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: 152
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Наплавка токами высокой частоты.
Наплавка токами высокой частоты (индукционная наплавка) — это наплавка, при которой расплавление основного и присадочного металлов производят за счет теплового действия индуктируемого тока. Для нагрева над изделием размещают индуктор, представляющий собой один или несколько витков медной трубки или шины. По индуктору протекает ток высокой частоты, создающий переменное магнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в поверхностном слое детали, что, в свою очередь, вызывает оплавление этого слоя и расплавление присадочного материала. С увеличением частоты тока глубина проплавления уменьшается. Основные преимущества индукционной наплавки — возможность получения минимального проплавления и высокая производительность процесса.
Индукционную наплавку твердым присадочным металлом применяют в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении.
При этом способе на предварительно очищенную поверхность детали помещают необходимую массу порошка наплавляемого сплава и легкоплавкого флюса. При расплавлении основного металла, порошка и флюса в результате индукционного нагрева образуется общая ванна, на поверхность которой поднимается жидкий флюс, обеспечивающий надежную защиту. По мере затвердевания сварочной ванны формируется наплавляемый металл.
Для наплавки внутренних поверхностей цилиндрических деталей (зеркала гильз цилиндров, матриц пресс-форм, втулок поршневых насосов и т.п.) применяют центробежную индукционную наплавку. Во внутреннюю полость вращающейся вокруг горизонтальной оси детали помещают наплавочную шихту и с помощью индукционного нагрева осуществляют наплавку слоя толщиной 0,5—4 мм.
Индукционную наплавку жидким присадочным металлом применяют для упрочнения катков тракторов и бил углеразмольных мельниц, дисков борон и лап культиваторов, при получении биметаллических заготовок для прессования пальцев траков гусеничных машин и т.д. При этом способе на заранее нагретую и офлюсованную заготовку подают жидкий присадочный металл, напаиваемый на подготовленную таким образом поверхность. Предварительный нагрев детали осуществляют либо индукционным способом, либо в шлаковой ванне. Жидкий присадочный металл получают в индукционных печах.
Индукционная наплавка с частичным оплавлением (армирование) заключается в следующем. Наплавляемую поверхность и присадочный металл, служащий сплавом-связкой, оплавляют и в жидкую ванну вводят тугоплавкий зернистый материал, например релит. После кристаллизации ванны образуется композиционный сплав,
состоящий из матрицы, армированной неоплавившимися твердыми частицами.
Композиционные сплавы, армированные релитом (пвсевдосплавы на основе карбидов вольфрама), обладают наибольшей износостойкостью и обеспечивают высокие эксплуатационные характеристики восстановленных деталей. Их применяют для наплавки шарошек буровых долот, толкателей клапанов двигателей и других деталей.
Несмотря на то, что при наплавке применяются различные способы защиты жидкого металла, полностью изолировать его от воздуха не удается. Кроме того, некоторые средства защиты вступают во взаимодействие с металлом, в результате чего могут образовываться поры, неметаллические включения и иные дефекты.
Технология наплавки должна обеспечивать заданные свойства наплавленного металла, отсутствие в нем недопустимых дефектов и работоспособность упрочняемого изделия в целом. Это достигается выбором присадочного материала, способа, режима, техники наплавки и термообработки. При решении технологических вопросов учитывают материал наплавляемого изделия, его массу, форму и условия работы.
37. Напыление материалов.
Напыление как процесс нанесения покрытий заключается в нагреве материала, его диспергировании (дроблении), переносе движущейся средой, ударе о восстанавливаемую поверхность или покрытие, деформировании и закреплении.
Напыляемый материал нагревается за счет теплообмена с высокотемпературной средой (продуктами горения, электрической дугой, плазмой) или прохождения вихревых токов. В ряде случаев материал дробится за счет своего плавления. Частицы его разгоняются и переносятся струей движущегося газа, достигают поверхности детали в пластическом состоянии, имея большой запас кинетической и тепловой энергии, ударяются о поверхность, деформируются и закрепляются на ней, расходуя накопленную энергию
Восстанавливаемая поверхность во время напыления находится в твердом состоянии, температура ее достигает только 150...200 оС, поэтому деформация детали практически отсутствует.
Нагрев материала и его пребывание в ряде случаев в окислительной воздушной среде или в продуктах сгорания приводят к изменению химического состава и структуры материала покрытия. Оксидные пленки между покрытием и основой, слоями покрытия и отдельными частицами препятствуют образованию прочных связей между этими фрагментами. Пластическое деформирование частиц при ударах о подложку и между собой придает им расплющенную форму, обеспечивает наклеп материала, изменение текстуры и частичное разрушение оксидной пленки. Микроструктура напыленного покрытия выявляет его слоистое строение с оксидными пленками между соединенными частицами. Существует переходная зона между покрытием и основным металлом.
В качестве материалов для напыления покрытий используют проволоку, порошки или шнуры из различных материалов. Оптимальная толщина покрытий составляет 0,1... 1,0 мм.
В зависимости от вида источника тепловой энергии, затрачиваемой на нагрев и дробления напыляемого материала, различают основные виды напыления: электродуговое, газопламенное, детонационное и плазменное.
Напыление применяют для восстановления, упрочнения и коррозионной защиты поверхностей деталей.
Напыление материала - производительный и сравнительно простой процесс, обеспечивающий высокую износостойкость покрытий, возможность регулирования в широких пределах их химического и фазового состава. Возможно нанесение покрытий практически любой толщины из металлов и их сплавов, оксидов, карбидов, нитридов и пластмасс и на различные материалы (в том числе на неметаллы). Напыление не снижает усталостную прочность деталей.
Недостатки процесса: сложность подготовки поверхности к нанесению покрытия; невысокая адгезионная и когезионная прочность покрытий по сравнению с прочностью монолитного материала, повышенное выгорание легирующих элементов и потери материала; выделение аэрозолей напыляемого материала и вредных газов, повышенный уровень шума, наличие электромагнитных и ультрафиолетовых излучений.
Электродуговое напыление. Сущность его состоит в плавлении металлических проволок электрической дугой, зажженной между ними, продувании через электрическую дугу струи сжатого газа, сдувании расплавленного металла и переносе его в виде частиц на восстанавливаемую поверхность.
Преимущества электродугового напыления: процесс имеет наибольшую производительность (до 50 кг/ч) их всех видов напыления; высокий термический кпд; возможность получения покрытий с высокой адгезионной и когезионной прочностью и низкой пористостью. Затраты на нанесение 1 кг покрытия в два раза ниже, чем при электродуговой наплавке.
Сжатый воздух
Недостатки процесса сводятся к следующему. Интенсивное взаимодействие частиц с газовой средой приводит к насыщению покрытия кислородом и азотом, а также к повышенному содержанию оксидов. Необходимость применения только токопроводящих напыляемых материалов ограничивает возможность способа. Значительное выгорание легирующих элементов, содержащихся в стальных проволоках, при электродуговом напылении сужает область его применения.
Применяют ручное и механизированное напыление. В первом случае технологические перемещения аппарата производят вручную. Механизированные установки имеют устройства для перемещения распылителей относительно напыляемой поверхности.
Частицы металла будущего покрытия при электродуговом напылении могут быть защищены от кислорода и азота воздуха стенкой продуктов сгорания газообразного или жидкого топлива или вдуванием пропана или природного газа, или паров бензина в зону горения дуги. Жидкий металл в последнем случае распыляют не струей сжатого воздуха, а продуктами сгорания, разогретыми до температуры 1800...2100 оС.
Активированное электродуговое напыление заключается в распылении металла и его защите от влияния воздуха продуктами сгорания углеводородного топлива. Этот вид напыления целесообразно применять при восстановлении деталей, работающих в условиях граничной смазки. Применяют проволочные материалы - Нп-65Г, Нп-40Х13, Св-08Г2С. Повышение твердости покрытия является следствием науглероживания материала.
Газопламенное напыление. Сущность заключается в нагреве напыляемого материала газовым пламенем и нанесении его на восстанавливаемую поверхность струей сжатого газа. В качестве основного материала применяют порошки, проволоки и шнуры. Газопламенное напыление -один из немногих процессов, с помощью которого наносят покрытия из шнуров.
В зависимости от наличия и времени оплавления покрытий различают три вида газопламенного напыления: без оплавления, с одновременным оплавлением (в литературе называют газопорошковой наплавкой) и с последующим оплавлением.
Первый вид напыления применяют для восстановления деталей, не испытывающих деформаций и знакопеременных нагрузок, рабочая температура которых < 350 оС. Способ применяют при восстановлении наружных и внутренних цилиндрических поверхностей подвижных и неподвижных соединений при невысоких требованиях к прочности соединения с основным материалом.
Газопламенное напыление с одновременным оплавлением покрытия применяют для восстановления деталей из стали и чугуна при износе на сторону 1,3... 1,8 мм.
Последующее оплавление покрытий толщиной 0,5... 1,3 мм выполняют газо-кислородным пламенем, в индукторе или другим источником тепла. Процесс применяют при восстановлении наружных и внутренних цилиндрических поверхностей подвижных и неподвижных соединений при повышенных требованиях к износостойкости и прочности соединения с основным материалом.
Активирование газопламенного напыления обеспечивают интенсивным смешением рабочих газов, а также эффективным теплообменом между пламенем и материалом.
Для газопламенного напыления выпускается много образцов горелок и оборудования. По мощности пламени газовые горелки подразделяются на: очень малой (до 60 л/ч), малой (от 60 до 700 л/ч), средней (от 700 до 2500 л/ч) и большой мощности (свыше 2500 л/ч), а по степени механизации - на ручные и машинные. В зависимости от способа подачи горючего газа горелки делят на инжекторные и безинжекторные.
Применение электродугового и газопламенного напыления проволочными материалами эффективно для деталей (коленчатых валов, осей, вкладышей подшипников скольжения, направляющих), работающих в трущихся сопряжениях, и при восстановлении поверхностей отверстий под подшипники.
Плазменное напыление. Основано на использовании энергии плазменной струи как для нагрева, так и для переноса частиц металла. Плазменную струю получают путем продувания плазмообразующего газа сквозь электрическую дугу и его обжатия стенками медного водоохлаждаемого сопла. В качестве плазмообразующих газов используют аргон, гелий, азот, водород и их смеси.
Микроплазменное напыление применяют при восстановлении участков деталей с размерами 5... 10 мм с целью уменьшения потерь напыляемого материала. Используют плазмотроны малой мощности (до 2...2,5 кВт), генерирующие квазиламинарную плазменную струю при силе тока 10...60 А.
Детонационное напыление. При этом виде напыления наносимые частицы приобретают энергию во время горения и перемещения ацетилено-кислородной смеси в стволе пушки. Детонация - особый вид горения газообразного топлива. Она возникает в начальный период горения смеси и распространяется в трубе со скоростью 2000...3000 м/с. Температура горения смеси при детонационном напылении достигает 5200 оС, а развиваемое давление - сотен МПа. Упрочняющая обработка покрытий:
Упрочнение напыленных покрытий включает механическую, термическую и комбинированную обработку.
Высокотемпературное уплотнение покрытий заключается в приложении давления в процессе локального нагрева. Такое уплотнение позволяет назначать меньшие припуски под механическую обработку покрытий. Увеличение усилия обработки и температуры подогрева положительно влияют на структуру покрытия: трещины и поры уменьшаются или исчезают вообще.
Химико-термическая обработка покрытий (спекание) заключается в том, что детали с покрытиями помещают в печь с атмосферой, содержащей И2 и C, и выдерживают при заданной температуре.