1. Від чого залежать властивості наплавленного металу.

Необхідні властивості наплавленого металу залежать від його хімічного складу, який у свою чергу, визначається складом основного металу та додаткового металу у відсотках їх участі в утворенні шва. Вплив розбавлення шарів основним металом тим менше, чим менший відсоток основного металу у формуванні шару (γ_о). Тому, якщо потрібно мати в наплавленому шарі склад максимально наближений до складу наплавляє мого металу необхідно наближатися до мінімального проплавлення основного металу тобто зменшити γ_о.

При багатошаровому наплавленні склад кожного шару різний, як різним є відсоток участі основного металу в наплавленому. Якщо при наплавленні 1-го шару основний метал безпосередньо приймає участь у формуванні шва, то 2-го і далі він приймає побічну участь. Відсоток участі основного металу у формуванні наплавленого металу залежить як від прийнятого способу, так і від режиму наплавлення.

Різні дугові методи наплавлення відрізняються один від одного тепловою підготовкою основного та наплавляє мого металів. Наприклад, при плазмовому наплавленні з струмопровідним електродом, тепло вкладення відбувається у присадковий дріт, основний метал нагрівається застигаючими потоками плазми дуги та теплотою перегрітого металу, що наплавляється.

Так при автоматичному наплавленні під шаром флюсу γ_о = 0,27…0,60; при ручному дуговому наплавленні покритим електродом γ_о= 0,25…0,40; автоматичне наплавлення під шаром флюсу з присадковим дротом γ_о = 0,17…0,2; автоматичне наплавлення під шаром флюсу зі стрічковим електродом γ_о = 0,1…0,16; плазмовий потік із струмопровідним дротом γ_о = 0,04…0,07.

При використанні дуги прямої дії, коли на основному металі утворюється катодна або анодна пляма, обмежити відсоток основного металу значно важче і особливо коли збільшується густина струму на електроді, або зменшити діаметр плавленого електроду. Знизити відсоток розплавленого основного металу у цьому випадку можна якщо використовувати стрічковий електрод, дуга переміщується по торцю стрічки з одного боку до іншого. Порошкова стрічка має більший електричний опір і меншу теплопровідність.

При ручному дуговому наплавленні покритими електродами , а особливо механізованими способами відсоток основного металу у наплавленому шарі γ_о не може бути менш як 0,2, тому що виникає загроза не проплавлення. При збільшенні товщини деталі підсилюється тепловідвід і зменшується проплавлення основного металу.

Лекція 4

1. Особливості техніки та технології наплавки.

Технологічні прийоми та режими дугової наплавки залежать від форми і розмірів деталей. При цьому необхідно враховувати розбавлення наплавленного металу основним і його необхідно обмежувати. Це досягається перекриттям валиків при наплавленні і особливо першого шару. Так при накладанні першого шару без перекриття (m/b →1) (рис.1 а) доля основного металу в наплавленному складає γ =0,65, тому цей метод найбільш розповсюджений при наплавленні.

Перекриттям валиків при наплавленні досягають максилальну продуктивність і економічність процесу наплавки, але все залежить від форми та розмірів деталі. При цьому необхідно враховувати розбавлення наплавленного металу осовним і долю основного металу треба обмежувати. Цього можно досягти вибором перекриття валиків при наплавленні і осбливо першого шару.

а) без перекриття б) з перекриттям

При накладанні першого шару без перекриття ( m/b  1) доля основного металу складає  _о= 0,65, а при перекритті по ширині m/b = 0,46  _о= 0,45, тому цей метод найбільш розповсюджений при наплавленні.

При ручному дуговому наплавлені m/b ≈ 0,35; при автоматичному наплавленні під шаром флюсу m/b ≈ 0,4...0,5. Збільшення m/b може призвести до підсилення форми валика та непровару місця переходу від одного валика до другого. Величина m/b може бути значно зменшена при використанні стрічкових електродів , або декількох плавких електродів, які забезпечать за один прохід широкий наплавлений шар. При наплавленні також необхідно наближатися щоб припуск на механічну обробку не перебільшив 1,5...2 мм і після наплавки поверхня була б достатньо рівною без значних напливів та провалів між валиками.

У цілому наплавка потребує відпрацювання техніки та технології, режимів, різних для вирішення конкретних задач.

. Проаналізуйте як обрати при наплавленні зміщення електроду з зеніту?

Циліндричні поверхні наплавляють по гвинтовій лінії з заданим перекриттям попереднього валика. Якість формування наплавленого металу залежить від режиму роботи і діаметра деталей.

Велике значення для забезпечення гарного формування має правильний вибір зміщення електроду 2 (рис.2.2,а ) із зеніту 1, тобто відстань від зеніту наплавляємої циліндричної поверхні до осі електроду. Якщо електрод зміщений в бік, протилежний обертанню виробу (рис. 2.2, а), то метал стікає під електрод. Тоді глибина проплавлення зменшується, ширина валика збільшується. При дуже великому зміщенні може відбуватися стікання металу ванни перед електродом і внаслідок цього отримання непровару. У випадку розташування електроду в зеніті (рис.2.2, б) режим наплавлення обмежується можливістю стікання металу ванни в бік обертання виробу внаслідок витіснення його тиском дуги на похилу поверхню.

Рисунок 2.2. Вплив величини зміщення електроду із зеніту на формування валика наплавленого металу (напрямок обертання зазначений стрілкою)

Зміщення електроду в сторону обертання виробу (рис. 2.2, в) приводить до зниження рівня рідкого металу в кратері і збільшення глибини проплавлення.

Наплавлений метал стікає в сторону обертання, і формується більш вузький валик з підрізами.

Для кращого утримання металу ванни електрод зміщують із зеніту (крапки, що знаходиться над вертикальною віссю) виробу в сторону, протилежну напрямкові обертання, на величину а, що залежить від режиму наплавлення, діаметра виробу і флюсу . Величину а можна визначити по формуванню валиків.

При наплавленні циліндричних деталей велике значення має вибір зміщення електродів з зеніту.

Якщо електрод зміщено у бік , протилежний обертанню деталі, то метал тече під електрод тоді глибина проплавлення зменшується, ширина валика збільшується. При дуже великому зміщенні може відбуватися стікання металу ванни попереду електродів і як наслідок може відбуватися не сплавлення. У випадку розташування електродів у зеніті режим наплавки обмежується можливістю стікання металу ванни в бік обертання деталі внаслідок витискання його тиском дуги на похилу поверхню. Зміщення електродів у бік обертання деталі призводить до зниження рівня рідкого металу у кратері і збільшенню глибини проплавлення. Наплавлений метал стікає у бік обертання і формується більш вузький валик з підрізами.

Від чого залежить хімічний склад наплавленого шару?

При наплавленні плавким або неплавким електродом з присадковим матеріалом, метал шва являє собою сплав основного та додаткового ( електродного або присадкового) металів. Склад шва визначається долями участі основного і наплавленного металів, від режиму наплавки, склада використовуємого флюсу, активності захисного газу. Доля участі електродного металу при одношаровій наплавці і визначається за співвідношенням площі проплавлення основного металу F₀ до площі всього валика F_n:

;

де F - площа, що утворюється плавленням електрода.

Величина  коливається в широких межах. У звичайних умовах вона дорівнює 0.6-0.65. При наплавленні глибокий провар непотрібний, тому застосовують різні технологічні прийоми, які дозволяють знизити глибину провару .

Різниця між фактичним складом шва, визначеним за допомогою хімічного аналізу і розрахунковим складом дає змогу судити про ступень переходу того або іншого елемента у метал шва у процесі наплавлення. Знаючі кількість елементу, що переходить при наплавленні можна керувати ходом металургійних процесів, правильно обрати присадкові матеріали і режими наплавлення для отримання швів з необхідним хімічним складом та властивостями.

При використанні дуги прямої дії, коли на основному металі утворюється катодна або анодна пляма, обмежити відсоток основного металу значно важче і особливо коли збільшується густина струму на електроді, або зменшити діаметр плавленого електроду. Знизити відсоток розплавленого основного металу у цьому випадку можна якщо використовувати стрічковий електрод, дуга переміщується по торцю стрічки з одного боку до іншого. Порошкова стрічка має більший електричний опір і меншу теплопровідність.

При ручному дуговому наплавленні покритими електродами , а особливо механізованими способами відсоток основного металу у наплавленому шарі γ_о не може бути менш як 0,2, тому що виникає загроза не проплавлення. При збільшенні товщини деталі підсилюється тепловідвід і зменшується проплавлення основного металу.