Файл: Задание 36. Наплавка дуговая, электрошлаковая, токами высокой частоты. Дуговая наплавка.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 151
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Студент:
Прикладная информатика
Задание 8.
36. Наплавка дуговая, электрошлаковая, токами высокой частоты.
Дуговая наплавка.
Ручную наплавку покрытыми электродами применяют в тех случаях, когда использование механизированных способов невозможно или нецелесообразно. Для получения минимальной глубины проплавления основного металла электрод наклоняют в сторону, обратную направлению наплавки. Ручную наплавку выполняют электродами диаметром 2—6 мм на постоянном токе 80—300 А обратной полярности (плюс на электроде) с производительностью 0,8—3 кг/ч.
При ручной наплавке требуются электросварщики наиболее высокой квалификации, так как процесс наплавки необходимо вести на минимально возможном токе и напряжении с целью уменьшения доли основного металла в наплавленном, но при этом должно обеспечиваться сплавление наплавленного и основного металлов. Главные параметры режима ручной наплавки — сила тока, напряжение на дуге и скорость наплавки. Тип электрода выбирают в зависимости от химического состава наплавляемого металла, а диаметр электрода — в зависимости от толщины и формы изделия, пространственного положения наплавляемой поверхности.
При установившемся процессе наплавки происходит равномерное плавление электрода под действием теплоты дуги. Однако не вся мощность дуги расходуется на плавление металла. Часть ее теряется на излучение, плавление покрытия и т.п. Существуют и потери расплавленного металла на угар, разбрызгивание и огарки, достигающие 30%.
Дуговая наплавка под флюсом — один из основных видов механизированной наплавки. Главными ее преимуществами являются непрерывность процесса, высокая производительность, незначительные потери электродного металла, отсутствие открытого излучения дуги, что значительно улучшает условия труда электросварщиков.
Коэффициент наплавки под флюсом почти равен коэффициенту расплавления, так как потери на разбрызгивание — не больше 1,5%. При использовании одной электродной проволоки коэффициент наплавки под флюсом колеблется в пределах 14—20 г/(А • ч) и может быть повышен за счет увеличенного вылета электрода. Общие потери при наплавке под флюсом не превышают 3%.
Наплавку под флюсом осуществляют полуавтоматическим и автоматическим способами. В первом случае механизировано лишь одно рабочее движение — подача электродной проволоки в зону дуги, а дугу по наплавляемой поверхности перемещают вручную. Во втором случае механизированы оба рабочих движения — подача электродной проволоки в зону дуги и движение ее по поверхности детали с заданной скоростью наплавки.
Наплавку самозащитными проволоками и лентами открытой дугой в атмосфере воздуха широко применяют в промышленности. В состав сердечника этих электродных материалов кроме порошков легирующих компонентов вводят газо- и шлакообразующие вещества, защищающие при наплавке ванну расплавленного металла от вредного воздействия воздуха. С целью повышения производительности процесса наплавку можно осуществлять одновременно несколькими проволоками или лентами. Например, при упрочнении конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей применяют двухдуговую наплавку порошковыми лентами с их поперечными колебаниями на всю ширину наплавляемой поверхности. Для наплавки самозащитными проволоками и лентами характерны повышенные световое излучение дуги, газовыделение и разбрызгивание.
Наплавка плавящимся электродом в защитном газе отличается от полуавтоматической и автоматической под флюсом тем, что в качестве защитной среды вместо флюса используются газы — инертные или углекислый. Из инертных газов наиболее широко применяется аргон — при наплавке высоколегированных хромоникелевых и коррозионностойких сталей, сплавов на основе меди и др., но чаще наплавку осуществляют плавящимся электродом в углекислом газе. Наплавку в защитных газах применяют в тех случаях, когда невозможна наплавка под флюсом в связи с затруднениями его подачи и удаления шлаковой корки, например при наплавке внутренних поверхностей глубоких отверстий или мелких деталей, а также при восстановлении и упрочнении деталей сложной формы.
Чтобы предотвратить окисление металла в процессе наплавки атомарным кислородом, образующимся из углекислого газа при его разложении, в электродные проволоки вводят элементы-раскисли- тели (титан, кремний, марганец углерод), активно соединяющиеся с кислородом. Для наплавки в углекислом газе обычно используют кремнемарганцевые проволоки, например Св-08Г2С, Св-10ХГ2С и др. Наплавку в защитных газах, как правило, ведут короткой дугой, на постоянном токе обратной полярности, используя источники питания (ИП) с жесткой внешней характеристикой. Защитный газ под избыточным давлением подается из сопла, расположенного конпентрично электроду.
К недостаткам этого процесса следует отнести открытое световое излучение дуги и повышенное разбрызгивание металла (5—10%).
Импульсно-дуговая наплавка плавящимся электродом расширяет технологические возможности наплавки в защитных газах. При этом процессе на основной сварочный ток непрерывно горящей дуги с помощью специального генератора накладываются кратковременные импульсы тока, которые ускоряют перенос капель металла, в результате чего их размер уменьшается. При наложении на дугу импульсов определенной энергии и частоты можно достичь мелкокапельного переноса металла с минимальным разбрызгиванием. Это позволяет осуществлять наплавку в вертикальном положении. Импульсно-дуговую наплавку ведут на постоянном токе обратной полярности, так как при наплавке на прямой полярности длина дуги увеличивается за счет более высокой скорости расплавления электрода и происходит повышенное разбрызгивание. Этот процесс не нашел широкого применения из-за ограниченного сочетания проволок и защитных газов, при которых возможен мелкокапельный перенос металла. В качестве защитных газов применяют аргон, гелий или их смеси с незначительным количеством С02, N2, 02.
Вибродуговая наплавка — прерывистый дуговой процесс, при котором электрод вибрирует вдоль своей оси, вызывая короткие замыкания в сварочной цепи и кратковременные периоды существования дуги. Подаваемая в зону наплавки проволока совершает при помощи электромагнитного или механического устройства возвратно-поступательные движения с частотой до 100 раз в секунду и размахом 0,5—3 мм. Суть этой наплавки состоит в следующем. К изделию и электроду подают напряжение от источника постоянного или переменного тока. В момент соприкосновения электрода с изделием происходит короткое замыкание электрической цепи, при котором ток мгновенно возрастает, и в месте контакта электрода с изделием образуется перемычка из жидкого металла. В следующий момент, когда электрод отходит от изделия, перемычка разрывается и возбуждается дуга. В момент горения дуги происходит плавление основного и электродного металлов и перенос жидкого электродного металла на изделие. Затем цикл, состоящий из короткого замыкания, дугового разряда и холостого хода, повторяется. Поскольку длительность существования дуги невелика и составляет 20% всего цикла, провар основного металла получается неглубоким с небольшой зоной термического влияния. Повышение стабильности процесса и снижение разбрызгивания металла достигаются наложением пульсирующего напряжения от специального тиристорного выпрямителя типа ВСС-1.
Вибродуговую наплавку осуществляют под флюсом, в различных газовых средах, но чаще всего — в водных растворах, например в растворе кальцинированной соды или 25%-м растворе технического глицерина в воде. Наличие жидкости обеспечивает высокую скорость охлаждения, что способствует уменьшению деформации детали, а также закалке наплавленного металла. Эти особенности процесса послужили основанием для его применения при наплавке деталей небольшого размера, износ которых составляет менее 1 мм. При силе тока 100—200 А, напряжении на дуге 18—25 В производительность процесса составляет 1—2 кг/ч.
Такую наплавку применяют для восстановления стальных и чугунных деталей, на которые наносят тонкие слои металла при минимальной деформации. Наплавляют также закаленные детали, после чего их твердость незначительно снижается. Износостойкую поверхность получают при наплавке высоколегированными проволоками. Потери электродного металла на угар и разбрызгивание составляют 11—30% при коэффициенте наплавки 8—10 г/(А • ч).
К недостаткам этого способа следует отнести часто возникающие дефекты в наплавленном металле в виде мелких газовых пор, трещинок, а также неравномерную его твердость.
Вибродуговая наплавка под пеной осуществляется с помощью ви- бродуговых установок, оснащенных пеногенератором. Подаваемая в зону дуги пена изолирует расплавленный металл от окружающего воздуха и способствует удержанию образующихся при наплавке газов. В результате в зоне наплавки создается газовая атмосфера с пониженной окислительной способностью. Этот процесс используют в основном для восстановления автотракторных деталей. Для наплавки применяют сварочную проволоку Св-08 диаметром 1,6—2 мм. Пену готовят на воде с добавками хозяйственного мыла и технического вазелина.
Электрошлаковая наплавка.
Электрошлаковая наплавка — процесс наплавки, при котором источником теплоты для плавления основного и присадочного металлов служит шлаковая ванна, разогреваемая проходящим через нее электрическим током. В пространстве, образованном плоскостью наплавляемого изделия и формирующим кристаллизатором, создается ванна расплавленного шлака, в которую подается электрод. Ток, проходя между электродом и изделием, нагревает шлаковую ванну до температуры свыше 2000°С, в результате чего электродный и основной металлы оплавляются, образуя металлическую ванну, при затвердевании которой создается наплавленный металл. Для осуществления такого процесса необходима довольно глубокая шлаковая ванна, получение которой проще всего при вертикальной наплавке.
Ряд особенностей электрошлаковой наплавки выгодно отличают ее от других способов наплавки: при установившемся электрошлаковом процессе разбрызгивание отсутствует, шлак надежно защищает жидкую металлическую ванну от вредного воздействия воздуха, расход флюса на образование шлаковой корки на поверхности наплавляемого металла не превышает 5% его массы. При электрошлаковой наплавке расход электроэнергии в 1,5—2 раза, а флюса — в 20 раз меньше, чем при дуговом процессе. При вертикальном положении наплавляемой поверхности облегчается всплывание газовых пузырьков, частиц шлака и удаление их из металла. Поэтому при электрошлаковой наплавке склонность к образованию пор и других неплотностей значительно ниже, чем при дуговой. Вследствие благоприятного направления роста кристаллов в наплавленном металле, полученном электрошлаковым способом, значительно снижается склонность к образованию кристаллизационных трещин. Этому также способствуют более низкие скорости нагрева и охлаждения околошовной зоны, кристаллизации ванны жидкого металла, чем при дуговой наплавке.
Для электрошлаковой наплавки могут быть применены ИП постоянного и переменного тока с жесткими внешними характеристиками.
Для получения наплавленного слоя шириной до 40 мм применяют одноэлектродную ЭШН. С увеличением ширины наплавки электроду придают колебательные движения параллельно наплавляемой поверхности либо увеличивают число электродов. Многоэлектродная ЭШН дает возможность в широких пределах легировать наплавляемый металл за счет использования электродных проволок различного химического состава.
При наплавке прямолинейных вертикальных поверхностей небольшой высоты (1,0—1,5 м) применяют пластинчатые электроды, что позволяет использовать такие материалы, как чугун, из которых нельзя или затруднительно изготовить проволоку.
Электрошлаковая наплавка плавящимся мундштуком объединяет способы наплавки проволочным и пластинчатым электродами. При этом способе электродные проволоки подаются через трубки или пазы в неподвижно установленной пластине (плавящемся мундштуке), служащей для направления электродных проволок и подвода к ним электрического тока. В процессе наплавки мундштук оплавляется в шлаковой ванне, образуя вместе с электродными проволоками наплавленный металл.
Электрошлаковая наплавка зернистым присадочным материалом возможна с расходуемым или нерасходуемым электродом. Подаваемые с заданной скоростью в шлаковую ванну электродные проволоки, плавясь, создают сплав- связку, образующую матрицу (основу) наплавляемого металла. В процессе наплавки дозированно подают зернистый присадочный материал, например карбиды вольфрама, который в шлаковой ванне поверхностно очищается, нагревается и, не сплавляясь, внедряется в металлическую ванну, образуя износостойкий композиционный сплав.
При электрошлаковой наплавке зернистым присадочным материалом с нерасходуемым электродом последний служит для подвода тока к шлаковой ванне. Зернистый присадочный материал подают в шлаковую ванну, требуемая температура которой обеспечивается проходящим через нее током; сила тока зависит от сечения нерасходуемого электрода. Плавясь в шлаковой ванне, зернистый присадочный материал каплями стекает на оплавленную поверхность изделия, создавая металлическую ванну, которая, затвердевая, образует наплавленный металл.
Электродные ленты с зазором, устанавливаемым с помощью клина, подают к основному металлу. Посредством двух воронок флюс с избытком подают на каждую ленту. Между лентами и основным металлом возбуждают электрическую дугу, под действием теплоты которой флюс плавится, создавая шлаковую ванну. В связи с тем, что в зазор между лентами холодный флюс почти не попадает, жидкий шлак разогревается, шунтирует ток дуги и наступает электрошлаковый процесс. Под действием сжимающих сил, оказываемых электрическим током (пинч-эффект), жидкий шлак в зазоре между лентами поднимается над поверхностью основного металла на 20—30 мм, создавая устойчивую шлаковую ванну. Электродный металл плавится в шлаковой ванне и в виде мелких капель стекает на основной металл, сплавляясь с ним и образуя наплавленный металл. Стабильный электрошлаковый процесс получают при зазоре между лентами 0,1 — 1 ширины ленты и при использовании низкокремниевых флюсов (АН-26п и 48-ОФ-Ю). Наплавка лентами размером 60 х 0,8 мм (/= 1600 А; 11= 32—34 В) обеспечивает производительность процесса свыше 40 кг/ч при доле основного металла 5—8%.