Плазменно-дуговая наплавка

Способ основан на использовании в качестве источника тепло­ты плазменной дуги, для получения которой служат устройства, называемые плазмотронами (рис. 10).

Плазмотрон состоит из охлаждаемых водой катода и анода, смонтированных в рукоятке. Катод обычно изготовляют из вольф­рама или лантанированного вольфрама (вольфрамовые стержни с присадкой 1...2 % оксида лантана), анод (сопло) — из меди (водо-охлаждаемое сопло). Катод и анод изолированы друг от друга про­кладкой из изоляционного материала (асбеста).

Для получения плазменной струи между катодом и анодом воз­буждают электрическую дугу от источника постоянного напряже­ния 80... 100 В. Электрическая дуга, горящая между катодом и ано­дом, нагревает подаваемый в плазмотрон газ до температуры плазмы, т. е. до состояния электропроводности. В поток нагретого газа вводят материал для сварки и наплавки. Образующиеся расплав­ленные частицы материала выносятся потоком горячего газа из сопла и наносятся на поверхность изделия.

В качестве плазмообразующих газов используют аргон, азот, гелий и аргон-азотную смесь.

Область применения способа — нанесение тонкослойных по­крытий на нагруженные детали с малым износом. Плазменную наплавку применяют при восстановлении коленчатых, кулачко­вых и распределительных валов, валов турбокомпрессоров, осей, крестовин карданных шарниров и др.

При плазменной наплавке получают покрытия толщиной 0,2...6,5 мм и шириной 1,2...45 мм. Если наносят легкоплавкий материал, то возможно нанесение покрытия с проплавлением очень тонких поверхностных слоев без оплавления поверхности.

Термический КПД наплавки в 2...3 раза больше, чем при элек­тродуговом процессе. Производительность процесса 0,4...5,5 кг/ч. Производительность плазменно-порошковой наплавки аустенит-ных нержавеющих сталей не уступает производительности элект­родуговой наплавки.

Различают наплавку по винтовой линии с непрерывной пода­чей плазмотрона и широкослойную наплавку с его гармонически­ми колебаниями относительно оси вращающейся детали. Для на­несения покрытий толщиной более 4 мм применяют многослой­ную наплавку.

Материалы для плазменной наплавки разнообразны и вклю­чают железоуглеродистые высоколегированные сплавы, колмонои, стеллиты, инструментальные и быстрорежущие стали. Применяют прутки, проволоку, порошки и комбинации мате­риалов.

В ремонтной практике для получения износостойких по­крытий используют порошковые материалы ПР-Н73Х16СЗРЗ, 204 ПР-Н70Х17МС4Р4, Х5, ПР-Х4ГСР и порошковые смеси ПЖВ-1, 1ПР-М6ФЗ, ПР-Х18Н9.

Оптимальный размер частиц порошка 60... 100 мкм. Эффектив­нее подавать присадочный порошок вдоль оси плазменной струи (через отверстие анода, в этом случае полностью расплавляются кастицы размером 200...250 мкм и создаются наилучшие условия для расплавления и формирования покрытия.

Для плазменной наплавки применяют установки УД-417, УПН-303, УН-602, для сварки - УПС-301, УПС-403, УПС-804.

Сварка с использованием ультрозвука

Ультразвук — это волнообразно распространяющееся колеба­тельное движение частиц твердых тел, жидкостей и газов, проис­ходящее с частотой более 16...20 кГц.

Сущность процесса ультразвуковой сварки состоит в том, что при приложении колебаний высокой частоты к свариваемым деталям в них возникают касательные напряжения, вызываю­щие пластические деформации материала свариваемых поверх­ностей.

В результате механических колебаний в месте соединения ме­талла повышается температура, зависящая от свойств сваривае­мого материала. Эта температура способствует возникновению пластического состояния материалов и их соединению. В местах сварки образуются совместные кристаллы, обеспечивающие проч­ность сварного соединения. Длительность процесса сварки исчис­ляется для деталей малой толщины долями секунды.

Схема установки для получения точечных соединений ультра­звуком показана на рисунке 10. Вибратор 5, обмотка которого питается током высокой частоты, охлаждается водой. Вибрато служит для преобразования тока высокой частоты в механически колебания, которые передаются на волновод 4, являющийся одно временно усилителем-концентратором механических колебаний На конце волновода имеется выступ 3, который служит одним и электродов. При сварке деталь 2 зажимают между выступом 3 волновода и подвижным зажимом 7, через который передается на де таль необходимое для сварки давление. Сварка происходит в момент включения электрического тока высокой частоты на вибратора.

Способ применяют как для сварки двух листов малой толщины так и для пакетной сварки, сварки разнородных металлов (коррозионно-стойких сталей с алюминием, меди с алюминием и др.), дета лей малой и большой толщины, трудносвариваемых металлов (молибдена, вольфрама, тантала, циркония и др.), а также для сварю пластмасс. Прочность соединения, выполненного сваркой ультра звуком, превышает прочность соединения, полученного контакт­ной сваркой. При сварке сталей различных толщин ультразвуковые колебания вводят со стороны более тонкой детали.

Для выполнения сварки ультразвуком применяют установки УЗСМ-1, УТ-4, УЗТШ-1, МТУ-4 и др.