Сварка и наплавка
Сварка и наплавка являются наиболее распространенными технологическими способам применяемыми в ремонтном производстве при восстановлении деталей. Так, детали автомобиля такие как, рама, элементы коробки передач, рулевого управления, передних и задних мостов, кузова, кабины и др., как правило, восстанавливаются сваркой электрической дугой. Ее применяют при устранении трещин, сколов, изломов, пробоин и т.д. Для получения высокого качества ремонтируемых деталей необходимо знать важное свойство материалов, из которых они изготовлены, – свариваемость. Свариваемость – это совокупность технологических характеристик, которые позволяют обеспечить надежное, равнопрочное с основным металлом сварное соединение, без трещин в металле шва и околошевной зоны. Свариваемость зависит от физико-химических свойств свариваемых металлов, способа и режима сварки, составов присадочного материала, флюса, покрытия электрода, защитного газа и др. Лучшей свариваемостью обладают малоуглеродистые стали, а сварка чугуна и алюминиевых сплавов требуют применения особых технологических приемов. При сварке соединяемые металлы и присадочный материал должны быть либо идентичны по химическому составу, либо должны обладать одинаковой основой и обеспечивать полную металлургическую совместимость.
При устранении трещин деталей применяется сварка электродуговая, порошковой проволокой, под флюсом и в углекислом газе. Перед заваркой с целью исключения развития трещины ее концы просверливают сверлом диаметром 3…4 мм. Кромки трещины разделывают под углом 120…140º, получая, таким образом, V-образную сквозную канавку шириной более 3 мм. Зазор между завариваемыми кромками по дну канавки должен быть около 1 мм. Это делается для того, чтобы сварной шов наиболее полно связывал разделенные трещиной части детали (рис.60). Кроме того, целесообразность такой операции объясняется тем, что при попытке заварить глухую трещину она «газит», т.е. выходящие из глубины трещины газы разрывают расплавленный металл сварочного шва. Заварку трещин и других подобных дефектов рекомендуется производить в полувертикальном положении, ведя процесс снизу вверх в направлении выхода дефекта, заполняя при этом все сечение разделки. Качество сварочного шва зависит не только от способа сварки, но и от химического состава основного металла. Для чугуна, например, оно зависит от концентрации углерода и кремния, оказывающих влияние на графитизацию и, следовательно, препятствующих отбеливанию чугуна. Отбеливание чугуна происходит при быстром охлаждении наплавленного металла и выгорании кремния. В таких условиях углерод не успевает выделиться в виде графита и остается в химически связанном состоянии в виде цементита. Сварочный шов получается очень твердым и хрупким с большими остаточными напряжениями, которые могут привести к трещинам, как самого шва, так и околошевной зоны. С тем, чтобы уменьшить уровень остаточных напряжений сварку трещины производят по схеме. Для этого место сварки разбивают на участки и сваривают их в определенной последовательности, обеспечивающей образование минимальных остаточных напряжений. В большинстве случаев для корпусных, чугунных деталей сварку применяют только с целью обеспечения герметичности. Более того, если трещины проходят через зоны детали, которые подвержены воздействию внешних нагрузок, то такие детали не восстанавливаются.
Рис. 60. Схема заварки трещины в корпусной детали
При газовой заварке трещины в качестве присадочного материала могут использоваться специальные чугунные прутки. Перед заваркой корпусная деталь должна быть нагрета до температуры 600..650 º С, а при заварке трещины накрыта специальных защитным кожухом, оставляющим только небольшое окно для доступа к месту сварки. Это позволяет предотвратить образование трещин и появление закалочных структур в околошовной зоне. Такая горячая сварка чугуна может обеспечить прочность шва, равноценную прочности основного металла, но достигается это применением трудоемкого,
процесса и обычно используется только в специализированных ремонтных предприятиях.
Электродуговая сварка чугуна производится специальными электродами, содержащими медь или никель, на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде минус на детали). Заварку трещины проводят короткими участками, которые сразу же проковывают молотком для снятия остаточных напряжений. Глубокие трещины могут быть заварены тонкими стальными электродами или специальной проволокой ПАНЧ-11 по методу отжигающих валиков, при котором швы прокладываются вдоль трещины по ее разделанным кромкам с последующим смыканием. При этом на конечном этапе происходит сваривание, по сути, не чугунных, а стальных поверхностей (рис. 61).
Рис. 61. Заварка чугунной трещины методом отжигающих валиков (цифрами условно показана последовательность наложения валиков)
При таком способе заварки каждый последующий валик, воздействуя термически на предыдущий валик, уменьшает его твердость и снимает остаточные напряжения в шве, обеспечивая надежное устранение трещины чугунной корпусной детали.
Трудность сваривания алюминия и его сплавов обусловлена следующими факторами:
1. Образованием на поверхности сварочной ванны тугоплавкой окисной пленки Al2O3, которая не дает возможность вступить расплавленному присадочному материалу в контакт с основным. Расплавленный присадочный материал, тоже имеющий твердую окисную пленку, свертывается в шарик и скатывается.
2. Высокой вероятностью проваливания под действием собственного веса свариваемого металла в связи с низкой прочностью алюминия при высоких температурах.
3. Образованием пор и раковин в металле шва вследствие выделения из расплавленного металла водорода, который при быстром охлаждении металла не успевает покинуть сварочную ванну.
4. Повышенной склонностью металла шва к возникновению трещин вследствие образования грубой столбчатой структуры металла шва и выделением по границам зерен легкоплавких эвтектик. Отрицательное значение имеет и большая усадка расплавленного металла (7 %), приводящая к возникновению больших остаточных напряжений и, следовательно, к значительному короблению ремонтируемого сваркой изделия.
Для получения качественного шва при сварке алюминиевых сплавов, прежде всего, необходимо удалить окисную пленку на поверхностях соединяемых кромок и присадочной проволоки. Это достигается так называемым катодным распылением в атмосфере инертного газа – аргона или растворением во флюсе, содержащем фториды щелочных металлов, например, криолита Na3AlF3 превращающего окись алюминия в легкоплавкое комплексное соединение – шлак. Наряду с растворением Al2O3 криолит изменяет поверхностное натяжение металла, способствуя образованию мелкокапельного переноса присадочного металла. Остатки флюса и шлака, являющиеся едкими щелочами, вызывают коррозию алюминия. Поэтому при использовании фторидов щелочных металлов в виде флюса при газовой сварке или электродных покрытий при ручной дуговой сварке остатки флюсов и шлаков после сварки следует смыть горячей водой. Кроме того, необходимо проводить предварительный и сопутствующий нагревы до температуры 150...250 °С, это позволит замедлить кристаллизацию металла сварочной ванны. В результате выделение водорода из растворенного металла происходит более полно и пористость снижается. Особенно целесообразно такой сопутствующий подогрев применять при сварке корпусных деталей автомобиля и тем самым повышать качество сварного соединения.
Алюминий и его сплавы можно сваривать разными способами, а именно в среде инертного газа неплавящимся электродом или плавящимся электродом на основе алюминия, электродом с покрытием, кислородно-ацетиленовым пламенем с применением флюсов.
Наиболее надежным способом восстановления алюминиевых деталей является применение аргонно-дуговой сварки. При аргонно-дуговой сварке соединяемые кромки детали и присадочный материал нагреваются теплом электрической дуги, образующейся между вольфрамовым электродом и деталью. При этом из сопла наконечника горелки непрерывно подается аргон, который, окружая дугу, создает сосредоточенный нагрев, а также предохраняет расплавленный металл шва от вредного влияния кислорода и азота воздуха. В результате этого условия плавления металла улучшаются, качество шва получается высоким, коробление почти отсутствует. При аргонно-дуговой сварке отпадает необходимость применения электродных покрытий и флюсов.
Кроме обеспечения высокого качества шва, аргонно-дуговая сварка обеспечить высокую производительность процесса и возможность сварки тонкостенных конструкций. Наряду с перечисленными достоинствами аргонно-дуговая сварка имеет значительные недостатки, к которым в первую очередь относится дороговизна этого процесса. Стоимость аргонно-дуговой сварки примерно в три раза превышает стоимость кислородно-ацетиленовой.
Устранение пробоин осуществляют ацетилено-кислородной сваркой с использованием специального флюса, который вступает в реакцию с окислами алюминия и образует легкие шлаки, всплывающие из расплавленного металла. В качестве присадочного материала используют специальные прутки или куски алюминия, которые используют предотвращения вытекания расплавленного металла. При этом участок пробоины герметизируют асбестовой подкладкой (рис. 62).
Рис. 62. Восстановление корпуса с пробоиной газовой сваркой
Сварку начинают с прогрева до 250…300 ºС прилегающих к пробоине участков корпусной детали и удерживаемого клещами куска присадочного материала. Далее кромки пробоины посыпают флюсом, окунают во флюс присадочный материал и начинают сплавлять его с кромками пробоины. После заполнения всей пробоины металлом производят медленное охлаждение, что исключает образование пор в расплавленном металле. После сварки деталь очищают от шлака и промывают горячей водой от остатков неиспользованного флюса.
Наплавку используют в основном при восстановлении линейных изношенных размеров путем нанесения металлических валиков на поверхности деталей. Она позволяет получать на поверхности деталей слой необходимой толщины и нужного химического состава, высокой твердости и износостойкости.
При ремонте, в том числе, автомобильных деталей широкое распространение получила наплавка тел вращения. Ручная или полуавтоматическая наплавка таких тел ведется отдельными валиками вдоль образующей или круговым валиком. При механизированной наплавке тела вращения наплавку следует производить по винтовой линии или кольцевыми валиками с прерывистым смещением на шаг. С успехом может быть использована и широкослойная наплавка ленточным электродом, особенно для наплавки деталей больших диаметров. В некоторых случаях, например, при наплавке кулачков распределительного вала, целесообразно применять поперечные колебания электродов.
Наплавка тел вращения затрудняется, главным образом, опасностью стекания расплавленного металла, причем тем большей, чем меньше диаметр детали. Стекание жидкого металла предотвращается смещением электрода относительно оси изделия против направления вращения детали на 10…50 мм. Это позволяет осуществить плавление металла, когда наплавляемое место находится в зените вращающейся детали и при дальнейшем перемещении этого места наплавленный металл успевает кристаллизоваться. При наплавке одним электродом скорость вращения детали в зависимости от диаметра детали составляет 10...60 м/ч. Чем меньше диаметр детали, тем меньше должна быть окружная скорость. Механизированная наплавка деталей диаметром менее 40 м нецелесообразна из-за стекания жидкого металла.
В общем объеме работ по восстановлению деталей на ремонтных предприятиях различные способы восстановления составляют, %:наплавка под слоем флюса 32; вибродуговая наплавка 12; наплавка в среде углекислого газа 20; наплавка порошковой проволокой без флюсовой или газовой защиты 10; плазменная наплавка 1,5; электроконтактное напекание 6; гальванические способы 5; электромеханическая обработка 1; электрошлаковая наплавка 1,5; заливка деталей жидким металлом 2; восстановление деталей полимерами 5; другие способы 5.
В ремонтной практике широко используется автоматическая наплавка под слоем флюса. Наплавочное оборудование устанавливается на суппорте токарного станка, а наплавляемая деталь - в патроне станка. При вращении специальным приводом катушки с проволокой она подается через мундштук и бункер с порошкообразным флюсом к наплавляемой поверхности детали. В качестве источника питания используют преобразователи и выпрямители с жесткой вольтамперной характеристикой. Возникающая в контакте проволоки с деталью электрическая дуга горит под слоем флюса, состоящего из отдельных мелких крупиц (зерен) (рис. 63). Под действием высокой температуры часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку, которая надежно защищает расплавленный металл от действия кислорода и азота. Суппорт с наплавочной головкой перемещается вдоль детали с необходимой подачей, образующей спираль примыкающих друг к другу наплавленных валиков. По мере перемещения дуги жидкий металл твердеет вместе с флюсом, образуя на наплавленной поверхности ломкую, шлаковую корку. Флюс, который не расплавился, может быть снова использован.
Автоматическая наплавка эффективна в тех случаях, когда нужно наплавить слой толщиной более 3 мм.
Износостойкость наплавленного металла зависит от химического состава электродной проволоки, флюсов, режимов наплавки, зависящих, в том числе от последующей термической обработки. На глубину проплавления оказывает влияние относительное размещение электрода и детали. В практике применяют наплавку углом вперед, при которой глубина проплавления меньше, при наплавке углом назад. Глубина проплавления также уменьшается с увеличением вылета электрода.
Для наплавки низкоуглеродистых и низколегированных сталей используют проволоку из низкоуглеродистых (Св-08, Св-08А), марганцовистых (Св-08Г, Св-08ГА) и кремниймарганцовистых (Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС) сталей.
Стали с большим содержанием углерода наплавляют проволокой Нп-65Г, Нп-80, Нп-30ХГСА, Нп-40Х13 (ГОСТ 10543-82). Флюсы подразделяют на плавленые, керамические и флюсы-смеси.
Плавленные флюсы АН-348А, АН-60, ОСУ-45, АН-20, АН-28 содержат стабилизирующие и шлакообразующие элементы, но в состав этих флюсов не входят легирующие добавки, что не способствует повышению прочности и износостойкости наплавленного металла.
Керамические флюсы АНК-18, АНК-19, ЖСН-1, кроме стабилизирующих и шлакообразующих элементов, содержат легирующие добавки- ферросплавы, которые при наплавке малоуглеродистой проволокой обеспечивают высокую твердость и износостойкость наплавленного металла.
Флюсы-смеси состоят из флюса АН-348А с добавлением феррохрома, ферромарганца и графита. Смесь расстилают слоем 15-20 мм на листе, сушат 15-20 мин при температуре 100- 120°С, а затем просеивают через сито №16 и высушивают при температуре 150-200°С в течение 3-4 часа. Смешивая агломерат с флюсом в необходимом соотношении, получают легирующий флюс, применение которого позволяет получать наплавленный слой однородного химического состава, высокой твердости и износостойкости.
Наплавка под слоем флюса может использоваться не только для цилиндрических тел вращения. Например, при наплавке шлицов рабочий ход наплавочной головки осуществляется поступательным перемещением вдоль вала.
Преимущества наплавки под слоем флюса
хорошая «проплавляемость» металла восстанавливаемой детали и смешение с металлом наплавляемой проволоки;
высокая производительность процесса;
возможность введения в наплавляемый слой легирующих добавок не только в составе металла проволоки, но и в составе флюса;
наплавка не сопровождается световыми излучениями, присущими электродуговой сварке (из-под слоя флюса лишь изредка выскакивают искорки), что позволяет вести процесс в производственном корпусе без особой защиты от излучений.
Недостатки метода:
высокий нагрев наплавляемой детали, что меняет ее изначальную термообработку и может приводить к короблению;
невозможность наплавки деталей, диаметр которых менее 40 мм из-за стекания наплавленного слоя и интенсивного ссыпания флюса с поверхности детали.
Рис. 63. Схема наплавки под слоем флюса
Другим методом восстановления изношенных деталей является вибродуговая наплавка. Установка представляет собой источник постоянного тока с жесткой внешней характеристикой (сварочный трансформатор с индуктивным дросселем или специальный генератор), мундштук для подачи сварочной проволоки, который может совершать колебательные движения (в качестве привода обычно используют электромагнит, запитываемый переменным током частотой 50 Гц), и систему подачи охлаждающей жидкости в зону наплавки (рис. 64). Охлаждающая жидкость (4-6 %-ный раствор кальцинированной соды в воде) защищает металл от окисления. К наплавляемой поверхности детали, которая вращается в центрах токарного станка, роликами подающего механизма из кассеты через вибрирующий мундштук подается электродная проволока. При этом под действием вибратора происходит периодическое замыкание и размыкание находящихся под напряжением электрода и наплавляемой детали. Вибрация мундштука вместе с проволокой происходит с частотой 110 Гц и амплитудой колебания до 4 мм (практически 1,8-3,2 мм). Благодаря вибрациям процесс наплавки может быть осуществлен при низком напряжении (12-18 В).
Каждый цикл вибрации электрода включает в себя четыре последовательно протекающих процесса: короткое замыкание, отрыв электрода от детали, электрический разряд, холостой ход. При коротком замыкании ток быстро возрастает до максимального значения, а напряжение трансформатора падает - происходит приварка конца проволоки к детали. При отрыве разогретой проволоки она на некотором удалении от конца утоньшается и обрывается, оставляя на поверхности частицу приваренного металла. В момент отрыва электрода напряжение трансформатора за счет самоиндукции увеличивается и возникает кратковременный электродуговой разряд с выделением большого количества тепла, оплавляющего приваренную частицу электрода на поверхности детали. По мере отхода электрода от детали электрическая дуга исчезает и наступает период холостого хода. Далее электрод опять приближается к детали и замыкается с ней. При относительном перемещении наплавочной головки и детали, каждая частица электрода приваривается на новое место, в том числе и на ранее приваренные частицы. Процесс наплавки происходит без существенного разогрева детали, поскольку зона наплавки обильно поливается охлаждающей жидкостью.
Рис. 64 Схема вибродуговой наплавки
Высокое качество наплавки получают при токе обратной полярности (плюс на электроде, минус на детали), шаге наплавки 2,3-2,8 мм/об и угле подвода проволоки к детали 15-30°. Скорость подачи электрода не должна превышать 1,65 м/мин, скорость наплавки-0,5-0,65 м/мин; толщина наплавленного слоя, при которой обеспечивается надежное сплавление-2,5 мм.
Структура и твердость наплавленного слоя зависят от химического состава электродной проволоки и количества охлаждающей жидкости. При наплавке проволокой Нп-80 (с содержанием углерода 0,75-0,85%) валик в охлаждающей жидкости закаливается до высокой твердости и частично отпускается. Образуя этим неоднородную структуру от мартенсита закалки до троостосорбита отпуска с твердостью 26-55 HRCЭ. При наплавке низкоуглеродистой проволокой Св-08 получают твердость поверхности наплавки 14-19 HRCЭ. Основным показателем прочности наплавленной детали является сопротивление усталости, которое в основном зависит от трёх параметров: количества охлаждающей жидкости, подаваемой в зону наплавки, шага и скорости наплавки.
Для комбинированной наплавки под слоем флюса вибрирующим электродом можно применять головки ОКС-1252 и ОКС-6569. При применении электродной проволоки марки Нп-80 и флюса АН-348А твердость наплавленного слоя составляет 36-38 HRCЭ. Для увеличения твердости наплавленного слоя до 52-54 HRCЭ к флюсу АН-348А добавляют по 2% феррохрома и серебристого графита.
Оптимальный режим наплавки: напряжение 28-30 В; сила тока 70-75 А (диаметр проволоки 1,6 мм); скорость подачи проволоки 1,3 м/мин; скорость наплавки 0,5-0,6 м/мин; амплитуда вибрации 1,8-2 мм.
Преимущества вибродуговой наплавки:
процесс происходит без существенного нагрева детали, она не коробится, результаты термообработки детали не меняются;
наплавленный слой имеет пористую структуру и хорошо удерживает смазку в процессе эксплуатации восстановленной детали в режиме масляного голодания;
Недостатки вибродуговой наплавки:
снижение до 40% усталостной прочности восстановленной детали за счет того, что локальные зоны приваривания частиц металла могут выступать в роли концентраторов напряжений. Этот показатель можно улучшить термообработкой. При нагреве наплавленной детали до 150-200°С усадка уменьшается на 15-20% и на столько же повышается сопротивление усталости; при нагреве до 800-900°С (нормализация)- на 35-45%. Нормализация с последующей закалкой ТВЧ повышает сопротивление усталости до 80% (по сравнению с сопротивлением усталости новой детали);
при значительных нагрузках на восстановленную поверхность может происходить отшелушивание поверхности.
Вибродуговая наплавка наиболее успешно применяется для восстановления изношенных мест валов в сопряжении с манжетами уплотнений, а также с подшипниками скольжения.
Наплавка в среде углекислого газа в значительной степени отличается от других способов восстановления деталей- не нужно ни флюсов, ни электродных покрытий. Дуга между электродом и наплавляемым изделием горит в струе газа, вытесняющего воздух из плавильного пространства и защищающего расплавленный металл от воздействия кислорода и азота.
Автоматическая наплавка в среде углекислого газа имеет следующие преимущества: при наплавке отсутствуют вредные выделения и шлаковые корки; открытая дуга дает возможность наблюдать и корректировать процесс, проводить наплавку при любом пространственном положении наплавляемой плоскости, механизировать наплавку, выполняемую на мелких деталях (валах диаметром 10 мм и более).
Для наплавки применяют следующее оборудование: наплавочные головки АБС, А-384, А-409, А-580, ОКС-1252М; источники питания ВС-200, ВСУ-300, ВС-400, ПСГ-350, АЗД-7,5/30; подогреватели газа; осушитель, заполненный силикагелем КСМ крупностью 2,8-7 мм; редукторы-расходомеры ДРЗ-1-5-7, или ротаметры РС-3, РС-3А, РКС-65, или кислородный редуктор РК-53Б.
При наплавке используют материалы: электродную проволоку Св-12ГС, Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12Х13, Св-06Х19Н9Т, Св-18ХМА, Нп-30ХГСА; порошковую проволоку ПП-Р18Т, ПП-Р19Т, ПП-4Х28Г и др., подаваемую из кассеты в плавильную зону через мундштук с наконечником.
Углекислый газ из баллона по рукаву через сопло, внутри которого находится наконечник, подается между концом электродной проволоки и наплавляемым изделием к дуге, окружает дугу со всех сторон и вытесняет воздух из плавильного пространства. Наплавку в среде углекислого газа выполняют на постоянном токе обратной полярности. Тип и марку электрода выбирают в зависимости от материала восстанавливаемой детали и требуемых физико-механических свойств наплавленного металла. Скорость подачи проволоки зависит от силы тока, устанавливаемой с таким расчетом, чтобы в процессе наплавки не было коротких замыканий и обрывов дуги. Скорость наплавки устанавливают в зависимости от толщины наплавляемого металла и качества формирования наплавленного слоя. Наплавку валиков осуществляют с шагом 2,5-3,3 мм. Каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 его ширины.
Твердость наплавленного металла в зависимости от марки и типа электродной проволоки 200-300 НВ.
Расход углекислого газа зависит от диаметра электродной проволоки. На расход газа оказывают также влияние скорость наплавки, конфигурация изделия, наличие движения воздуха. Источники питания дуги должны иметь жесткую внешнюю характеристику и скорость нарастания силы тока короткого замыкания 70-110 кА/с.
Большими технологическими возможностями при восстановлении деталей широкой номенклатуры в условиях ремонтного производства обладает дуговая наплавка с газопламенной защитой. Способ позволяет наплавлять на детали плотные слои, применяя доступные и относительно дешевые углеродистые проволоки. Металл, наплавленный высокоуглеродистыми проволоками на стальные детали, хорошо воспринимает закалку. Можно также наплавлять стальной низкоуглеродистой проволокой на чугунные детали. Наплавленный слой в этом случае обладает хорошей обрабатываемостью.
Особенностью способа является то, что защитные газы в сварочную зону подаются двумя концентричными потоками: в наружном потоке- природный газ (ГОСТ 5542-78) или пропан-бутановую смесь (ГОСТ 20447-80) и во внутреннем потоке- кислород (ГОСТ 5583-78). При этом природный газ и продукты его сгорания защищают сварочную зону от проникновения азота из воздуха. Однако углеводородный газ вызывает при сварке обильную пористость. Вредное влияние газа на плотность наплавленного металла подавляется кислородом, который подается узким внутренним потоком в зону дуги. По выходе из горелки газ сгорает, образуя пламя. Таким образом, дуга горит в факеле газокислородного пламени.
Для наплавки с газопламенной защитой применяется двухсопловая горелка конструкции ВНИИВИД и УФ ЦОКПТБ «Ремдеталь». Газовую горелку крепят к мундштуку таким образом, чтобы ось её совпадала с концом электрода на расстоянии от наконечника, равном вылету электрода.
Для защиты от перегрева в процессе наплавки газовая горелка и головка мундштука снабжены рубашками водяного охлаждения, которые включаются последовательно в систему питания водой.
Наплавку выполняют на наплавочных установках УД-209, У-653 или созданной на базе токарного станка, а также наплавочного станков. Для создания газопламенной защиты установку оснащают горелкой, системой питания горелки газами и системой охлаждения горелки и наплавляемой детали. Для питания дуги применяют источники с пологопадающей или жесткой характеристикой: ВС-600, ВДУ-505, ВДУ-50, ВДУ-601, ПСГ0500 и др. «Плюс» источника питания подключают к горелке.
Плотные слои на стальные и чугунные детали наплавляют различными стальными, сварочными и наплавочными проволоками, такими, как, например Св-08, Св-08ГА, Св-08Г2С, Нп-30ХГСА, или углеродистыми и низколегированными проволоками, например из стали 08кп, 10, 20, 45, 65Г, 80 и др. Присутствие раскислителей в составе проволоки не обязательно. Наиболее целесообразно большинство стальных деталей наплавлять пружинной проволокой II класса (ГОСТ 9378-75). Могут применяться и другие проволоки, содержащие до 0,7% углерода и легированные до 1% марганца.
Для наплавки чугунных деталей применяют сварочные проволоки Св-08 и Св-08А или низкоуглеродистые проволоки из сталей 08кп и 10. Можно применять другие проволоки, близкие по составам к указанным ранее.
Принудительное охлаждение детали позволяет сохранять удовлетворительное формирование слоя при наплавке с использованием тока большой силы, чем при наплавке в углекислом газе. Благодаря этому по сравнению с наплавкой в среде углекислого газа можно наплавлять детали меньшего диаметра, не опасаясь их перегрева, применять проволоки больших диаметров и более производительно вести процесс. Совмещая процесс наплавки с интенсивным охлаждением наплавленного металла струей охлаждающей жидкости (4%-ный раствором кальцинированной соды или водой), при наплавке пружинной проволокой II класса можно получить наплавленные слои с твердостью 56-64 HRCЭ.
Восстановление изношенных валов посредством электроконтактной наплавки осуществляется в соответствии с принципиальной схемой, показанной на рис. 65. Установка содержит блок питания, применяемый для обычной контактной сварки, и оснастку из двух медных роликов с устройствами для их упругого поджима к вращающемуся валу. В процессе восстановления изношенного вала на него навивается стальная проволока или лента, периодическими импульсами тока привариваемая к валу. Для уменьшения нагрева детали и улучшения закалки привариваемого слоя в зону сварки подают охлаждающую жидкость. Способ восстановления деталей контактными электроимпульсными покрытием широко применяют для восстановления посадочных мест под подшипники в корпусных деталях и валах, а также резьбовых частей валов. Для восстановления и упрочнения деталей перспективной является приварка к изношенным поверхностям порошковых твердых сплавов.
При контактной сварке металл прогревается на малую глубину, что обеспечивает неизменность его химического состава и отпадает необходимость в применении флюсов и защитных газов.
Чтобы изготовить электроды, применяют специальные медные сплавы БрХ1, БрВНТ1,9 и др.
Установка 011-1-02М работает в полуавтоматическом режиме и позволяет восстанавливать детали диаметром 20-250 и длиной до 1250 мм. За один проход может быть приварен слой толщиной 0,15-1,5 мм. Частота вращения шпинделя 0-20 об/мин, скорость рабочего перемещения сварочной головки 0,000075-0,075 м/с, производительность 60-80 см2/мин, максимальная потребляемая мощность 75 кВт.
Рис. 65. Схема электроконтактной наплавки
Преимущества электроконтактной наплавки:
высокая производительность при наплавке слоя 1,5… 2,0 мм;
благоприятные санитарно-производственные условия.
малый нагрев детали.
Недостатки электроконтактной наплавки:
некоторое снижение усталостной прочности детали;
неоднородность свойств по участкам получаемой поверхности.
До настоящего времени электроконтактная наплавка при восстановлении деталей автомобилей находит ограниченное применение из-за недостаточно отработанной конструкции технологического оборудования.