книги из ГПНТБ / Ремонт машин инженерного вооружения учебник

Наплавка порошкообразных наплавочных смесей характеризу­ ется целым рядом специфических особенностей. Наплавочные сме­ си СУ и КБХ наплавляются угольным или графитовым электродом на постоянном (прямая полярность) или переменном токе. Ввиду значительной хрупкости наплавленного слоя его толщина должна быть в пределах 3—4 мм. Целесообразно наплавку деталей произ­ водить в один слой. Высота насыпанного слоя шихты СУ и КБХ уменьшается при ее расправлении примерно на 60%. Наплавку производят участками шириной 40—60 мм.

Процесс наплавки осуществляется следующим образом: на деталь, установленную так, чтобы плоскость, подлежащая наплав­ ке, была горизонтальна и предварительно зачищена до металличе­

7— 8 мм). Этот слой разравнивается и слегка уплотняется гладил­ кой. После этого угольным электродом, заточенным на длине, рав­ ной двум-трем диаметрам электрода, порошок расплавляется на первом участке, а затем на остальных.

Процесс наплавки каждого участка необходимо производить, не прерывая дуги.

После окончания наплавки во избежание появления трещин и коробления следует дать детали медленно и равномерно остыть в мелком сухом песке или укрыть ее листовым асбестом.

Режим ручной электродуговой сварки и наплавки

Качество наплавленного металла зависит от режима, при ко­ тором производится сварка или наплавка. Режим сварки или на­ плавки указывают в технологических картах, составлению которых обычно предшествует определение марки и диаметра электрода, величины сварочного тока и напряжения на дуге, рода тока, по­ лярности сварки и времени, необходимого для восстановления детали.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины сва­ риваемого металла (табл. 36).

Величина сварочного тока зависит от диаметра электрода и регламентируется устойчивостью горения дуги. С целью повыше­ ния производительности обычно стремдтся применять максимально большой ток. Однако следует иметь в виду, что чрезмерно боль­ шой ток влечет перегрев электродного стержня, растрескивание и осыпание обмазки, увеличивает разбрызгивание металла и ухуд­ шает формирование сварного шва.

Величину тока для сварки :и наплавки определяют по следую­

184

электрода. Однако для уменьшения влияния воздуха на расплав­

185

—возможность значительного увеличения срока службы дета­

лей;

—использование менее квалифицированного сварщика, чем при газовой сварке;

—сравнительная простота и дешевизна процесса. Недостатками этого способа являются:

—сильное термическое воздействие на деталь;

—наличие температурных деформаций;

—сложность сварки деталей из чугуна и цветных металлов; для этих работ требуется сварщик высокой квалификации.

Механизированная наплавка и сварка деталей

Советский Союз по применению механизированных способов сварки и наплавки деталей при ремонте машин занимает ведущее место среди других государств мира.

В настоящее время находят широкое применение следующие способы механизированной наплавки и сварки: под слоем флюса, вибродуговая, лежачим пластинчатым электродом, в струе угле­ кислого газа и защитных газов, порошковой проволокой с внутрен­ ней защитой дуги, с применением магнитных флюсов и электрошлаковая.

По способу перемещения электрической дуги их разделяют на автоматические и полуавтоматические.

При автоматической наплавке механизированы: процесс зажи­ гания дуги, подача электродного материала в зону дуги, переме­ щение дуги по наплавляемой детали и заварка кратера ванны. При полуавтоматической — механизирована лишь подача электродного материала, а зажигание, перемещение дуги и заварка кратера осу­ ществляются вручную.

При восстановлении изношенных деталей машин инженерного вооружения наибольшее распространение получили автоматическая наплавка под флюсом и вибродуговая наплавка в жидкости.

Автоматическая наплавка деталей под слоем флюса разрабо­ тана в 1939—1940 гг. в институте электросварки АН УССР под руководством академика Е. О. Патона.

Сущность процесса наплавки под флюсом заключается в на­ несении на изношенные поверхности детали дополнительного ме­ талла, расплавленного теплом электрической дуги, горящей под флюсовой оболочкой (рис. 83). Электрическая дуга возбуждается и горит между деталью и концом голой электродной проволоки, подаваемой в зону наплавки подающим механизмом. Расплавлен­ ный теплом дуги жидкий флюс изолирует от воздуха столб дуги и сварочную ванну. Металл электродной проволоки в виде капель переносится в сварочную ванну и смешивается с расплавленным основным металлом. Схема наплавки цилиндрической поверхно­ сти под слоем флюса приведена на рис. 84.

Наличие флюса обеспечивает высокое качество наплавленного металла. Флюсы выполняют защитные, стабилизирующие, леги-

186

рующие функции, а также улучшают формирование наплавленного валика.

Флюс — сухой гранулированный порошок (с содержанием вла­ ги не более 0 ,0 1 %), состоящий из сплава неорганических соедине­ ний (окислов калия, магния, кремния, алюминия и других эле­ ментов) или их механической смеси, замешанной на жидком стек­ ле (связка). Температура плавления флюсов — 800—1000°. Составы наиболее часто применяемых флюсов приведены в табл. 37.

При возникновении электрической дуги часть флюса расплав­ ляется раньше основного металла, его пленка надежно защищает

Рис. 83. Схема процесса наплавки под слоем флюса: 1 — жидкий металл; 2 — жидкий шлак; 3 —■твердый шлак; 4 — затвердевший металл шва

дугу и ванну расплавленного металла от проникновения азота и кислорода воздуха, не препятствуя свободному выходу газов из затвердевающего наплавленного металла. В этом заключаются защитные свойства флюсов.

Стабильность горения электрической дуги обеспечивается бла­ годаря присутствию во флюсе окислов калия, кальция и магния, которые под воздействием напряжения легко ионизируются, повы­ шают проводимость дугового промежутка, создавая условия для легкого возбуждения и устойчивого горения дуги.

Весьма важным требованием к восстановленным деталям явля­ ется обеспечение необходимой износостойкости наплавленных по­ верхностей.

Это достигается введением в состав наплавленного металла легирующих элементов (углерод, хром, марганец, вольфрам, бор

и др.).

При наплавке под слоем флюса для легирования металла при­ меняют:

187

—легарованнке сварочные проволоки (Св-18ХГСА, СвЗОХГСА, Св-18ХМА, Св-Г2Х, Св-ОХ14, ОВС, Р-1 и др.) и плавле­ ный флюс;

—порошковую проволоку или ленту с легирующими компонен­ тами в сердечнике и плавленый флюс;

—малоуглеродистую проволоку и легирующий керамический

флюс (ЖС-320, КС-Х12Т

ки.

Хорошее формирование наплавленного валика обеспечивается за счет исключения разбрызгивания металла при большом свароч­ ном токе и в результате давления слоя флюса на расплавленный металл (7—9 г/см2).

Автоматическая наплавка деталей под слоем флюса ведется постоянным током обратной полярности. Схема установки для ав­ томатической наплавки под флюсом представлена на рис. 85.

В качестве базы Для таких установок используют обычно пере­ оборудованный токарный станок.

Переоборудование имеет целью снижение скорости вращения шпинделя до 2,0—0,3 об/мин и увеличение продольной подачи суп­ порта до 8 — 1 0 мм/об, так как качестйенная наплавка деталей дос­ тигается при скорости 30—40 м/час и перекрытии соседних валиков

на ‘/з их ширины.

Снижение скорости вращения шпинделя станка достигается включением в кинематическую схему станка понижающего редук­ тора.

Наплавочная головка устанавливается на суппорте токарного станка, обеспечивающего крепление и вращение наплавляемой де­ тали и продольное перемещение дуги.

188

Для удобства управления процессом на наплавочной головке монтируется дистанционный пульт управления, который обеспечи­ вает включение и выключение двигателей станка и механизма по­ дачи электродной проволоки, возбуждение и выключение электри­ ческой дуги и заварку кратера сварочной ванны. Положение элек­ тродной проволоки относительно наплавляемой детали регулиру­ ется корректором, перемещающим наконечник наплавочной головки.

В настоящее время применяются наплавочные установки А-384, А-409, А-580, оснащенные универсальными наплавочными голов­ ками для наплавки цилиндрических и плоских деталей.

Технические характеристики универсальных наплавочных голо­ вок приведены в табл. 38.

190

Кроме этих серийно выпускаемых наплавочных головок на предприятиях применяются наплавочные головки собственного из­ готовления. В них используют узлы стандартных сварочных полу­ автоматов ПШ-5, ПДШ-500, ПШ-54 и ПДШМ-500.

Наплавкой под слоем флюса обычно восстанавливают цилинд­ рические детали диаметром 80 мм и более. Использование ее для мелких деталей вызывает необходимость применения специальных устройств, исключающих ссыпание флюса. Кроме того, при на­ плавке небольших деталей значительно ухудшается формирование наплавленного металла, так как не успевший застыть металл сте­ кает при повороте детали (длина сварочной ванны при токе 200 а достигает 60—70 мм).

Производительность автоматической наплавки под флюсом при наплавке одним электродом в 5—7 раз выше, чем ручной (ручная 0,7—0,8 кг/час наплавленного металла, автоматическая — 4— 5 кг/час). Это достигается за счет сокращения непроизводительных затрат времени, значительного повышения плотности сварочного

подводится на расстоянии 30—45 мм от места горения дуги, чем исключается потеря устойчивости разогретого электрода, как это имеет место при ручной наплавке.

Однако при наплавке массивных крупногабаритных деталей и эта сравнительно высокая производительность становится недоста­ точной.

В настоящее время разработана многоэлектродная наплавка под слоем флюса.

При мн'Сгоэлектродной наплавке несколько электродов, распо­ ложенных в линию на расстоянии 8—12 мм друг от друга, подклю­ чают к одному полюсу сварочного генератора и одновременно подают в зону сварки.

Электрическая дуга возбуждается между деталью и ближай­ шим к ней электродом, после обгорания которого она последова­ тельно перемещается на другой электрод. Благодаря постоянному перемещению дуги резко уменьшается глубина проплавления ос­ новного металла и количество его в наплавленном слое, в резуль­ тате чего значительно повышается содержание в нем легирующих примесей. При этом уменьшается и зона термического влияния по сравнению с однозлектродной автоматической наплавкой под слоем флюса (рис. 86,а). Для многоэлектродной наплавки выпус­ каются головки типа А-482, А-475, А-513, А-511 и др.

При многоэлектродной наплавке используются те же материа­ лы, что и при одноэлектродной наплавке под флюсом.

191

Недостатком многоэлектродной наплавки является возможное прекращение подачи одного из электродов и необходимость оста­ новки при этом процесса наплавки.

Институтом электросварки им. Е. О. Патона разработан спо­ соб наплавки ленточным электродом (рис. 86,6), который свободен от этого недостатка. В качестве электрода в этом случае приме­ няют либо ленту из малоуглеродистой или легированной стали толщиной 0,8—1 мм и шириной до 100 мм, либо порошковую ленту, в сердечник которой введены измельченные ферросплавы,

ку заполняют смесью размолотых наполнителей, обеспечивающих легирование наплавочного металла

применяется для восстановления цилиндрических, плоских и слож­ ной конфигурации рабочих поверхностей деталей, наплавка кото­ рых затруднена либо из-за осыпания флюса с наплавляемой по­ верхности, либо малыми ее размерами и сложностью формы (ра­ бочие поверхности зубчатых колес, зубья реек ротора БТМ, вер­ тикальные поверхности и т. д.).

В сердечник порошковой проволоки, предназначенной для на­ плавки открытой дугой, вводятся компоненты, обеспечивающие

192

защиту дуги и сварочной ванны от атмосферного воздуха (иногда размельченный флюс).

Составы порошковых проволок, предназначенных для наплав­ ки деталей открытой дугой, приведены в табл. 40.

Применение этого способа наплавки обеспечивает получение наплавленного металла высокой износостойкости с высоким со­ держанием легирующих примесей (углерода до 1,5—2,0%, марган­ ца до 13—14%, хрома до 15—20%).

и при ручной электродуговой наплавке.

Наплавку изношенных деталей производят специальным сва­ рочным полуавтоматом А-765 или установками, в которых исполь­ зуется аппаратура шланговых полуавтоматов ПШ-5, ПШ-54,

ПДШМ-500 и др. (рис. 88).

Так как диаметр порошковой проволоки несколько больше (до 3,5 .иле), чем это предусмотрено техническими характеристиками полуавтоматов, необходимо переделывать ролики механизма по­ дачи, токоведущий наконечник и шланг.

Технические данные полуавтоматов, которые можно использо­ вать при наплавке под флюсом порошковой проволокой с внутрен­ ней защитой и в струе защитных газов, приведены в табл. 41.