Механизированные способы наплавки и сварки Электродуговая наплавка и сварка под слоем флюса

Сущность процесса заключается в том, что в зону горения электрической дуги автоматически подается сухой гранулирован­ный флюс с размерами зерен 0,5...3,5 мм и электродная сплошная или порошковая проволока (лента).

Флюс при наплавке выполняет следующие функции: устойчивое горение дуги; защиту расплавленного металла от воз­действия кислорода и азота воздуха; очистку расплавленного ме­талла от включений и его раскисление; легирование необходимы­ми элементами металла шва; образование теплоизоляционного слоя, замедляющего процесс затвердевания металла; формирова­ние поверхности шва.

Деталь 5 устанавливают в патроне или центрах специально пе­реоборудованного токарного станка, а наплавочный аппарат — на его суппорте. Электродная проволока подается из кассеты кроли­ками подающего механизма наплавочного аппарата в зону горе­ния электрической дуги. Движение электрода вдоль сварочного шва обеспечивается вращением детали, а по длине наплавленной поверхности — продольным движением суппорта станка. Флюс в зону горения дуги поступает из бункера . Флюс насыпается сло­ем толщиной 10...40 мм. Под воздействием теплоты, выделяемой сварочной дугой, одновременно расплавляются электродная про­волока, поверхность детали и флюс (рис. 5).

В зоне наплавки сварочная дуга с каплями металла оказывается в объеме газов и паров, ограниченном жидкой оболочкой расплав­ленного флюса. Последний вследствие меньшей плотности всплы­вает на поверхность расплавленного металла шва, покрывает его плотным слоем и тем самым изолирует жидкий металл от кислоро­да и азота воздуха и способствует сохранению теплоты дуги.

По мере удаления сварочной дуги после затвердевания металла образуется наплавленный валик, покрытый шлаковой коркой и не- расплавившимся флюсом. Металл сварочного шва, полученного под флюсом, состоит из расплавленного присадочного (1/3) и переплав- ленного основного металла (2/3). Массы расплавленного флюса и присадочного металла примерно одинаковы. Остывшую шлаковую корку удаляют.

Плавленые флюсы подразделяют на виды в зависимости от массовой доли оксидов кремния и марганца. Марганцовистые флюсы содержат > 12 % МпО. Низкокремнистые флюсы включа­ют < 30 %, а высококремнистые > 30 % Si0₂.

Широко применяют в ремонте высококремнистые марганцо­вистые флюсы марок АН-348А и ОСЦ-45, которые имеют в своем составе 38...44 % оксида марганца, обеспечивают устойчивое горе­ние дуги, хорошее формирование сварочных валиков и небольшое количество пор в наплавленном металле. Низкокремнистые без­марганцовистые флюсы марок АН-20 и АН-30 уменьшают воз­можность появления горячих трещин и пор в наплавленном слое.

Флюсы АН-348А, ОСЦ-45, АН-8 при­меняют для наплавки деталей из углеродистых сталей, а флюсы АН-22, АН-26 — для наплавки деталей из легированных сталей.

Марку электродного материала, как и флюса, выбирают с уче­том требуемых физико-механических свойств наплавленного покрытия. Применяют следующие электродные материалы: про­волоку сплошного сечения (углеродистую Нп-30, Нп-50; леги­рованную Св-12Г2, Св-08Г2С; высоколегированную Св-20ХЗ, Нп-ЗОХВ) и порошковую (легированную, высоколегированную).

Качество наплавленного металла зависит от выбора режима процесса. Основные технологические параметры наплавки: со­став электродного материала и флюса, напряжение дуги, сила и полярность тока, скорость наплавки и подачи электродного ма­териала, шаг наплавки, смещение электрода с зенита, диаметр и вылет электрода.

Наиболее устойчивый режим наплавки обеспечивается при применении постоянного тока обратной полярности, т. е. на де­таль подается отрицательный потенциал (анод), а на электрод — положительный (катод). При наплавке постоянным током в ка­тодном пятне выделяется больше теплоты, чем в анодном. Поэто­му при прямой полярности тока меньше расплавляется основного металла, чем при обратной полярности. Это обусловливает умень­шение ширины шва и глубины проплавления при наплавке посто­янным током прямой полярности по сравнению с наплавкой на обратной полярности.

Для выполнения сварочно-наплавочных работ в качестве ис­точников питания применяют выпрямители ВС-300, ВДУ-504, ВС-600, ВДГ-301 и преобразователи ПСГ-500 с пологопадающей или жесткой внешней характеристикой. В роли вращателей дета­лей используют специальные установки (УД-133, УД-140, УД-143, УД-144, УД-209, УД-233, УД-299, УД-302, УД-651, ОКС-11200, ОКС-11236, ОКС-11238, ОКС-14408, ОКС-27432, 011-1-00 РД) либо списанные токарные или фрезерные станки. Для подачи проволоки применяют головки А-580М, ОКС-1252М, А-765, А-1197.

В качестве оборудования для электродуговой наплавки и свар­ки используют универсальные наплавочные станки У-651 и У-653.

Область применения механизированной наплавки под слоем флюса распространяется на восстановление деталей (диаметром более 50 мм) из углеродистых и низколегированных сталей, требу­ющих нанесения слоя толщиной более 2 мм с высокими требова­ниями к его физико-механическим свойствам. Наплавляют шейки валов, поверхности катков и роликов, направляющие станин и другие элементы.

Механизированная наплавка под слоем флюса обладает следу­ющими преимуществами:

повышением производительности труда в 6...8 раз по сравне­нию с ручной электродуговой наплавкой с одновременным сни­жением расхода электроэнергии в 2 раза за счет более высокого термического КПД;

высоким качеством наплавленного металла благодаря насыще­нию необходимыми легирующими элементами и рациональной организации тепловых процессов;

меньшим расходом присадочного материала в результате ис­ключения потерь на разбрызгивание, отсутствием огарков и уменьшением угара металла;

лучшими условиями труда наплавщиков за счет механизации процесса и отсутствия открытой дуги.

Недостатки процесса:

большое вложение теплоты в материал детали, что увеличивает зону термического влияния и изменяет результаты предыдущей термической обработки. После наплавки обычно требуется после­дующая термическая обработка, хотя применение керамического флюса ее исключает;

трудности удержания ванны расплавленного металла на поверх­ности цилиндрической детали и необходимость удаления шлако­вой корки. По первой причине детали диаметром менее 50 мм под слоем флюса не наплавляют;

уменьшение усталостной прочности деталей до 20...40 % за счет остаточных напряжений, пористости и структурной неоднород­ности;

появление при загрузке флюса в бункер и его просеивании после использования силикатной пыли, вредной для организма человека.