книги из ГПНТБ / Технология ремонта танков [учебник]

Разработанная Институтом электросварки им. Е. О. Патона АН УССР автоматическая наплавка ленточным электродом (рис. 129,6) обладает следующими преимуществами: дает возмож­ ность наплавлять металл ровным тонким (до 2 мм) слоем на широ­ кую поверхность при малой глубине проплавления металла дета­ ли; обеспечивает надежное сцепление наплавленного металла с основным. Производительность наплавки при этом способе значи­ тельно выше, чем при одноэлектродном. На танкоремонтных пред­ приятиях данный способ можно применять для наплавки катков по ободу.

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ НАПЛАВКА СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ОТКЫТОЙ ДУГОЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГОСЯ ФЛЮСА

В процессе автоматической наплавки под слоем флюса деталей малого диаметра затрудняется удержание слоя флюса на поверх­ ности детали. Этот недостаток устраняется при использовании на­ магничивающегося флюса. Электродуговая полуавтоматическая наплавка открытой дугой с применением намагничивающегося флю­ са предложена в 1950 году А. И. Ходжаевым. Способ основан на способности флюса, содержащего ферромагнитные компоненты (железный порошок и ферросплавы), намагничиваться и притяги­ ваться к голой проволоке магнитным полем, которое образуется при прохождении по проволоке сварочного тока (рис. 130). Флюс вместе с проволокой подается в зону наплавки. Следовательно, процесс наплавки происходит при открытой дуге и подобен электродуговой наплавке электродами с толстой качественной обмазкой. Для дозирования флюса применяют специальную насадку. Толщи­ на слоя флюса определяется зазором между проволокой и отвер­ стием во втулке. В периоды, когда сварка не производится, флюс в насадке удерживается постоянным магнитом. Эту деталь изготов­ ляют из жаростойкого материала альниси или магнико, сохраняю­ щих магнитные свойства при повышении температуры до 700°С.

Этот способ позволяет наплавлять поверхности сложной конфи­ гурации без специальных флюсоудерживающих устройств. Откры­ тая дуга облегчает наблюдение за процессом формирования вали­ ка и поэтому имеется возможность своевременно устранять воз­ можные дефекты наплавки. Кроме того, возможна наплавка метал­ ла на строго ограниченные по размерам поверхности деталей. При­ менение во флюсе железного порошка увеличивает эффективность использования тепловой энергии дуги, вследствие чего производи­ тельность процесса на 20—25% выше, чем при автоматической на­ плавке под слоем флюса. Следующим преимуществом этого способа наплавки является уменьшение доли основного металла в наплав­ ленном слое за счет увеличения количества металла электрода.

Для легирования наплавленного металла применяют специаль­ ные керамические флюсы с добавкой железного порошка. Намагни-

228

чивающиеся флюсы обладают теми же преимуществами и недостат­ ками, которые присущи керамическим флюсам.

Исследованиями, проводившимися в Военной академии броне­ танковых войск, установлено, что для наплавки шеек балансиров танков, изготовленных из стали 45ХН (285—320 НВ), целесообраз­ но применять проволоку Св-08 и намагничивающийся флюс А-124

19; ферромарганец — 5; ферросилиций — 8 ; ферротитан — 5; ферро­ хром— 3 и железный порошок — 20. Состав увлажняется жидким стеклом (удельный вес 1,3) в количестве 15% к общему весу по­ рошка. Грануляция флюса не более 1 мм. При диаметре электрод­ ной проволоки 2 мм, рекомендуется следующий режим наплавки: ток 260 а\ напряжение 26 в; скорость наплавки 18 м/ч и скорость продольной подачи электрода 8 мм/об.

На качество формирования валика существенное влияние ока­ зывают положение электрода относительно наплавляемой поверх­ ности, диаметр калибрующего отверстия и внутренний диаметр кольцевого магнита. Оптимальный угол наклона электрода равен 75°; смещение электрода относительно оси симметрии наплавляе­ мой поверхности рекомендуется 15—20 мм. Диаметр калибрующего отверстия насадка должен быть 7 мм, а внутренний диаметр коль­ цевого магнита — 10 мм.

229

ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ ПОЛУАВТСШАТИЧЕСКАЯ НАПЛАВКА СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ В СРЕДЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

За последние годы нашими учеными и специалистами в области сварки металлов разработаны новые способы электродуговой свар­ ки деталей в среде защитных газов. Так, например, в ЦНИИТМАШе разработан способ сварки плавящимися электродами в сре­ де углекислого газа, который применяется для углеродистых и малолегнрованных сталей.

При этом способе электрическая дуга и расплавленная ванноч­ ка металла изолированы от воздуха потоком углекислого газа (98% СОг и не Ьолее 2% примесей — 0 2 и Н2). Чтобы обеспечить качественный шов углекислоту очищают от влаги.

Сварка в среде углекислого газа обладает рядом существенных преимуществ. Основным из них является повышенная производи­ тельность по сравнению с автоматической сваркой. Коэффициент наплавки при сварке под защитой углекислого газа несколько больше, чем при автоматической сварке. Это объясняется отсутст­ вием потерь тепла на плавление флюса.

Вследствие отсутствия затрат на приобретение флюса и даль­ нейшую его переработку сварка в среде углекислого газа экономич­ нее автоматической под слоем флюса. Этот способ обладает значи­ тельными технологическими преимуществами: можно наблюдать за процессом наплавки; возможно наложение многослойных вали­ ков без прекращения процесса для удаления шлаков.

Особенностью металлургического процесса при наплавке в сре­ де углекислого газа является повышенная пористость шва. Глав­ ной причиной образования пор служит окись углерода, которая об­ разуется в сварочной ванночке в результате восстановления окиси железа углеродом или вследствие диссоциации углекислого газа, под воздействием высокой температуры сварочной дуги

2С 02 -*■ 2СО + 0 ;.

Возможность образования пор в результате выделения окиси углерода предупреждают путем введения в сварочную ванночку кремния. Для этого применяется электродная проволока с содер­ жанием кремния 0,8— 1 ,1 %.

Для питания сварочной дуги рекомендуется постоянный ток об­ ратной полярности. При наплавке переменным током открытой ду­ гой формирование валика хуже, так как процесс сварки протекает не стабильно.

Держатель полуавтомата заменяют специальной газовой горел­ кой (рис. 131), корпус которой охлаждается водой или защитным газом. Для нормальной подачи газа в зону сварки его подогревают в электрическом подогревателе. Углекислоту от влаги очищают во. влагоотделителе, наполненном селикагелем.

230

При диаметре электродной проволоки 1,6—2,0 мм принимают следующий режим наплавки: ток 160—350 а; напряжение дуги 24— 30 в; расход газа 750—1000 л]\ч\ расход охлаждающей воды 30 л/ч; скорость наплавки 16— 18 м/ч.

Автоматическая виброконтактная наплавка стальных деталей

Сущность процесса виброконтактной наплавки заключается в пе­ риодическом замыкании и размыкании, находящейся под током электродной проволоки с поверхностью детали. При этом происходит перенос металла электрода на деталь.

В течение каждого периода наблюдается короткое замыкание, электрический разряд и холостой ход.

231

В момент короткого замыкания электрода и детали через кон­ такт проходит мощный (до 400 а/мм2) импульс тока. Под действием импульса тока происходит контактная сварка (рис. 132). Вследст­ вие того, что масса детали относительно велика и тепло быстро от­ водится, металл в зоне контакта затвердевает. Под действием джоулевого тепла наблюдается нагрев сварочной проволоки до вы­ сокой температуры на некотором удалении от места контакта. При размыкании электродная проволока обрывается в месте наиболь­ шего нагрева. В момент обрыва проволоки за счет энергии магнит­ ного поля образуются экстратоки и поэтому резко увеличивается

напряжение в цепи и плотность тока. В промежутке между деталью и электродом возникает кратковременный (импульсный) разряд. Под действием электрического разряда наплавленный на поверх­ ности детали кусок электродной проволоки интенсивно плавится. Пс мере отвода электрода от детали ток в цепи падает, электриче­ ский разряд прекращается и наступает период холостого хода.

Впроцессе виброконтактной наплавки для охлаждения детали

кместу контакта подается непрерывная струя охлаждающей жид­ кости. •

Для виброконтактной наплавки характерно использование низковольтного постоянного тока. В качестве источника тока при­ меняют гальванический генератор типа НД или два селеновых вы­ прямителя ВСГ-3, соединенных последовательно. При такой элект­ рической схеме (при напряжении 12—14 в) разряд по плотности тока и времени близок к искровому.

Вследствие малого индуктивного сопротивления в сварочной це­ пи запас энергии магнитного поля невелик и поэтому между элек­ тродами наблюдается затухающий электрический разряд. При общей продолжительности цикла вибрации, равной 0,01 сек, дли­ тельность короткого замыкания составляет 2,5- 1 0 ~ 3 сек\ длитель-

232

дость разряда равна 5- 10 ~Асек. Остальное время (60—70%) идет на холостой ход.

Для уменьшения периода холостого хода в электрическую схе­ му включают большое индуктивное сопротивление (пять-шесть витков катушки дросселя сварочного трансформатора). Вследствие большой индуктивности в сварочной цепи в периоды замыкания электродной проволоки возрастает запас энергии магнитного поля; при отрыве электрода увеличивается длительность (устойчивость) разряда. В период разряда выделяется 82—94,3% тепловой энер­ гии; коэффициент полезного действия цикла равен 0,92.

На рис. 133 показана принципиальная схема установки для виброконтактной наплавки, состоящая из автоматической виброконтактной головки, источника питания и насоса.

Автоматическая виброконтактная головка предназначена для подачи электродной проволоки и отрыва ее от детали. Подающий механизм головки состоит из роликов, редуктора и электродвига­ теля. Вибрация электрода производится посредством электромаг­ нитного вибратора. Из кассеты проволока подающим механизмом направляется в отверстие рычага вибратора. Вибратор состоит из электромагнита, сердечник которого связан с качающимся рыча­ гом. К короткому плечу рычага прикреплена трубка, через кото­ рую проволоке сообщается колебательное движение. Для более

233

стабильной работы вибратор снабжен пружинами. Амплитуда ко­ лебания трубки вибратора регулируется натяжением пружин.

Установка питается постоянным током низкого напряжения от генератора марки НД 500/1000. В качестве индуктивного сопро­ тивления в сварочную цепь последовательно включен дроссель сва­ рочного трансформатора РСТ-24 или РСТ-34.

Охлаждающая жидкость в зону наплавки подается насосом. Для закрепления и вращения детали, а также для закрепления ч подачи сварочной головки используется токарный станок. Автома­ тическая виброконтактная головка закрепляется на суппорте то­ карного станка на изолирующей текстолитовой шайбе. Сварочный ток к обрабатываемой детали подводится посредством токоподво­ дящего устройства, для чего на шпиндель токарного станка на­ прессовывается медное кольцо, а к станине привертывается травер­ са со щеткодержателем и щеткой.

За последние годы разработаны различные конструкции авто­ матических виброконтактных головок, отличающихся конструкцией вибраторов. Кроме электромагнитных вибраторов, применяют ме­ ханические (кривошипные и эксцентриковые) приспособления, обе­ спечивающие электроду колебательное движение.

В ремонтных частях и на заводах применяют универсальную, малогабаритную головку (рис. 134) конструкции инженера А. М. Балабанова.

Вследствие того, что при виброкоитактной наплавке использует­ ся кратковременный электрический импульс и в зону наплавки по­ дается охлаждающая жидкость, деталь на этом участке нагревает­ ся лишь до 60—80°С; зона термического влияния практически от­ сутствует. Поэтому в металле не наблюдаются структурные превра­ щения, а деталь не подвергается деформации.

Виброконтактную наплавку широко применяют для восстанов­ ления стальных деталей с малыми износами. Практически целесо­ образно наплавлять слой металла толщиной 0,9—1,5 мм.

Качество (химический состав, твердость, прочность сцепления п плотность) металла, наплавленного виброконтактным способом, за­ висит от химического состава наплавочной проволоки, электриче­ ских параметров процесса, скорости подачи электродной проволо­ ки, величины продольной подачи электрода, положения электрода относительно детали и интенсивности охлаждения детали.

Выбор проволоки. Химический состав и твердость наплавленного слоя металла обеспечиваются составом электродной проволоки. При виброкоитактной наплавке легирующие компоненты электродной проволоки выгорают незначительно и поэтому коэффициент перехо­ да углерода и марганца в наращиваемый металл составляет 60— 70%.

При использовании малоуглеродистой проволоки Св-08 твердость наплавленного металла составляет 200—275НВ.

234

Для получения металла твердостью до 40—50 HRC применяют проволоку Р-1, ПК или ОВС. Твердость 20—40 HRC обеспечивается при использовании проволоки ЗОХГСА.

Наплавку производят электродной проволокой диаметром от

1,5 до 2,5 мм.

Припуск на механическую обработку слоя при виброконтактной наплавке составляет 0,2—0,3 от общей толщины нанесенного слоя.

Выбор электрических параметров процесса. На качество наплав­ ленного металла и на прочность его сцепления с основным метал­ лом существенное влияние оказывает полярность тока.

Рекомендуется наплавку производить постоянным током обрат­ ной полярности. При прямой полярности металл электродной про­ волоки плохо сцепляется с металлом детали. Это объясняется ма­ лым запасом тепловой энергии разряда, поэтому необходимо обес­ печить концентрацию большей части тепловой энергии на конце проволоки.

Исследованиями установлено, что при виброконтактной наплав­ ке более целесообразно использовать напряжение в пределах 1 2 - 19 в. Повышать напряжение более 19 в нежелательно, потому что металл интенсивно окисляется и выгорают легирующие примеси. Кроме того, увеличивается разбрызгивание металла. Шов получает­ ся пористый; увеличиваются потери электродной проволоки. Повы­ шенные напряжения вызывает также нагрев детали; увеличивается зона термического влияния. В результате местного перегрева ме­ талла возможна деформация детали малого диаметра и образова­ ние микротрещин в наплавленном слое.

Уменьшать напряжение также нежелательно, так как понижает­ ся производительность процесса и ухудшается процесс формирова­ ния валика.

При виброконтактной наплавке деталей практически применяют следующий режим: напряжение— 12—18 е; величина тока — 100— 200 а\ индуктивное сопротивление — пять-шесть витков катушки дросселя сварочного трансформатора.

Скорость наплавки и подачи проволоки. По толщине наращивае­ мого слоя металла определяется скорость наплавки и скорость по­ дачи электродной проволоки (рис. 135).

Тонкие слои металла лучше наращивать при скоростях подачи электродной проволоки порядка 30—40 м/ч, а толстые слои следует наносить при скоростях до 65—70 м/ч.

При скоростях подачи менее указанных на наращиваемой по­ верхности получаются пропуски и проплавленные углубления. При больших скоростях наплавленный слой имеет значительную шеро­ ховатость; увеличиваются потери электродного металла на угар и разбрызгивание. Кроме того, проволока не оплавляется и ухудшает­ ся прочность сцепления наплавленного металла с основным.

Величину продольной подачи автоматической головки устанав­ ливают в зависимости от скорости наплавки и скорости подачи электродной проволоки в пределах от 1,25 до 3,0 мм на один оборот

Д23б