Файл: Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального.pdf

Для восстановления деталей типа валов, работающих при нормальных условиях, рекомендуются электроды 03Н 400, обеспечивающих твердость НВ 375—425 без термической об- работки.
Наплавка деталей, работающих при коррозионном изна- шивании, выполняется электродами ЦН-6М, химический со- став наплавленного металла 08×I7 Н8 С6 Г или ЦН-5 (24×12).
Для деталей, работающих в условиях абразивного изно- са, рекомендуются электроды Т-590 (Э-320×25 С2ГР).
Режимы наплавки указываются на пачках электродов.
Для наплавки могут применяться и сварочные электро- ды, но механические свойства наплавленного металла низ- кие.
Наплавка плоских поверхностей выполняется в наклон- ном положении способом сверху вниз.
Наплавка цилиндрических поверхностей выполняется по винтовой линии или продольными валиками. Порядок на- ложения швов приводится на рис. 167.
Рис. 167. Порядок наложения швов при наплавке деталей цилинд-
рической формы
377

Автоматическая наплавка под флюсом рекомендуется при большом объеме ремонтных работ.
Сущность процесса наплавки состоит в том, что дуга го- рит под слоем флюса. Под действием тепла дуги расплавля- ются электродная проволока, основной металл и часть флю- са. Расплавленный металл электрода переносится на основ- ной, образуя слой наплавленного металла. Перенос проис- ходит в зоне расплавленного флюса, который надежно за- щищает жидкий металл от контакта с воздухом.
По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс затвердевает, образует шлаковую корку, легко отделяющу- юся от металла наплавки. Неизрасходованная часть флюса собирается и возвращается в дальнейшем для наплавки.
Процесс наплавки осуществляется с помощью наплавоч- ных установок, конструкция которых зависит от конфигура- ций наплавляемых деталей. При ремонте автомобиля чаще всего встречаются детали цилиндрической формы типа ва- лов. Для восстановления размеров таких деталей промыш- ленностью выпускается наплавочная установка типа А-580 М, которая легко монтируется на месте резцедержателя на пе- реоборудованном токарном станке, имеющем частоту вра- щения 0,2—5 об/мин (рис. 168).
Проволока из кассеты (1) подающими роликами (2) че- рез направляющую (3) подается в зону горения дуги на де- таль (4), закрепленную в патроне токарного станка. Флюс из бункера (5) подается на дозатор (6). Наплавка на вал осуще- ствляется по винтовой линии с заданным шагом.
Выбор марки наплавочной проволоки производится в за- висимости от требуемых физико-механических свойств на- плавленного металла. Легирование наплавленного слоя при наплавке под флюсом производится в основном через электродную проволоку, реже — через проволоку и флюс.
Для наплавки чаще всего применяют плавленный флюс
АН-348 А.
378

Для наплавки деталей из малоуглеродистых сталей при- меняют проволоку Св-08А, Св-08ГС, Св-1-Г2; для деталей из среднеуглеродистых сталей — Нп-65, Нп-30ХГСА.
Выбор режимов наплавки производится исходя из тол- щины наплавляемого слоя, диаметр наплавочной проволо- ки принимается в пределах 1,6—2,5 мм, при этом сила тока колеблется 150—200 А, напряжение — 25—35 В, скорость подачи сварочной проволоки — 75—180 м/ч, скорость наплав- ки — 10—30 м/ч.
При выборе источника питания предпочтение отдается источникам постоянного тока, преобразователям и выпря- мителям с падающей характеристикой. Наплавку ведут на обратной полярности.
Наплавка под флюсом по сравнению с ручной дуговой наплавкой имеет следующие преимущества: высокая произ- водительность процесса, возможность получения наплавлен- ного металла с заданными физико-механическими свойства- ми, высокое качество наплавленного металла, лучшие усло- вия труда сварщиков, отсутствие ультрафиолетового излу- чения.
Рис. 168. Схема механизированной наплавки под флюсом
379

К недостаткам процесса относятся: большая глубина про- плавления из-за высокого нагрева детали, невозможность наплавки деталей диаметром менее 50 мм из-за трудности удержания флюса на поверхности детали.
Механизированная наплавка под флюсом применяется для наплавки коленчатых валов, полуосей и других деталей.
Наплавка в среде углекислого газа довольно широко при- меняется для восстановления размеров изношенных дета- лей.
Сущность процесса состоит в том, что сварочная дуга горит в среде углекислого газа, который предохраняет рас- плавленный металл от контакта с воздухом.
Оборудование для наплавки в среде углекислого газа деталей цилиндрической формы состоит из вращателя — модернизированного токарного станка и наплавочной го- ловки А-580 М, смонтированной на суппорте токарного стан- ка (рис. 169).
Рис. 169. Схема механизированной наплавки
в среде углекислого газа
380

Наплавочная проволока из кассеты (1) тянущими роли- ками (2) через мундштук (3) подается в зону горения дуги с основным металлом. Дуга горит в среде углекислого газа, подаваемого из углекислотного баллона (5) через подогрева- тель (6), редуктор (7), осушитель (8) в сопло (4), установ- ленное на конце мундштука через изоляционную втулку (9).
Вытекая из сопла, углекислый газ оттесняет воздух и пре- дохраняет расплавленный металл от окисления. Давление газа 0,15—0,20 МПа. Деталь типа вала устанавливается в пат- роне токарного станка с поджатием центром задней бабки.
Наплавка осуществляется по винтовой линии с опре- деленным шагом. Снизу на деталь подается жидкость (3—
5% водный раствор кальцинированной соды) для охлажде- ния детали в процессе наплавки. Охлаждающая жидкость может подаваться непосредственно на наплавленный металл или рядом с ним, создавая различные скорости охлаждения.
Таким образом происходит совмещение процесса наплав- ки с термической обработкой металла шва. Кроме того, охлаждение значительно снижает коробление деталей, что очень важно при наплавке валов значительной длины.
Выбор режимов наплавки в среде углекислого газа про- изводится в том же порядке, что и при наплавке под флю- сом.
Однако имеется особенность назначения марки наплавоч- ной проволоки: содержание марганца и кремния в ней должно быть не менее чем по 1% для предотвращения образования пор. Для наплавки у малоуглеродистых сталей применяют сварочную проволоку марок Св-С8Г2С, Св-12ГС и др.
Для среднеуглеродистых низколегированных сталей ис- пользуют проволоку Св-18ХГСА, Нп-30ХГСА. При наплав- ке проволокой Нп-30ХГСА без охлаждения твердость наплав- ленного металла составляет 30—35 HRC, с охлаждением —
50-52 HRC.
Для наплавки в среде углекислого газа используются ма- лые диаметры проволок в пределах 0,8—1,6 мм. Сила сва-
381

рочного тока колеблется от 70 до 200 А, скорость наплав- ки — до 100 м/ч. Для наплавки в среде углекислого газа при- меняются источники постоянного тока, преобразователи и выпрямители с жесткой характеристикой.
Механизированная наплавка в среде углекислого газа по сравнению с наплавкой под флюсом имеет следующие пре- имущества: меньший нагрев детали, возможность совмеще- ния наплавки с термической обработкой, более высокая про- изводительность процесса, возможность наплавки деталей малых размеров.
К недостаткам процесса относится то обстоятельство, что легирование наплавленного металла ограничено только хи- мическим составом электродной проволоки.
Для расширения диапазона легирования наплавленного металла применяется порошковая проволока, представляю- щая собой металлическую оболочку, внутри которой распо- лагаются легирующие, раскисляющие, ионизирующие и шла- кообразующие элементы. Такой комплекс легирования по- зволяет проводить сварку и наплавку как с защитой сва- рочной дуги, например — углекислым газом, так и без вся- кой внешней защиты наплавленного металла от окисления.
Наличие шлакообразующих компонентов в составе порош- ковой проволоки обеспечивает надежную защиту от окисле- ния расплавленного металла.
Для наплавки и сварки малоуглеродистых сталей при- меняют порошковую самозащитную проволоку ПП-АН2М,
ПП-11 и др., выпускаемую диаметром 1,6—2,0 мм.
Выбор марки порошковой проволоки для наплавки сред- неуглеродистых низколегированных сталей производится в зависимости от условий работы деталей. Например, металл, наплавленный порошковой проволокой ПП-ЗХ2В8, сохраняет высокую твердость и прочность при повышенных темпера- турах.
Выбор режимов наплавки порошковыми проволоками проводится в том же порядке, что и при наплавке в среде
382

углекислого газа. Параметры режимов наплавки следую- щие: диаметр электродов 1,6—2,0 мм, сила тока 160—200 А, скорость наплавки 10—40 м/ч. Оборудование для наплав- ки — то же самое, что и в среде углекислого газа. В каче- стве источника тока применяются преобразователи и вып- рямители.
Достоинства наплавки порошковой проволокой состоят в меньшей стоимости процесса и возможности выполнения наплавочных работ во всех положениях.
Вибродуговая наплавка. Сущность способа вибродуго- вой наплавки состоит в том, что электродной проволоке при движении в зону дуги придаются дополнительные продоль- ные колебания большой частоты. Такие колебания обеспе- чивают более высокую стабильность горения дуги и позво- ляют значительно снизить параметры режима наплавки (силу сварочного тока и напряжение) по сравнению с наплавкой в среде углекислого газа. На этом принципе разработаны мно- гие конструкции наплавочных автоматов, одна из которых приведена на рис. 170.
Проволока из кассеты (1) тянущими роликами (2) через мундштук (3) разрезной конструкции подается в зону горе- ния на детали (5). При вращении эксцентрика (4) проволо- ке придаются возвратные продольные колебания. Напла- вочная установка устанавливается на суппорте токарного станка на место резцедержателя. Деталь крепится в патро- не токарного станка. Снизу на деталь подается охлаждаю- щая жидкость (3—5% раствор кальцинированной соды) для отвода тепла.
Выбор марки наплавочной проволоки ведется в зави- симости от требований, предъявляемых к рабочей поверх- ности. Для обеспечения твердости 50—55 HRC применя- ется проволока Нп-65 или Нп-30ХГСА с охлаждением.
Меньшая твердость 35—40 HRC достигается наплавкой проволокой Нп-30ХГСА без охлаждения наплавленного слоя.
383

Рис. 170. Схема вибродуговой наплавки
Наплавка выполняется как без внешней защиты для не- ответственных деталей, так и в среде углекислого газа — для ответственных.
Режимы наплавки должны обеспечить получение наплав- ленного слоя заданной толщины. Диаметр электрода при- нимается равным 1,2—2,0 мм. Напряжение дуги составляет
16—18 В. Сила тока колеблется в пределах 100—200 А. Ско- рость наплавки 1—2 м/мин.
Источниками питания дуги служат преобразователи и выпрямители с жесткой внешней характеристикой. Поляр- ность обратная.
Достоинством вибродуговой наплавки является то, что это один из немногих способов восстановления деталей ма- лых размеров. Кроме того, вибродуговая наплавка отлича- ется малой глубиной зоны термического влияния и незначи- тельным нагревом детали.
384

Плазменная наплавка. Сущность плазменной наплавки состоит в расплавлении присадочного металла струей плаз- мы и перенесении его на основной металл. Плазма пред- ставляет собой направленный поток ионизированных частиц газа, имеющего температуру (10—30) · 10 3
°С. Получают плазму в специальных устройствах — плазмотронах (рис. 171) при пропускании газа через столб электрической дуги.
Рис. 171. Схема плазменной наплавки дугой

При использовании в качестве ионизирующего газа азо- та напряжение для горения дежурной дуги должно быть не ниже 180 В, давление азота — 0,03—0,05 МПа. Дежурная дуга выдувается из канала сопла в виде газового пламени.
Диаметр канала сопла 4—5 мм. Для зажигания основной плазменной дуги прямого действия (5) газовым пламенем дежурной дуги касаются основного металла (4) (рис. 171, б).
Происходит переброс дуги с сопла на основной металл, ми- нуя сопротивление R. Ток резко возрастает до 300—500 А. В этот момент необходимо резко увеличить расход газа (дав- ление газа 0,3—0,4 МПа). Температура внутри столба дуги при использовании в качестве плазмообразующего газа ар- гона до 20 000°С.
Для осуществления процесса наплавки электродную про- волоку подают в зону плазменной дуги, металл электрода плавится и переносится на деталь.
Для прекращения процесса наплавки плазмотрон отры- вают от детали, основная дуга гаснет, но продолжает гореть дежурная дуга.
В качестве наплавляемого материала могут использовать- ся не только порошки металлов, но и неметаллов (керамичес- кий порошок). Это позволяет нанести керамику на металлы.
Режимы наплавки изменяются при изменении силы тока и расхода плазмообразующего газа в зависимости от толщи- ны наплавляемого слоя, толщины основного металла и др.
Для наплавки на неметаллические поверхности и детали с небольшой толщиной стенки применяются плазмотроны с плазменной дугой косвенного действия (рис. 171, а).
Зажигание дежурной дуги и обеспечение ее устойчивого горения осуществляется так же, как и для плазмотрона с плазменной дугой прямого действия. Для зажигания основ- ной плазменной дуги косвенного действия (4) замыкаются контакты (5) (рис. 171, а) и включается основная сварочная цепь. Резко возрастает ток, увеличивается мощность дуги, одновременно включается и повышенный расход газа. Плаз-
386