книги из ГПНТБ / Наплавка металлов карманный справочник рабочего
..pdfЦветных Металлов совместно с Уральским политехнН*
ческим институтом разработана установка.
В комплект установки входят: механизм вращения втулки, механизм перемещения сварочном головки, сва
рочная головка типа А--109, источник |
тока, |
газовая |
||
Фиг. 19. Схема на |
||||
плавки |
внутренней |
|||
поверхности |
пресс- |
|||
|
птулкн: |
|
||
1 — мундштук. |
2 — |
|||
трубка |
подвода |
га |
||
за, |
3 |
- прессвтулка. |
||
Стрелка |
Б |
показыва |
||
ет |
направление |
вра |
||
щения втулки, стрел |
||||
ка |
А — общее |
на |
||
правление |
наплавки. |
аппаратура, электрическая печь сопротивления, венти ляционная установка.
Схема наплавки прессвтулкн приведена на фиг. 19. Прессвтулки, изготовленные из стали 4ХНВ, наплавля
ют после |
выработки рабочего слоя |
5—6 мм на сторо |
|
ну. Перед |
наплавкой |
прессвтулку |
протачивают для |
удаления |
изношенного |
металла, так |
как при наплавке |
но изношенному металлу возможно |
появление трещин |
в наплавленном слое. Наплавку производят с предвари тельным н сопутствующим подогревом в среде углекис лого газа порошковой проволокой ПП-ЗХ2В8ГТ диа метром 2—3 мм. Расчетный состав порошковой про волоки и химический состав наплавленного металла в третьем слое приведены в табл. 45. Температура по догрева 300—350 °С. Контроль за температурой подогре ва осуществляют с помощью термопары или термока рандаша.
Наплавку втулки рекомендуется производить по вин товой линии, начиная с середины, с перекрытием ва лика на Уз его ширины. Последние валики по краю втулки наплавляют при отключенном ходе наплавочной головки.
Режим наплавки прессвтулок устанавливается в за
висимости |
от |
диаметра втулки. Например, для втулки |
||
с внутренним |
диаметром 172 мм из стали 4ХНВ уста |
|||
новлен следующий |
режим: |
|
||
Сварочный |
ток |
в а |
............................................... ...... |
320—300 |
Напряжение |
на |
дуге |
в о .................................. |
. 2 4—20 |
90
Скорость |
наплавки |
в Мл |
|
30 |
||
Диаметр |
электродной |
проволоки в м м ........................... |
2,7—2.8 |
|||
Шаг наплавки в , и . н ............................................................. |
|
5—6 |
||||
Вылет |
электрода |
в |
.н.и............................................................... |
|
22—24 |
|
Смещение электрода от зенита в . н . и ........................... |
25 |
|||||
Расход |
углекислого |
газав |
л л ................................................... |
600 |
||
45. |
Расчетный |
состав порошковой проволоки |
11П-ЗХ2В8ГТ |
|||
|
н |
химический состав |
наплавленного металла в % |
Элементы
Углерод ........................................
Кремний ........................................
М а р г а н е ц ........................................
Хром ...............................................
В о л ь ф р а м ........................................
Ванадий ........................................
Титан ...............................................
Серп ...............................................
Фосфор ........................................
Кремнефтористый натрий
Порошковая |
Наплавлен |
|
проволока |
ный металл |
|
ПП-ЗХ2В8ГТ |
(З п слой) |
|
0.40 —0 ,05 |
0 .2 2 ^ 0 .3 5 |
|
До 0,35 |
До 0.30 |
|
0.8—1.1 |
0 .7 — 1.0 |
|
2.8—,3,2 |
2 .5 —3.0 |
|
10—11 |
8 . 5 — 10.0 |
|
0.4—0.G |
0.2—0,4 |
|
0 .9 —I .1 |
0 .2 —0.4 |
|
До |
0,05 |
До 0,05 |
» |
0.04 |
До 0,04 |
о |
Т о "о |
|
После наплавки втулки нагревают до 400 °С и за медленно охлаждают. Прессвтулка, наплавленная по такой технологии, сравнительно легко обрабатывается резцами с пластинами из твердых сплавов.
Наплавка лопастей гидротурбины. Лопасти для по воротно-лопастной гидротурбины для повышения кави тационной стойкости наплавляют порошковой проволо кой П-П-30Х10Г10Т диаметрЬм 2,0—3,5 м м . Расчетный состав порошковой проволоки и химический состав на плавленного металла (2-й слой) приведены в табл. 46.
46. Расчетный |
состав порошковой |
проволоки |
ПП-30ХЮП0Т |
||||
и химический |
состав наплавленного металла |
|
|||||
|
|
|
Химический состав в |
% |
|
||
Материал |
Углс- |
|
Мар |
|
Крем |
Сера |
Фосфор |
|
Т р°д |
Хром |
ганец Титан |
ний |
|||
Проволока |
0.28 |
13 |
14 |
1.2 |
До |
- |
- |
ПП-ЗОХЮПОТ |
|
|
|
|
0,35 |
|
|
Наплавленный |
0.22— |
9—1I |
9 - 1 1 0 . IS- |
До |
Не |
Не |
|
металл |
0.30 |
|
|
О.25 |
0.35 |
более |
более |
|
|
|
|
|
|
0.025 |
0.03 |
91
Лопасти турбины отлиты из стали 35Л, толщина Ко леблется от 5 до 40 мм. Перо лопасти после литья проходит механическую обработку для получения про филя, соответствующего требованиям чертежа. Для уменьшения коробления пера наплавка производится в жестком приспособлении (с установкой ребер жесткости и охлаждением водой) отдельными участками (фиг. 20)
размером 120X120 j iu i. Участки наплавляют ниточ ными валиками с перекрытием на '/а ширины шва по луавтоматом А-537 с укороченным до 2,5 м шлан гом. В качестве источника питания используют выпря
митель ВС-400. |
следующий режим |
наплавки |
при |
||
Рекомендуется |
|||||
диаметре |
порошковой |
проволоки ПГ1-30Х10Г10Т 2,0 мм: |
|||
Сварочный |
ток в |
а ................................................................... |
|
|
230— |
Напряжение на дуге в в |
в ............................................................л ' . ч |
22—24 |
|||
Расход углекислого |
газа |
’ |
600-. |
||
|
|
|
|
|
800 |
Наплавку лопасти выполняют в два слоя. После на плавки первого слоя его зачищают от брызг, окислов и шлака стальной щеткой.
По окончании наплавки одной стороны пера лопасти ребра жесткости переставляют на наплавленную сто
9 2
рону и наплавляют вторую сторону. Струю охлаждаю щей воды направляют под наплавляемый участок.
После наплавки .попреть подвергают термообработке с нагревом до 500—550°С для снятия внутренних на пряжений. После термообработки наплавляемый слон зачищают наждачными кругами.
Кавитационная стойкость наплавленного металла по сравнению со сталыо 35Л увеличивается примерно в 80— 100 раз.
Наплавка матриц для горячего прессования цветных металлов. Матрицы изготовлены из стали ЗХ2В8. В про цессе эксплуатации износу подвергается, в основном, внутренний буртик, через который проходит прессуе мый материал. С помощью элсктродуговой наплавки в среде углекислого газа возможно восстанавливать мат рицы с внутренним диаметром более 20—30 мм.
Перед наплавкой матрицы подвергают механической ■обработке для удаления изношенного металла (в том числе трещин, окалины и других дефектов). Матрицы с внутренним диаметром более 60 л.и рекомендуется перед наплавкой подогревать до 100—250 °С. В качестве электродной проволоки используют порошковую прово локу марки ПП-ЗХ2В8ГТ диаметром 1,6—3,0 мм с расчетным составом в соответствии с табл. 45.
В комплект установки для наплавки обычно входит: сварочная головка, источник сварочного тока, манипу лятор и газовая аппаратура. Для улучшения формиро вания валиков при наплавке ось матрицы располагают под углом около 30° к горизонтали. Режим наплавки зависит от размера матриц, для матриц с внутренним
диаметром 60—120 мм применяют |
следующий ре |
|||||
жим: |
|
|
|
|
|
|
Сварочный |
ток |
в а |
................................................................... |
|
|
1S0 — |
|
|
|
|
|
|
240 |
Напряжение |
на |
дуге |
в |
в . |
...............................................22—24 |
|
Скорость наплавки в м . 'ч ............................................................ |
|
25—30 |
||||
Диаметр электродной |
проволоки |
в . и м .................................. |
2.4— |
|||
Шаг наплавки в м м |
, |
|
|
2.8 |
||
............................................................ 3—6 |
||||||
Вылет электродной проволоки в м м .................................. |
20—25 |
|||||
Смещение электрода |
от |
зенита |
в м м .................................. |
7—15 |
||
Расход углекислого газа |
в л . ' ч |
............................................... |
600 |
Наплавка производится иа постоянном токе обратной полярности. После наплавки матрица медленно охлаж
93
дается в песке, после чего производится отпуск при температуре 400 °С для улучшения обрабатываемости. Для получения необходимой твердости матрицу после механической обработки подвергают закалке и отпуску по режиму для стали ЗХ2В8. Для повышения износо стойкости матриц вместо проволоки ПП-ЗХ2В8ГТ мож но рекомендовать наплавку порошковой проволокой марки ПП-5ХЗВ11Н4ГТ, которая имеет следующий рас
четный |
состав в %: — 0,9 |
углерода; 1,2 марганца; 4,0 |
хрома; |
11,0 вольфрама; 4,0 |
никеля; 1,2 титана; 0,5 крем- |
нефторпстого натрия (Na^SiFc). При наплавке этой про волокой износостойкость матриц увеличивается в 1,5 ра за по сравнению с наплавкой проволокой Г1П-ЗХ2В8ГГ.
ГЛАВА 5
ДРУГИЕ СПОСОБЫ НАПЛАВКИ
ВИБРОДУГОВЛЯ НАПЛАВКА
В литературе встречаются и другие названия этого способа — внброкоптактная, электровнбрацноиная, электроимпульсная, пульсирующей дугой. Название «вибродуговая наплавка» наиболее правильно отражает сущ ность процесса.
Автоматическая внбродуговая наплавка широко при меняется для наплавки цилиндрических деталей неболь шого размера, особенно при ремонте деталей автомо билей н тракторов, станочного оборудования (оси, валы, шпинделя, шлицевые валики п т. п.).
Сущность способа состоит в том (фиг. 21), что меж ду деталью 1 и электроднойпроволокой 6, включенных в цепь источника тока 5, периодически возбуждается дута; периодичность возбуждения достигается за счет продольной вибрации электродной проволоки с боль шей частотой (до 50 п более колебаний в 1 сек). Одновременно в зону дуги подается охлаждающая жидкость. ■
За счет вибрации электродной проволоки (с ампли тудой 0,5—3,0 3i.it) обеспечивается чередование электри ческих разрядов в виде дуги, коротких замыканий и холостого хода. Напряжение источника тока составляет М—24 в, диаметр электродной проволоки 1,6—2,5 мм. сила сварочного тока 100—250 а. Деталь, зажатая в центрах или в патроне станка, равномерно вращается с необходимой скоростью. Для получения наплавлен ного слоя по ее длине сварочная (внбродуговая) го ловка перемещается вдоль наплавляемой детали.
Электрод п деталь оплавляются за счет тепла ду гового разряда. Перенос металла, образующегося в виде капли на конце электрода в период горения дуги, происходит преимущественно во время короткого за мыкания. В этот момент напряжение падает до нуля,
9 5
а сила тока превышает 1000 а (при средней силе 160 я). Перенос металла небольшими каплями облег чает формирование ровных плотных слоев наплавлен ного металла. При таком процессе горения дуги до стигается хорошее формирование наплавленных вали
ков, обеспечивается воз можность наплавки тон ких валиков с площадью сечения, близкой к пло щади сечения проволо ки. При необходимости продолжительность горе ния дуги может быть увеличена включением в сварочную цепь дроссе ля пли уменьшена вклю чением конденсатора па раллельно разрядному промежутку.
К месту наплавки по дается охлаждающая жидкость, через кото рую в дугу вводятся со ли, содержащие ионизи рующие элементы для улучшения условии горе ния дуги. В качестве ох лаждающей жидкости чаще всего применяют водный раствор кальци нированной соды (N2C03
от 2,5 до 6,0%) или 20%.
нын водный раствор глицерина. Возможно использование растворов
и других веществ, например поташа красной кровяной соли. Образующийся пар защищает расплавленный ме талл от воздействия кислорода и азота воздуха* т. е. способствует получению валика с более высокими ме ханическими свойствами.
При вибродуговой наплавке тепловое воздействие на основной металл меньше, чем при других способах на плавки, поэтому зона термического влияния имеет относительно малые размеры.
96
Величина деформаций, вызываемых вмбродуговой на-(- плавкой, также невелика (в 6—12 раз меньше, чем при электродуговой наплавке).
В настоящее время в Институте электросварки им. Е. О. Патона разработан метод вмбродуговой на плавки под слоем флюса, который может с успехом применяться для наплавки изделий большого диаметра. Применение флюса обеспечивает более спокойное горепне дуги и замедленное остывание металла, что пре дотвращает образование трещин. В этом случае на плавочная установка дополнительно оснащается устрой ством для удержания флюса, приспособлением для уда ления шлака и охладителем спрейерного типа.
Быстрое охлаждение маленьких порций расплавлен ного металла обеспечивает возможность наплавки инбродугоным способом деталей малых диаметров, так как нет опасности стеканпя металла с детали. Прак тически диапазон размеров деталей, наплавляемых с помощью этого способа, 8—200 мм. Вмбродуговая паплавка дает возможность получать ровные слои толщи ной от нескольких сотых миллиметра до 3 зьч за одни проход. Толщина наплавляемого слоя в основном за висит от диаметра электродной проволоки. Рекомендуе мые диаметры проволоки в зависимости от толщины наплавляемого слоя приведены в табл. 47, а ориенти ровочные режимы вмбродуговой наплавки — в табл. 48.
•17. Выбор диаметра электродной проволоки для вибродуговой наплавки
Толщина слоя и лиг |
Диаметр элект- |
рода и мм |
|
Менее 1. 0 ............................................................... |
1 ,0 -1 ,5 |
1 .0—2 . 0 .................................................... |
1.5—2.5 |
2,0 и более ................................................ |
2 .0 —3,0 |
Твердость наплавленного слоя зависит от марки электродной проволоки и режимов наплавки. Ввиду на личия газовых пор, раковин, а иногда и трещин твер дость наплавленного слоя неравномерна (табл. 49).
1
/s 7 Зак. 132 |
9 7 |
48.Ориентировочные режимы пибродуговой наплавки в струе
|
|
|
жидкости |
|
|
|
|
|||
|
|
|
При низ |
|
При на |
Постоянным то |
||||
Параметры |
|
пряжениях |
ком от генератора |
|||||||
ких |
на |
|
15 в и |
|
ПС-300 |
и |
||||
|
|
|
пряжениях |
более |
|
U g = |
20 |
в |
||
Диаметр |
электрод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ной |
прополок» |
1.8 — 2.2 |
|
1.8—2.2 |
|
2.0 |
|
|
||
и м м ................... |
|
|
|
|
||||||
Скорость |
подачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проволок» |
13—*I 7 |
|
1Г) —22 |
1б |
20 |
|
22 |
|||
в мм/сек . . . . |
|
|
||||||||
Сварочный |
ток в а |
11 0 -1 3 0 |
|
150—180 |
130 |
180 |
|
210 |
||
49. Твердость |
наплавленного |
слоя |
и образование |
в нем |
трещин |
|||||
в зависимости от марки электродной проволоки |
|
|||||||||
Марка электродной |
Твердость наплав |
|
Трещины |
|||||||
проволоки |
|
ленного слоя |
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
Св-08 |
|
н а |
180 — 350 |
|
Нет |
|
||||
|
20 |
|
И В |
220—370 |
|
» |
|
|
||
|
40 |
|
HRC 12—15 |
|
» |
|
|
|||
|
60 |
|
|
HRC 20—60 |
|
Есть |
|
|||
ЗОХГСА |
|
HRC 1 5 -5 0 |
|
> |
|
|
Вмбродуговая наплавка особенно эффективна при восстановлении изношенных детален, у которых до пускаемый износ составляет менее 1 мм (детали ав тотракторных двигателей, металлорежущих станков,
компрессоров и т. п.).
Из-за дефектов в наплавленном металле (мелких газовых пор и трещин) восстановление этим способом деталей, работающих при больших динамических на грузках и на усталость, не рекомендуется.
Вибродуговой наплавкой восстанавливают стальные и чугунные детали, на которые важно нанести равно мерный тонкий слой металла при минимальной их де формации, при этом на поверхности деталей допусти мы мелкие дефекты. Наплавлять можно и закаленные детали, причем твердость их снижается незначительно.
9 8
При наплавке проволокой Св-08 поверхность легко обрабатывается резанием. Для получения износостойких поверхностей применяют проволоку из стали марок 45, 70, 60С2, У7, У8 и др.' При наплавке такой прово локой поверхность после наплавки обрабатывается только шлифованием.
Преимущества внбродуговой наплавки: незначитель ные нагрев и деформации детали в процессе наплавки; возможность получить твердую поверхность без термо обработки; не требует сложного оборудования; обла дает достаточно высокой производительностью (табл. 50); позволяет получать равномерные тонкие слои наплавленного металла.
50. |
Производительность внбродуговой наплавки |
||||
Напря |
|
|
Ско |
|
Произво |
Диаметр |
Свароч |
рость |
Амплиту |
||
жение |
пода |
дитель |
|||
источни |
проволоки |
ный ток |
чи про |
да вибра |
ность нап |
ка тока |
в мм |
в а |
воло |
ции в мм |
лавки в |
в 0 |
|
|
ки в |
|
кг/ч |
|
|
|
мм/сск |
|
|
12—15 |
1,8—2.2 |
90—100 |
13—17 |
1,3—2,2 |
0,9 — 1,1 |
15— 18 |
2,0—2.5 |
I 10—130 |
15—>20 |
1.5—2,5 |
1,2— 1 .3 |
18—20 |
2,5—3,0 |
130— 180 |
16—22 |
1 .6—3,0 |
1,5— 1,6 |
20—22 |
2,5 —3,0 |
180—210 |
16—23 |
1 ,6—3,0 |
I ,8—2,2 |
Внбродуговую |
наплавку |
характеризуют |
следующие |
||
показатели: |
|
|
|
|
потери электродного металла на угар и разбрызгива ние 11—30%;
коэффициент наплавки 8—10,9 г/а-ч\ коэффициент перехода из проволоки в наплавленный
металл для углерода 0,40—0,50, для марганца — 0,50—
0,00;
стоимость восстановления деталей в большинстве случаев 10—30% стоимости новой детали.
Установка для внбродуговой наплавки состоит из следующих узлов: автоматической головки, имеющей механизм подачи электродной проволоки в зону дуги, механизм вибрации проволоки и устройство для подво да охлаждающей жидкости; станка для вращения де тали и перемещения сварочной головки; источника питания.
7 Зак. 132 |
9 9 |