столб дуги и ванну расплавленного металла от кислорода и азота воздуха. Для создания защитной среды используют аргон, гелий, диоксид углерода и их смеси.
Наиболее распространена наплавка в среде СО2, которая обеспечивает хорошее формирование шва, наплавленный металл при этом получается плотным, а зона термического влияния малая. Благодаря последнему фактору этот способ применяют для наплавки нежестких деталей.
При сварке и наплавке применяют проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца.
Автоматическая наплавка в среде СО2 по сравнению с автоматической наплавкой под слоем флюса имеет такие преимущества: меньший нагрев заготовки, возможность наплавки заготовок диаметром от 10 мм, большую производительность по площади покрытия на 30…40 %, отсутствие перехода отделения шлаковой корки, она в 1,2… 1,5 раза экономичнее. Однако наплавка в среде защитных газов требует применения легированной проволоки и защиты сварщика от излучения дуги.
Вибродуговая наплавка отличается тремя особенностями. Во- первых, в цепь нагрузки источника питания включена индуктивность, во-вторых, его напряжение и мощность недостаточны для поддержания непрерывного дугового разряда и, в-третьих, электродная проволока совершает колебания с амплитудой 1…3 мм относительно заготовки и ее касание с частотой 50… 100 Гц. Введение индуктивности в цепь нагрузки обеспечивает накопление электрической энергии в индуктивности в начале короткого замыкания цепи и ее расходование на зажигание и горение дуги в течение расчетного времени. В зону наплавки подают охлаждающую жидкость.
Состав электродной проволоки выбирают в зависимости от требуемых механических свойств наплавленного металла. При наплавке стальных и чугунных заготовок для получения покрытия твердостью 51…56 HRC применяют проволоку Нп-65, Нп-80. Для получения твердости 37…41 HRC наплавку ведут проволокой Нп-ЗОХГСА, а твердости 180…240 НВ – проволокой Св-08.
Вибродуговая наплавка позволяет получать покрытия высокой твердости и износостойкости без последующей термической обработки. Заготовка нагревается до температуры не выше 100 °С, поэтому не деформируется. Наплавленный металл имеет равномерную толщину. Низкое напряжение процесса уменьшает опасность работ. Однако процесс снижает усталостную прочность деталей и не обеспечивает одинаковую твердость на различных участках покрытия.
Сущность процесса сварки в среде защитных газов заключается в том, что дуга горит в среде защитного газа (аргона, гелия, углекислого газа или их смесей). Газ подается от баллона по шлангу к сварочной головке и выполняет роль флюса. Сварка в среде защитных газов бывает с плавящимся и неплавящимся электродом. В последнем случае электрод изготовляют из тугоплавкого материала, например из вольфрама, присадочный материал подается дополнительно. Кроме того, сварку в среде защитных газов подразделяют на ручную и автоматическую.
По свариваемости стали иногда подразделяют на хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся. К хорошо сваривающимся относят малоуглеродистые (с содержанием углерода до 0,25%) и низколегированные стали, к сваривающимся удовлетворительно — среднеуглеродистые (с содержанием углерода до 0,35%).
Хорошо сваривающиеся стали соединяют без подогрева, а удовлетворительно сваривающиеся с подогревом до 100—150° С. Стали, содержащие углерода от 0,35 до 0,45%, свариваются ограниченно и требуют подогрева до 350° С. Плохо свариваются высокоуглеродистые и высоколегированные стали, чугуны, цветные металлы и их сплавы.
Вибродуговая наплавка в струе жидкости получила распространение при наращивании деталей типа валов для компенсации изношенного слоя небольшой толщины. В настоящее время сваркой и наплавкой восстанавливают более 55% деталей.