Какова сущность наплавки металлов

Обновлено: 02.05.2024

Наплавка металла электродом - что это такое? Это одна из наиболее часто применяемых на практике технологий обработки заготовок. Сегодня мы обратим на нее внимание. Рассмотрим, какими способами проводится, что за детали можно восстанавливать теми или иными ее методами. Информация нужна, чтобы вы понимали важность станков, ее выполняющих, и могли выбрать оборудование, лучше всего подходящее для решения конкретно ваших задач.

Сразу отметим, зачем нужна такая работа:

для возврата исходного качества уже изношенной поверхности;
для утолщения и упрочнения рабочих плоскостей;
для создания биметаллических структур – пар с медью, чугуном, бронзой или с хромом, кобальтом, никелем.

При правильном подборе материалов и строгом соблюдении техпроцесса удается обеспечить готовому изделию необходимые физико-химические характеристики.

По своей сути, наплавка – это разновидность сварки, потому что принципы их проведения во многом сходны. Отличие в используемых инструментах и решаемых задачах. Если в первом случае, как правило, нужно добиться прочного сцепления двух соединяемых деталей или устранить повреждение, то во втором зачастую еще и необходимо определенным образом изменить состав основного слоя, придать ему новые свойства.

При этом оба вида работ настолько актуальны, что для их проведения создают и совершенствуют специальные станки. Передовые мобильные наплавочные станки представлены у целого ряда производителей, например, у ижевского завода «Сармат»: НК450 и НК750, а также у расточных комплексов РНК и РНК-2. Они отличаются надежностью, удобной скоростью подачи, широким диапазоном регулировки. Также они мобильны, что расширяет сферу их применения.

Особенности технологии наплавки

Как процесс, она представляет собой нанесение предварительно расплавленного металла на поверхность элемента – равномерно, узкими полосками, так, чтобы два материала надежно сцепились в сплошной слой. Толщина последнего зависит от того, для чего предназначено покрытие: защитное может быть тонким и составлять десятые доли мм, а восстанавливающее – доходить до 10 мм. Важно, чтобы сохранялся запас, достаточный для последующей расточки или фрезерования заготовки.

Также необходимо соблюдать следующие требования:

как можно меньше проплавлять саму деталь;
минимизировать деформации и остаточные напряжения на участке стыка;
по максимуму понижать припуски, оставляя их приемлемыми.

Методы наплавки металла

Важно выбрать способ, который будет достаточно простым, быстрым и безопасным в реализации и при этом обеспечит качество соединения, предотвращая возможную деформацию. Понимая это, мы предлагаем вашему вниманию только актуальные варианты с экономичным расходом материала, энергии, трудовых затрат. Большинство из них предназначены для работы со стальными деталями, на поверхность которых необходимо нанести покрытие из цветмета. Рассмотрим каждый – с его характерными особенностями, преимуществами, недостатками (если они есть), применяемым оборудованием – чтобы вы могли сделать выбор.

Электродуговая наплавка

Может быть двух видов:

Ручная – используются обычные инверторы и выпрямители, минус которых заведен на заготовку, а плюс – на электрод. Такая сборка, несмотря на свою простоту, эффективно снижает общий нагрев и неглубоко проплавляет основной слой. При добавлении смеси-присадки можно равномерно упрочнить обрабатываемую поверхность.
Механизированная. Работа производится с помощью сварочных полуавтоматов, подающих сплошную или порошковую проволоку, позволяя работать под флюсом. Среди достоинств – высокая производительность и отличное качество стыка: если аккуратно зачистить участок прямошлифовальной машинкой и подогреть его, шов получится идеально ровным.

Вибродуговой метод наплавления с применением проволоки

Позволяет наносить цветные металлы тонким слоем (до 1 мм), практически не нагревая при этом основное покрытие. В течение непрерывного процесса электрод с амплитудой 0,3-3 мм и частотой до 100 Гц совершает колебания по направлению к оси. Таким образом он создает дугу на протяжении 1/5 от общего времени технологического цикла и переносящую на рабочую поверхность малый объем цветмета. Результат – качественный стык без глубокого провара и негативного теплового воздействия.

Выполняется полуавтоматами, снабженными электромеханикой с прерывистой подачей проволоки диаметром 1,6-2 мм. Проводить работы необходимо в защитной среде, состоящей из водного раствора, безопасного газа или пены.

Газопламенная (газовая) наплавка

Наиболее простой, а значит и традиционно используемый, доступный метод обработки, обладающий следующими особенностями:

пропан-бутановая смесь или горящий ацетилен в качестве источника тепла;
проволока или прутки (подаваемые вручную или механизированным путем) в роли присадки;
смесь на базе борной кислоты или буры для флюсов.

При этом мелкие детали приваривают сразу, а крупные – предварительно разогревают до температуры 500 0С и выше. Также полезными добавками могут быть порошковые смеси, их тоже допустимо вводить, направляя в струю пламени, чтобы они мелкими каплями оседали на рабочей поверхности.

Выполняется на плазмотронах – специальных аппаратах для сварки, оборудованных мощной горелкой, активное вещество в которой достигает нескольких тысяч градусов по Цельсию.

Естественно, в таком случае нужно обезопаситься от любых контактов, поэтому присадки подаются только механизированным путем. В их роли, кстати, могут выступать как гранулированные, так и более традиционные порошковые составы.

Объективные преимущества – неглубокий провар и однородная структура получающегося стыковочного слоя. Минусом можно считать относительную дороговизну плазмы и тот факт, что она разогревается до таких серьезных температур.

Электрошлаковая наплавка

Представляет собой термический процесс, в ходе которого:

полезная добавка доходит до нужной вязкости в шлаковой ванне – емкости с катализатором, передвигаемой вдоль заготовки;
в этот резервуар помещается электрод или гранулированный присадочный состав;
осуществляется повышение температуры, причем под флюсом и шлаком, которые становятся своеобразным защитным слоем, предохраняющим рабочий участок от вредного воздействия газа.

Ванна расположена вертикально – чтобы воздушные пузырьки сразу всплывали и не образовывали пор. Разбрызгивания и потерь тепла тоже нет (из-за образующегося на третьем шаге буфера) – это очень экономичный вариант. Единственный минус в том, что он сравнительно трудоемок и слабо подходит для деталей со сложной конфигурацией и/или малым размером.

Лазерная наплавка поверхности металла

У этого способа тот же принцип, что и у плазменного или газового. Состав присадки тот же, есть порошок и флюс, разница только в доведении ее до нужной вязкости – это осуществляется при помощи узконаправленного излучения. Его испускает специальная головка, у которой также есть:

сопло – в нем нагревается поток газа;
инжектор – он впрыскивает полезную добавку.

Это вариант с максимальной точностью результата, отличающийся стабильным качеством получаемого покрытия, но он и наиболее дорог в использовании, поэтому актуален в самых ответственных случаях, например, при производстве функциональных узлов прецизионного оборудования.

Индукционный метод наплавления

Реализуется по следующей схеме:

цветмет вместе с флюсом наносится на рабочий участок;
над ними располагают медную трубку в несколько витков – индуктор – и напряжение с высокой частотой;
возникают вихревые токи, сваривающие основу и присадку в единое целое.

Налицо впечатляющая производительность при достаточно небольшом нагреве.

Электроискровая наплавка

Технология основана на воздействии кратковременных разрядов тока и позволяет наносить ультратонкие покрытия (толщиной буквально в несколько мкм). Претворяется в жизнь на специальной установке с осциллятором. Заготовку в ней заводят на минус, электрод – на плюс. При разрядах частицы материала вырываются и свариваются в плотный мелкопористый шов.

Вариант сравнительно недорогой и удобен тем, что нагрев поверхности практически отсутствует – изменения структуры или деформации попросту нет, даже окисления не наблюдается. Это максимизирует срок службы обработанного изделия.

Виды наплавки металла по деталям

Есть настолько распространенные части механизмов, что унифицированным стал не только их выпуск, но даже ремонт. Специфику их восстановления мы и рассмотрим ниже.

Шестерня зубьев

Актуальна, когда ломается не больше 2 подряд идущих резцов. В этом случае нужно:

вырезать дефективные элементы;
просверлить пару отверстий в получившемся зазоре и сделать резьбу;
изготовить шпильки и ввернуть их в посадочные места;
наплавить электросваркой металл и сформировать из него зуб.

Также допустимо использовать специальные электроды – ОЗН-300 или их аналоги. Важно хорошо очистить шестеренку перед выполнением работ.

Если из строя вышло сразу несколько резцов, можно попытаться восстановить их изношенные стороны с помощью Сормайта, приварив его с применением ЦС-1 или ЦС-2. Место стыка затем нужно отшлифовать. Еще один вариант – сталинит, размягчать который следует при постоянном обратном токе, а наносить – с бурой в роли флюса, слоем в 3-4 мм. Если необходимо отремонтировать торцы зубьев, сделать это лучше автоматическим путем, с порошковой проволокой в качестве присадки.

Рельсовые концы

Элементы железнодорожного полотна неизбежно деформируются под воздействием ударных нагрузок от ЖД-транспорта. Поэтому им требуется возвращать исходную геометрию, и сделать это можно несколькими способами:

Вручную, дуговой сваркой – с использованием штучных К-2-55 или ОЗН-330, с наложением валиков поперек, вдоль или диагонально. Ширина стыка зависит от силы тока, сечения стержня и других сопутствующих факторов.
Полуавтоматически, электродуговым методом: в данном случае наплавленный металл – это порошковая самозащитная проволока. Это самый производительный и стабильный вариант из трех, но требующий наличия определенного оборудования.
Пучком – начиная с торца, с отступом, возбуждая дугу по внутренней стороне. Кратер заделывается при стыковке концов валиков (с перекрытием в 15-20% ширины).

Что бы вы ни выбрали, нужно провести обработку правильно, то есть измерить дефект, подготовить станок, зашлифовать место и подогреть его, выполнить основную работу, дождаться естественного остывания и зачистить абразивом для достижения необходимой гладкости.

Цилиндры и плоскости

Восстановление деталей наплавкой в этом случае можно выполнять одним из двух способов:

Электродами с обмазкой – валиками, либо продольно, либо вкруговую, либо по винтовой линии. Первый вариант подходит для длинных, но малых в диаметре элементов, второй подразумевает постоянные повороты заготовки, третий – ее равномерное вращение.
Автоматически под флюсом – таким образом получается прочное покрытие, особенно если использовать качественную порошковую проволоку или ленту. Наносить присадку можно как по оси, так и по спирали.

Металлорежущий инструмент и штампы

Здесь актуальна дуговая сварка:

ручная – с применением ОЗИ-3, 5 или 6, или ЦИ-1М, или ЦС-1;
полуавтоматическая или полностью механизированная – с использованием легированной проволоки, паст, флюсов.

Детали, работающие на истирание как под ударными нагрузками, так и без них

Если какое-то изделие эксплуатируется очень интенсивно и испытывает значительные физические воздействия, рекомендуется использовать следующие электроды:

ОМГ-Н – полностью соответствует ГОСТам;
ОЗН (7М, 300М, 400М) – поверхность будет отличаться твердостью, стойкостью к износу и трещинам;
ЦНИИН-4 – доступный, популярный, недорогой;
Т-590, Т-620 – дают повышенную прочность, покрывая особым ферро-слоем.

Нержавеющая сталь

В данном случае лучшие материалы для наплавки – стержни из высоколегированной проволоки серии ЦН (6Л или 12М-67). Полученный благодаря им стык обладает антикоррозионными свойствами и не станет собирать задиры – очень удобное решение для арматуры. Возможно, придется проводить предварительный прогрев и дальнейшую термообработку.

Чугун и его сплавы

Здесь популярны следующие варианты электродов:

ОЗЧ-2 – для серых и ковких сортов;
ЦЧ-4 – легко зажигаются, стабильно горят, обеспечивают малое разбрызгивание;
ОЗЖН (1 и 2) – для высокопрочных марок;
МНЧ-2 – делают стык плотным и аккуратным после чистовой обработки.

Медь и ее сплавы (бронза)

В этом случае актуальны прутки, состав которых сходен с основным материалом, или стержни серии Комсомолец-100. Рекомендован нагрев до 300-500 градусов Цельсия и проковка, если температура превысит этот показатель.

При использовании бронзы хорошо себя показывают ОЗБ-2М: они дают высокую износостойкость. Работу нужно проводить под постоянным током с обратной полярностью.

Алюминий и материалы на его основе

Наиболее востребован дуговой способ наплавки металла – электродами ОЗА (дают антикоррозионные свойства), УАНА или ОЗАНА (не позволяют образоваться оксидной пленке).

Чтобы упростить регулировку структуры, берут порошковые стержни, потому что они повышают практические характеристики готового покрытия.

Применяемое оборудование

Эту нишу занимают станки, которые отличаются от сварочных установок наличием дополнительных устройств, подающих и распределяющих присадки. Они могут обеспечивать нанесение прутками, проволокой, через сопло, поддерживать функцию центробежного распределения или спиральной укладки.

В качестве примера можно привести модели ижевского производителя «Сармат»: НК450 и НК750 осуществляют восстановление отверстий наплавкой, подходят как для плоских заготовок, так и для сложных форм или тел вращения. Отличаются мобильностью, высокой производительностью и точностью, возможностью регулировки скорости.

Расход материалов

Его нужно уметь рассчитывать, чтобы определить стоимость готовой детали (или партии). Зная, сколько расходников понадобится, вы сможете обеспечить непрерывный производственный процесс.

При сварке этот показатель берется на 1 м шва. Следует воспользоваться формулой:

G = F x L x y, где:

F – площадь сечения стыка, мм2;
L – длина созданного покрытия;
y – удельная масса выбранной присадки, г/см3.

Расход стержней тоже необходимо учитывать, но сделать это проще, ведь этот показатель для каждой марки стабилен и составляет 1,4-1,8 кг на 1 кг присадки.

Электроды для наплавки

Сегодня, в силу актуальности, существует огромное их разнообразие как от российских заводов-изготовителей, так и от зарубежных брендов. В числе наиболее ходовых вариантов: серии ЛЭЗ, СЗСМ, СпецЭлекторд (Москва, Волгодонск), Lincoln Electric ESAB и другие. Можно без труда выбрать наиболее подходящие стержни для создания нужного покрытия.

Теперь вы знаете, чем дуговая сварка отличается от плазменной или газопламенной, и в каких случаях стоит отдать предпочтение первой, второй или третьей. Также мы постарались как можно более подробно осветить вопросы восстановления деталей, наплавки металла электродами, технологии создания прочных стыков на стали, чугуне, алюминии. Мы позаботились о том, чтобы у вас была вся информация для работы на качественных станках вроде НК450 и НК750 от завода «Сармат».

Особенности технологии и виды наплавки металла

Сущность метода наплавки металла, особенности технологии и области применения. Разновидности наплавки: вибродуговая, газопламенная, плазменная, лазерная, индукционная. Классификация и основные виды оборудования.

Наплавка металла применяется для восстановления геометрии изношенных деталей машин и механизмов, формирования упрочняющих слоев металла на поверхности изделий и создания биметаллических структур.

По своей сути наплавка — это один из видов сварочных технологий, т. к. она основана на тех же физических и технологических принципах, что и традиционные виды сварки.

Для восстановления и защиты поверхностей деталей с помощью слоя расплавленного металла используют различные способы наплавки, отличающиеся друг от друга методами плавления и составами сварочной среды: электродуговые, газопламенные, плазменные, лазерные, индукционные и пр.

С помощью этой технологии можно наплавлять на рабочие плоскости стальных конструкций металлы различного химического состава, в том числе медь, бронзу, чугун, а также никелевые, кобальтовые и хромовые сплавы.

Особенности технологии и процесса наплавки

Технология наплавки позволяет добиться не только надежного сцепления наносимого металла с основой, но и получить требуемые физические и химические характеристики наплавленного слоя.

Первое достигается качественной подготовкой базового изделия и точным соблюдением технологических режимов, а второе — правильным подбором сварочных материалов.

Сущность наплавки состоит в равномерном нанесении узких полос расплавленного металла на поверхность детали таким образом, чтобы они соединились в сплошной металлический слой заданной толщины. При нанесении защитных покрытий он может составлять десятые доли миллиметра, а при восстановлении изношенных деталей — до десяти миллиметров.

В последнем случае должна быть обеспечена толщина припуска, достаточная для механической обработки детали (обточки, расточки или фрезеровки) до требуемого размера. Перед механообработкой наплавленный слой, как правило, отжигают, а после подвергают закалке с отпуском.

Виды наплавки металла

Технология наплавки должна обеспечивать как качество наплавленного слоя, так и минимальное воздействие на металл базовой детали, чтобы избежать ее деформации.

Кроме того, разные способы наплавки имеют различные скорости обработки и отличаются расходом сварочных материалов на единицу наплавленного металла. Каждый из них характеризуется собственным соотношением качества с производственными и экономическими показателями.

При этом в условиях реального производства наплавка деталей может выполняться не самым удачным способом. К примеру, многие предприятия не располагают оборудованием для электрошлакового наплавления, которое кратно экономит электроэнергию и наплавочные порошки, и применяют для тех же целей электродуговые методы.

Большинство наплавочных технологий ориентированы на работу с изделиями из стали, в том числе с нанесением на нее покрытий из цветных металлов. Как правило, среди них выделяются следующие виды:

электродуговая;
вибродуговая;
газопламенная;
плазменная;
лазерная;
индукционная;
электрошлаковая;
электроискровая.

Отдельной разновидностью этих технологий является наплавка баббитами, которая производится при температурах +300…+400 ºC с использованием газопламенного нагрева.

Чаще всего для наплавления металла применяют традиционное электродуговое оборудование. При ручной дуговой наплавке это стандартные выпрямители и инверторы постоянного тока, подключенные плюсом на электрод, а минусом — на деталь.

Такая схема включения используется для снижения глубины проплавления и общего нагрева изделия. Вручную металлы наплавляют как штучными обмазанными электродами, так и с помощью аппаратов с нерасходуемыми электродами и полуавтоматов с защитной средой из газа.

Ручная электродуговая наплавка угольными электродами с использованием порошковых смесей применяется для создания упрочняющих поверхностных слоев. В этом случае для обеспечения устойчивого плавления металла в присадочном порошке применяют включение с прямой полярностью (плюс на детали), повышающее нагрев поверхностного слоя изделия.

В составе механизированного наплавочного оборудования обычно используют сварочные полуавтоматы с подачей сплошной или порошковой проволоки, позволяющей вести работу под флюсом.

Такие установки имеют высокую производительность и обеспечивают высокое качество наплавленной поверхности. На видео ниже показано восстановление слоя металла в посадочном отверстии детали горной техники в автоматическом режиме.

Основному процессу предшествует зачистка металла с помощью прямошлифовальной машинки и разогрев места наплавления газовой горелкой. В качестве присадочного материала используется наплавочная проволока с омеднением.

Вибродуговая наплавка с применением проволоки

Вибродуговая наплавка применяется для нанесения металла толщиной менее одного миллиметра с минимальным нагревом верхнего слоя основы.

Эта технология представляет собой прерывистый сварочный процесс, во время которого электрод совершает колебательные движения в осевом направлении с частотой до ста герц и амплитудой от 0.3 до 3 мм.

В результате таких колебаний время существования дуги составляет около одной пятой от времени всего рабочего цикла и на поверхность переносится малое количество металла. Поэтому глубина провара получается небольшой, а тепловое воздействие на основную деталь — минимальным.

Вибродуговое наплавление выполняют с помощью полуавтоматов, оснащенных специальными электромеханическими устройствами прерывистой подачи, при этом используется проволока для наплавки диаметром 1.6÷2 мм.

Процесс наплавления осуществляется в защитной среде из газа, водных растворов или пены.

Газопламенная наплавка

Газопламенная наплавка считается самым простым и доступным способом наплавления металла, при котором источником тепла служит пламя горящего ацетилена или пропан-бутановой смеси.

В качестве присадочного материала обычно применяется сварочная проволока или прутки, которые подаются в зону сварки ручным или механизированным способом, а для флюсов чаще всего используют смеси на основе буры и борной кислоты.

Детали небольшого размера наплавляют без предварительного разогрева, а крупные перед наплавкой необходимо нагревать до температуры не менее 500 ºC.

Кроме проволочных и прутковых присадок, при газопламенном наплавлении также используют порошковые, которые направляются в газовую струю из специального накопителя, плавятся в потоке пламени и в виде мелких капель металла оседают на поверхности детали.

Плазменная наплавка

Плазменная наплавка выполняется на специальных сварочных аппаратах, которые называются плазмотронами. Главным элементом такого оборудования является специальная горелка, в которой формируется поток газовой плазмы, достигающий температуры в несколько десятков тысяч градусов.

При плазменной наплавке применяют традиционные присадочные материалы, в том числе и гранулированные смеси, которые подают в рабочую зону механизированным способом.

Этот вид наплавочной технологии характеризуется небольшой глубиной проплавления основной детали в сочетании с качественной структурой наплавленного слоя металла.

Электрошлаковая наплавка — это термический процесс, при котором источником нагрева гранулированной присадочной смеси, наносимой на поверхность детали, является шлаковая ванна.

Такое устройство представляет собой небольшую емкость с кристаллизатором, перемещаемую вдоль поверхности базовой детали. Сверху в нее опускается плавящийся электрод или подается гранулированная присадка, при этом плавление металла происходит под слоем шлака и флюса, защищающего зону наплавления от нежелательного воздействия атмосферных газов.

Вертикальное расположение шлаковой ванны способствует всплыванию пузырьков газа и частиц шлака, что способствует уменьшению количества пор и твердых включений в наплавленном металле.

Кроме того, шлаковый слой защищает от разбрызгивания металла и сохраняет тепло рабочей зоны, поэтому эта технология характеризуется пониженным энергопотреблением. Одними из немногих ее недостатков являются повышенная сложность технологического процесса и невозможность работы с деталями малого размера и сложной конфигурации.

Лазерная наплавка

Лазерная наплавка работает по тому же принципу, что и порошковые плазменная и газопламенная. Здесь также создается поток присадочного материала из порошка с соединениями металлов и флюса, только его расплавление производится при помощи сфокусированного луча лазера.

Основным элементом лазерных установок является специальная головка с соплом, в котором образуется нагретый лазером поток газа, и порошковым инжектором, впрыскивающим в этот поток присадочный порошок.

По сравнению с другими видами наплавочных технологий лазерная наплавка характеризуется высокой точностью и стабильностью технологических режимов.

Индукционная наплавка

Индукционная наплавка основана на расплавлении присадочного материала и верхнего слоя металла вихревыми токами, наводимыми на поверхность изделия с помощью высокочастотного поля.

Для этого на участок детали, предназначенный к наплавлению металлом, вначале наносится слой присадочного материала с флюсом. Затем над ним на небольшом расстоянии размещается индуктор, представляющий собой несколько витков медной трубки или шинки, на которую подается высокочастотное напряжение.

Глубина проплавления металла базовой детали зависит от частоты тока индуктора: чем выше частота, тем на меньшую глубину проникают вихревые токи. Этот метод наплавления имеет одну из самых высоких производительностей и обеспечивает минимальный нагрев металла изделия.

Электроискровая наплавка — это одна из разновидностей электроэрозионной обработки, основанной на воздействии кратковременных электрических разрядов на поверхность металлического изделия.

Основные элементы электроискровой установки — это электромагнитный осциллятор и электрод, из которого при искровых разрядах вырываются частицы металла. Поскольку ионы металлов обладают положительным зарядом, электрод подключается к плюсу, а деталь — к минусу.

С помощью электроискрового метода наносят покрытия толщиной от нескольких микрон до 0.5 мм. При этом наплавленный металл получается плотным и мелкопористым, что способствует хорошему удержанию масла на поверхностях трения.

Одно из главных достоинств этой технологии — практически полное отсутствие нагрева обрабатываемой поверхности, что позволяет избежать деформации изделия и изменения структуры металла.

Оборудование для наплавки работает с использованием тех же источников питания и способов нагрева наплавляемого металла, что и сварочные установки. Его главное отличие — это наличие вспомогательных устройств, обеспечивающих подачу и распределение присадочных материалов по поверхности обрабатываемого изделия.

В качестве универсального оборудования для наплавки нередко используют сварочные устройства, которые при необходимости дополняют специальной оснасткой и приспособлениями.

Специализированное наплавочное оборудование обычно классифицируют по форме наплавляемых поверхностей: для плоских деталей, для тел вращения и для сложных профилей.

Присадочные материалы в таких установках наносят не только традиционными способами (проволока, прутки, сопловое распыление), но и с применением специальных технологий: спиральная укладка ленты, центробежное распределение присадочного материала и пр.

В продаже можно встретить малогабаритные установки электроискровой наплавки для домашнего применения, в аннотации к которым указывается, что с помощью этих устройств можно наплавлять металл толщиной до нескольких миллиметров.

Однако известно, что за один проход данная технология позволяет нарастить слой менее чем на десятую долю миллиметра. Как же достигается такая толщина и какого качества получается металл? Если кто-нибудь знает ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях.

Сущность процесса наплавки

Просмотр содержимого документа
«Сущность процесса наплавки»

Сущность процесса наплавки.

Наплавкой называют процесс наплавления на поверхность изделия слоя металла для изменения (восстановления) размеров детали, исправления дефектов литья или придания специальных свойств поверхности изделия: повышения стойкости против истирания, повышенных температур, абразивного изнашивания, коррозии и других видов разрушения.
Наплавка деталей и восстановление изношенных деталей наплавкой - эффективный и экономичный способ продления срока службы деталей и машин.
Наиболее распространены ручная дуговая наплавка покрытыми электродами, наплавка неплавящимися угольным или вольфрамовым электродом в среде защитного газа, наплавка в углекислом газе, под слоем флюса, вибродуговая наплавка.
По степени механизации процесса различают наплавку:
• ручную;
• полуавтоматическую;
• автоматическую.

Сущность процесса наплавки заключается в использовании теплоты для расплавления присадочного материала и его соединения с основным металлом детали.

Наплавка может производиться на:
• плоские;
• цилиндрические;
• конические;
• сферические и другие формы поверхности в один или несколько слоев.
Используя возможности дуговой наплавки, на поверхности детали можно получить наплавленный слой любой толщины, любого химического состава с разнообразными свойствами.
Толщина слоя наплавки может изменяться в широких пределах - от долей миллиметра до сантиметров. При наплавке поверхностных слоев с заданными свойствами, как правило, химический состав наплавленного металла существенно отличается от химического состава основного металла.
Поэтому при наплавке должен выполняться ряд технологических требований.
1. Минимальное разбавление наплавленного слоя основным металлом, расплавляемым при наложении валиков. Поэтому в процессе наплавки необходимо получение наплавленного слоя с минимальным проплавлением основного металла, так как в противном случае возрастает доля основного металла в формировании наплавленного слоя. Это приводит к ненужному разбавлению наплавленного металла расплавляемым основным.
2. При наплавке необходимо обеспечение минимальной зоны термического влияния и минимальных напряжений и деформаций.
Это требование обеспечивается за счет уменьшения глубины проплавления, регулированием параметров режима, погонной энергии, увеличением вылета электрода, применением широкой электродной ленты и другими технологическими приемами.
Технология наплавки различных поверхностей предусматривает ряд приемов нанесения наплавленного слоя:
• ниточными валиками с перекрытием один другого на 0,3-0,4 их ширины;
• широкими валиками, полученными за счет поперечных к направлению оси валика колебаний электрода, электродными лентами и др.

Сущность и классификация наплавки

Применение наплавочных работ для создания на деталях поверхностных слоев с требуемыми свойствами. Основные способы механизированной дуговой сварки. Исследование ручной дуговой наплавки штучными электродами. Суть плакирования прокаткой и экструдированием.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	лекция
Язык	русский
Дата добавления	09.03.2018
Размер файла	16,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Наплавка

Наплавка металла на поверхность детали дает возможность придать ей необходимые достаточные механические и физико-химические свойства и тем самым повысить надежность и долговечность работы и снизить себестоимость.

Наплавочные работы применяются для создания на деталях поверхностных слоев с требуемыми свойствами, а также для восстановления исходных размеров изношенных деталей. Например, наплавку используют для изготовления деталей из конструкционных, сравнительно дешевых сталей, на рабочие поверхности которых наплавляют износостойкий, жаростойкий или иной спец. сплав.

При наплавочных работах, как правило, необходимо получать минимальное проплавление основного металла и минимальное перемешивание основного и наплавленного металла для того, чтобы сохранить механические свойства наплавленного слоя.

В то же время наплавленный металл должен прочно соединяться с металлом основы и не должен содержать пор, шлаковых включений, раковин трещин и др. дефектов.

2. Классификация наплавочных материалов

Для наплавочных работ создано большое количество различных сплавов, которые можно разбить на следующие основные группы:

2) порошковые, или зернистые;

3) керамические, или спеченные;

4) плавленые карбиды.

1) К литым сплавам относятся сормайт (2,5%С, 2,8% Si, 25% Cr, 3,5% Ni), ВК-3 (1,7% C, 28% Cr, 4% W, 58% Co) и др.

Литые сплавы обычно выпускают в виде стержней различного диаметра и их применяют главным образом для наплавки изнашивающихся рабочих поверхностей, например, штампов, матриц и пуансонов, а также машин и механизмов, работающих на трение.

2) Порошкообразные или зернистые сплавы выпускают в виде порошка или крупки с величиной зерна 1-2 мм. Зернистые сплавы представляют собой механическую смесь различных составляющих. К зернистым сплавам относятся сталинит (8% C; 13% Mn; 18% Cr и др.), вокар (0,5%C, 85% W и др), ВИСХОМ-9 (6%C, 15% Mn; 5% Cr, остальное чугунная стружка). Эти сплавы применяются при наплавке зубьев экскаваторов, шеек камнедробилок, козырьков ковшей землечерпалок и др. деталей машин. Зернистые сплавы используют в виде присадочного порошка или как наполнители трубчатого электрода.

3) Керамические сплавы выпускают в виде пластинок и применяют главным образом для оснашения режущего инструмента. Основой этих сплавов являются карбиды вольфрама и титана. Пластинки керамических сплавов закрепляют на державках с помощью пайки.

4) Плавленые карбиды выпускают в виде кусков с острыми гранями. Они имеют очень высокую твердость и температуру плавления (около 3000 0С) и их применяют для оснащения бурового инструмента. Куски сплава ввариваются в углубления на поверхности детали таким образом, чтобы режущая грань выступала над поверхностью. Пространство между кусочками сплава заполняются наплавкой другого твердого сплава, литого или зернистого. В процессе работы инструмента промежуточный твердый сплав изнашивается быстрее и режущая грань плавленых карбидов все больше выступает над поверхностью и режет горную породу.

3. Классификация способов наплавки

Способы наплавки по физическому признаку (используемый источник нагрева) можно разделить на три группы:

а) ручная дуговая наплавка штучными электродами

Этот способ являются наиболее распространенным способом благодаря простоте и возможности наплавления любой формы детали. При этом способе используют электроды требуемого состава диаметром от 3 до 6 мм. Наплавку ведут короткой дугой на минимальном токе. Для повышения производительности можно применять наплавку пучком электродов и трехфазной дугой.

Основные достоинства метода:

- универсальность и гибкость при выполнении разнообразных наплавочных работ;

- простота и доступность оборудования;

- возможность получения наплавленного металла практически любой системы легирования.

Основные недостатки метода:

- тяжелые условия труда;

- непостоянство качества наплавленного слоя;

- большое проплавление основного металла.

б) полуавтоматическая и автоматическая дуговая наплавка

Для наплавки применяются все основные способы механизированной дуговой сварки - под флюсом, проволоками и лентами в среде защитных газов. Наиболее широко используется наплавка под флюсом одной проволокой или лентой. Для увеличения производительности применяют многодуговую или многоэлектродную наплавку. Большое распространение получила дуговая наплавка самозащитными проволоками и лентами. Стабилизация дуги, легирование и защита расплавленного металла от азота и кислорода воздуха обеспечивается компонентами сердечника электродного материала.

Дуговая наплавка в среде защитных газов применяется относительно редко. В качестве защитных газов используются углекислый газ, аргон, гелий или смеси этих газов.

- возможность получения наплавленного металла любой системы легирования. сварка наплавка плакирование прокатка

- большое проплавление основного металла, особенно при наплавке проволоками.

в) электрошлаковая наплавка

Электрошлаковую наплавку металла применяют, например, для наплавки больших поверхностей различными износостойкими сплавами, а также сплавами с особыми свойствами. В качестве присадочного металла, наряду с проволочными и пластинчатыми электродами, могут применяться электроды сложной формы.

Процесс наплавки начинается с зажигания и поддерживания мощной электрической дуги под слоем флюса. После образования ванны из жидкого шлака достаточной глубины процесс дуговой сварки переходит в электрошлаковый. Горение дуги прекращается, оплавление кромок изделий и расплавление электрода происходят за счет тепла, выделяющегося электрическим током в соответствии с законами Джоуля - Ленца при прохождении через жидкий шлак к металлу, и тепла выделяемого в контактах (жидкий шлак-металл).

- высокая производительность процесса в широком диапазоне плотностей тока (от 0,2 до 300 А/мм2), что позволяет использовать для наплавки как электродную проволоку диаметром менее 2 мм, так и электроды большого сечения (>35000 мм2);

- производительность, достигающая сотен килограммов наплавленного металла в час;

- возможность наплавки за один проход слоев большой толщины.

- большая погонная энергия процесса, что обуславливает перегрев основного металла в зоне термического влияния;

- сложность и уникальность оборудования;

- невозможность получения слоев малой толщины.

г) плазменная наплавка основана на использовании в качестве источника нагрева плазменную дугу. Как правило, плазменная наплавка выполняется постоянным током прямой или обратной полярности. Плазменная наплавка имеет относительно низкую производительность (4-10кг/час), но благодаря минимальному проплавлению основного металла позволяет получить требуемые свойства наплавленного металла уже в первом слое и за счет этого сократить объем наплавочных работ.

- высокое качество наплавленного металла;

- малая глубина проплавления основного металла при высокой прочности сцепления;

- возможность наплавки тонких слоев.

- относительно невысокая производительность;

- необходимость в сложном оборудовании.

д) индукционная наплавка - высокопроизводительный легко поддающийся механизации и автоматизации процесс. В промышленности применяются два основных варианта индукционной пайки: с использованием твердого присадочного материала (порошковой шихты, стружки, литых колец) расплавляемого индуктором непосредственно на наплавляемой поверхности, и жидкого присадочного металла, который выплавляется отдельно и заливается на разогретую индуктором поверхность наплавляемой детали.

- малая глубина проплавления основного металла;

- возможность наплавки тонких слоев;

- низкий к.п.д. процесса;

- перегрев основного металла;

е) лазерная наплавка;

Применяют три способа лазерной наплавки: оплавление предварительно нанесенных паст; оплавление напыленных слоев; наплавка с подачей присадочного порошка в зону оплавления. Производительность лазерной порошковой наплавки достигает 5 кг/ч.

- малое и контролируемое проплавление при высокой прочности сцепления;

- возможность получения тонких наплавленных слоев;

- небольшие деформации наплавляемых деталей;

- возможность наплавки труднодоступных поверхностей;

- возможность подвода лазерного излучения к нескольким рабочим местам, что сокращает время на переналадку оборудования.

ж) электронно-лучевая наплавка;

При электронно-лучевой наплавке электронный пучок позволяет раздельно регулировать нагрев и плавление основного и присадочного материалов, а также свести к минимуму их перемещение. Наплавка производится с присадкой сплошной или порошковой проволоки. Так как наплавка производится в вакууме, то шихта порошковой проволоки может состоять из одних легирующих компонентов.

з) газовая наплавка;

и) печная наплавка композиционных сплавов.

а) электроконтактная наплавка

При этом способе наплавки соединение основного и присадочного металла осуществляется в результате совместной пластической деформации, протекающей при прохождении импульсов тока и действии усилия сжатия. В качестве присадочного материала используют ленту, проволоку, порошки их смеси.

б) плакирование прокаткой и экструдированием

Разнообразные способы плакирования с помощью горячей сварки прокаткой и экструдированием применяются в основном для производства толстых и тонких листов, полос, лент, фасонных профилей, прутков и проволоки.

а) плакирование с использованием энергии взрыва

Источником энергии при сварке взрывом служат взрывчатые вещества. Сварка взрывом применяется как для производства заготовок под последующую прокатку, так и непосредственно для плакирования деталей. Наиболее широко применяется взрывное плакирование пластичными коррозионно-стойкими сталями и сплавами.

б) наплавка трением

Суть метода заключается в быстром вращении присадочного прутка (1500-4000 об/мин), который торцом прижимается к наплавляемой поверхности. Металл нагревается, становится пластичным и как бы намазывается на поверхность изделия.

23.03.20 группа 749 "Наплавка цветных металлов и твердых сплавов: назначение, материалы для наплавки, технология выполнения. газопорошковая наплавка."

Наплавка цветных металлов. На детали из стали и чугуна наплавляют цветные металлы (медь, латунь, бронзу), легированные стали, специальные твердые сплавы. Газокислородное пламя защищает металлы от окисления его кислородом воздуха и от испарения элементов из наплавляемого металла. Для сварки меди и бронз используют нормальное пламя β = vO₂/vC₂H₂ =1,05÷1,10, а для сварки латуней β= 1,3÷1,4 (с целью уменьшения выгорания цинка).

Наплавка меди.

При единичном производстве и ремонтных работах рекомендуется использовать газовую наплавку, в процессе которой осуществляется подогрев и начальная термическая обработка изделия. Газовую наплавку можно применять как для чистой меди, так и для ее сплавов.

Газовую наплавку меди ведут ацетилено-кислородным пламенем с использованием присадочных прутков из меди М1, М2, М3 и флюсов. Для уменьшения окисления меди при сварке применяют только восстановительное пламя. Избыток ацетилена вызывает реакцию восстановления закиси меди водородом и окисью углерода, содержащихся в пламени. В результате чего в наплавленном металле образуются поры и трещины ("водородная болезнь").

При изменении толщины свариваемых деталей от 1 до 15 мм и выше рекомендуются наконечники сварочной горелки от № 1 до 7. Присадочные прутки применяют иногда с повышенным содержанием фосфора (0,2-0,7%) или фосфора (0,2%) и кремния (0,15-0,30%).

Раскисление металла сварочной ванны, несмотря на защиту от окружающей среды продуктами сгорания, производится извлечением закиси меди флюсами или введением раскислителей через присадочную проволоку.

При газовой сварке (наплавке) меди используются флюсы, содержащие соединения бора (борная кислота, борный ангидрид, бура), которые растворяют закись меди, образуя легкоплавкую эвтектику, и выводят ее в шлак. Кроме соединений бора, флюсы могут содержать фосфаты и галиды. Предварительный и сопутствующий подогревы не исключаются.

Флюсы наносят на зачищенные и обезжиренные свариваемые кромки по 10—12 мм на сторону. Дополнительно их можно вносить с помощью присадочного металла, на который наносят покрытие из компонентов флюса и жидкого стекла с добавками древесного угля [10—20 % (по массе)]. При сварке алюминиевых бронз в состав флюса надо вводить фториды и хлориды, растворяющие Аl₂О₃, который получается при окислении алюминия в составе бронзы.

При сварке медных сплавов состав присадочной проволоки должен совпадать с составом основного металла. Медь больших толщин сваривают в вертикальном положении. После сварки осуществляют проковку в подогретом состоянии (до 300—400 °С) с последующим отжигом. При проковке получается мелкозернистая структура шва и повышаются его пластические свойства.

Свариваемый металл и электродная проволока перед сваркой тщательно очищаются от окислов механически (шабером, наждаком и пр.) или химически (травлением в растворе, содержащем в 1 л 75 мл HNO₃, 100 мл H₂,SO₄, 1 мл НСl, остальное — дистиллированная вода, с последующей промывкой в воде, затем обезжириваются).

Наплавка латуни

Сплавы меди с цинком - это латуни, или медноцинковые латуни. Для улучшения свойств в сплав добавляют Al, Mn, Ni, Fe, Sn, Si и др. Такие латуни называются специальными.

Латуни обозначают буквой "Л", справа от которой пишут буквенное обозначение специально вводимых элементов (кроме Zn) затем цифру, указывающую процент меди, и проценты специально вводимых добавок в той же последовательности, в какой записаны сами элементы. В маркировке элементы обозначаются русскими буквами: Л - алюминий, Б -бериллий, О - олово, С - свинец, Н - никель, Мц - марганец, К - кремний, Мг - магний, X - хром, Ц - цинк.

ЛТ 96 - (томпак) означает медно-цинковую латунь с содержанием 96% меди и 4% цинка.

Л 68 - медноцинковая латунь с содержанием 68% меди и 32% цинка.

ЛАЖМц 70-6-3-1 - это специальная латунь с содержанием 70% меди, 6% алюминия, 3% железа, 1% марганца, 20% цинка.

Особенность сварки латуней - интенсивное испарение цинка при температуре 907°С. При этом ухудшаются механические свойства сварного соединения. Для уменьшения выгорания цинка эффективны сварка на пониженной мощности дуги, применение присадочной проволоки с кремнием, который создает на поверхности сварочной ванны окисную пленку (SiO₂), препятствующую испарению цинка.

При сварке латуней следует применять кремнистую латунь ЛК80-3.

Наплавка алюминия.

Блоки цилиндров, картера сцеплений, головки блоков, крышки распределительных шестерен, впускные трубопроводы, корпуса масляных насосов и другие детали машин изготавливают из алюминиевых сплавов АЛ4 и АЛ9.

Характерными дефектами этих деталей являются трещины, отколы, пробоины, раковины. Сложность их наплавки обуславливается целым рядом причин:

алюминиевые сплавы обладают большой теплопроводностью, теплоемкостью и скрытой теплотой плавления, поэтому сварка должна выполняться мощным и концентрированным источником тока;

низкая удельная плотность (2,7 г/см3) и температура плавления (660 о С) алюминия по сравнению с тугоплавкой пленкой, образующейся на поверхности шва, Al2O3 (3,85 г/см3) и температура ее плавления (2050 о С) затрудняют процесс сварки;

высокий коэффициент линейного расширения (в два раза больше, чем в стали) приводит к деформациям и короблению алюминиевых деталей;

высокий коэффициент усадки (1,8 %) приводит к возникновению больших внутренних напряжений при остывании в местах сварки, в результате которых могут появиться трещины;

повышенная склонность к образованию пор, вызываемых выделением водорода, требует предварительного подогрева детали до 100…130 0С;

алюминиевые сплавы при плавлении не меняют цвета, что затрудняет определение начала плавления металла, результатом чего может быть проваливание стенки детали под силой тяжести расплавленного металла.

Газовая наплавка деталей из алюминиевых сплавов ведется строго нейтральным пламенем. Мощность горелки выбирается из расчета расхода ацетилена 0,075…0,1 м 3 /ч на 1 мм толщины свариваемого металла.

В качестве присадочного материала используют сварочную проволоку марки СвАМц. Могут быть также использованы прутки, отлитые из выбракованных алюминиевых деталей.

Для разрушения окисной пленки используют флюс АФ-4А (состоящий из хлористого натрия – 28 %, хлористый калий – 50 %, хлористый литий – 14 %, фтористый натрий – 8 %), АН-4А, АН-А201. Флюс образует с окислами легкоплавкие с небольшой плотностью растворы, которые выплывают на поверхность сварочной ванны в виде шлака.

Подготовка деталей к сварке включает механическую обработку трещины (зачистка, разделка), химическое обезжиривание ацетоном и каустической содой, промывку водой, осветление 20 % - ным раствором азотной кислоты и повторную промывку водой.

Сварка (наплавка) ведется непрерывно, без отрыва пламени от сварочной ванны, концом присадочной проволоки размешивается расплавленный металл. После чего деталь медленно охлаждают, сварочный шов освобождают от шлака и промывают горячей водой от остатков неиспользованного флюса.

Наплавка твердыми сплавами – применяется для деталей, рабочие поверхности которых подвергаются износу. Например: буровой инструмент, зубья ковшей, режущий инструмент (резцы, сверла).

Наплавка производится на стальные детали. На высокоуглеродистые стали, марганцовистые, хромомолибденовые, склонные к закалке и чугун требует специальных мер: перед наплавкой – подогрев, после – медленное охлаждение.

Твердыми сплавами называют сплавы карбидо- и боридообразующих металлов - хрома, марганца, титана, вольфрама и других с углеродом, бором, железом, кобальтом, никелем и пр. Они могут быть литыми и порошковыми.

Технология наплавки

Перед наплавкой устанавливают высоту наплавочного слоя, поверхность, подлежащая наплавке, должна быть очищена от грязи, ржавчины, окалины, масла и влаги. При наложения первого слоя наплавки стремятся каждый предыдущий валик перекрывать на 25-30% его ширины, сохраняя при этом постоянство его высоты. При необходимости увеличить высоту наплавочного валика производят наплавку следующего валика, очистив наплавленный слой от неметаллических включений и шлака, образованных при наложении предыдущего слоя.

В зависимости от марки металла наплавка может выполняться без подогрева изделия и с предварительным подогревом.

Основными требованиями, предъявляемыми к качеству наплавки, являются: надежное сплавление основного металла с наплавленным, отсутствие дефектов в наплавленном металле, идентичность свойств наплавленного и основного металла.

Газопорошковая наплавка.

Газовую наплавку широко применяют в промышленности. Её можно подразделить на газовую наплавку с присадкой прутков или проволоки, газопорошковую наплавку и газопламенное напыление.

Процесс газопорошковой наплавки состоит в напылении порошкового сплава посредством специальной газопламенной горелки на предварительно подогретую поверхность изделия, оплавления нанесенного покрытия.

Газопорошковая наплавка позволяет восстанавливать поверхности деталей слоем 0,1 мм и выше без разбавления основным металлом, так как переходная зона при этом составляет 100 – 120 мкм. При газопорошковой наплавке обеспечиваются более благоприятные условия для предотвращения окисления и испарения компонентов наплавляемого металла.

Процесс газопорошковой наплавки осуществляется при помощи специальных газопламенных горелок. Для их работы чаще всего используется нормальное кислородно-ацетиленовое пламя (соотношение O2:C2H2=1:1). Кислородно-ацетиленовое пламя обладает высокой температурой (~ 3 200 °С), которая на 200 – 300 °С выше температуры пламени других горючих смесей.

Состав пламени в основном определяет металлургические процессы при плавлении и затвердевании сплава. Характерным признаком неправильной регулировки пламени является появление в покрытии пор (за счет избытка кислорода происходит образование СО, при избытке ацетилена наблюдается водородная пористость).

При инжектировании порошка в горелку с осевой подачей порошка состав горючей смеси может меняться, т.к. в процессе наплавки под влиянием инжектирующего действия кислородной струи вместе с частицами порошка происходит подсос воздуха, в результате отрегулированный состав нейтрального пламени становится окислительным. Это необходимо учитывать при работе с газопорошковыми горелками. Газопорошковая наплавка производится с применением самофлюсующихся порошковых сплавов на никелевой, кобальтовой или железной основе, содержащих такие элементы, как С, Сr, В, Si и др.

Положительными сторонами газопорошковой наплавки являются:

1. Сравнительная простота применяемого оборудования, небольшие эксплуатационные издержки.

2. Высокая производительность процессе (до 2 кг/ч).

3. Возможность получения покрытий с заданными физико-механическими свойствами.

4. Получение покрытий без пор, трещин, шлаковых включений.

5. Возможность нанесения покрытий от 0,1 до 3,0 мм.

6. Доступность (не требуется высокая квалификация обслуживающего персонала).

Отрицательные стороны газопорошковой наплавки:

1. Выгорание легирующих элементов.

2. Необходимость тщательной подготовки поверхности детали и присадочного материала.

3. Медленный, плавный нагрев может оказывать влияние на структуру основного металла, вызывать коробление.

4. Относительно высокая стоимость порошковых сплавов.

Области применения процесса газопорошковой наплавки определяются в основном свойствами порошковых наплавочных сплавов. Сплавы на основе кобальта отличаются высокой износостойкостью, жаропрочностью, стойкостью против коррозии, стабильностью структуры, низким коэффициентом трения, хорошей полируемостью. Характерные объекты для наплавки кобальтовыми сплавами (стеллитами); уплотнительные поверхности гидроарматуры, выпускные клапаны двигателей внутреннего сгорания, детали насосов, инструмент для горячей обработки металлов, коромысла толкателей и др.

Сплавы на основе никеля системы Ni-Cr-B-Si обладают хорошей жаростойкостью, достаточно высокой стойкостью в агрессивных средах. Характерные объекты для наплавки никелевыми сплавами: детали, подвергающиеся совместному действию износа и коррозии, нагреву до высоких температур. Это детали арматуры для пара и воды, клапаны ДВС, детали водяных насосов, шнеки.

Кроме того, газопорошковой наплавкой можно восстанавливать и упрочнять рабочие поверхности распределительных валов, вилок и рычагов переключения, муфт и другие, а также заделывать трещины, поры, раковины в корпусных деталях.

Технологический процесс нанесения покрытий газопорошковой наплавкой включает следующие операции:

- подготовку порошковых материалов;

- подготовку дефектной поверхности к восстановлению;

- наплавку порошковых материалов;

- контроль качества нанесенного покрытия.

Подготовка порошковых материалов. Перед использованием порошки необходимо просушить в сушильном шкафу при температуре 130 – 150 °С в течение 3 – 5 ч, периодически перемешивая их. Толщина слоя засыпки должна быть не более 20 мм. Перед наплавкой порошок должен быть просеян через сито с номерами сетки 0,05 – 0,10 ГОСТ 6613–86.

Подготовка поверхности к восстановлению. Поверхность детали следует очистить от всех видов загрязнений металлической щеткой. При восстановлении корпусных деталей разделку раковин производить шлифмашиной вручную. Рыхлый и пористый металл удалить. Стенки разделанных поверхностей должны бить прямые или с расширением кверху.

Наплавка порошковых материалов. Наплавку материала на дефектную поверхность следует производить в следующей последовательности:

- нагреть поверхность нормальным пламенем горелки до температуры 300 – 400°С с расстояния 10 – 30 мм, осуществляя возвратно-поступательное перемещение пламени горелки по всей поверхности;

- пронести горелку с полностью открытым рычагом подачи порошка над восстановленной поверхностью. Напыляемый порошок должен образовать тонкий слой на поверхности, после чего прекратить подачу порошка;

- нагреть покрытие до расплавления;

- наплавку порошкового сплава проводить без расплавления основного металла при пульсирующей подаче порошка, чтобы обеспечить полное расплавление его частиц. Наплавку следует начинать с центра и по мере заполнения переходить к краям до полного выравнивания с поверхностью. Положение горелки относительно поверхности перпенди-кулярное;

- по окончании наплавки отвести пламя горелки на расстояние 50 – 60 мм, прогреть восстановленную поверхность и прилегающий участок основного металла.

Контроль качества нанесения покрытия. Контроль качества наплавленного слоя заключается в визуальном осмотре восстановленной детали. Не допускаются отслоения, растрескивания, поры, трещины.

Газопорошковая наплавка позволяет упрочнять детали сложной конфигурации слоем минимальной толщины (0,1—0,3 мм) без разбавления основным металлом, так как зона перехода составляет всего 100—120 мкм. Для наплавки используют специальные горелки (рис. 1).

Кислород по трубке 8 поступает через инжектор 10 в камеру смешения 9. Ацетилен по трубке 7 подается в канал 6, окружающий инжектор. Из канала 6 ацетилен инжектируется струей кислорода, вытекающего из инжектора, в камеру смешения 9, где газы смешиваются, по трубке 5 поступают в мундштук 1 и, выходя из него, сгорают, образуя сварочное пламя 2. После установления необходимого состава пламени и разогрева детали открывают отсекатель порошка (на рис. 1 не показан). Из бункера 13 порошок под действием собственного веса и инжектирующего действия кислородной струи, выходящей из инжектора 12, попадает в смесительную камеру 11, где смешивается с кислородом. Поток кисло- родно-порошковой смеси поступает в инжектор 10, обеспечивая инжекцию горючего газа — ацетилена. На выходе из мундштука ацетилено-кислородная смесь горит в виде пламени, которое обеспечивает необходимый нагрев наплавляемой поверхности 4 и частиц порошка, создавая общую сварочную ванну 3.

Рисунок 1 - Горелка для газопорошковой наплавки

Наплавку ведут гранулированным самофлюсующимся порошком системы «хром — бор — никель». Расход порошка достигает 2,7 кг/ч. Рекомендуемые размеры частиц порошка 40—100 мкм. Газопорошковую наплавку используют в основном при ремонтных работах для восстановления и упрочнения автотракторных деталей, штампов и матриц, головок рельсов в железнодорожном транспорте и других деталей. Недостаток этого способа — низкое использование наплавочных материалов (60-80%).

Наплавка напылением.

Газопламенное напыление с последующим оплавлением (наплавка напылением) позволяет наносить тонкий износостойкий слой без деформации изделия и основан на применении сплавов «никель — хром — кремний — бор» в виде порошков с температурой плавления 1020— 1080°С. Данные сплавы являются самофлюсующимися, так как при плавлении образуют защитные стеклообразные шлаки. Технологически способ состоит из двух процессов — напыления покрытия и его оплавления. Процесс газопламенного напыления включает в себя нагрев материала до жидкого состояния, его распыление газовой струей и нанесение с большой скоростью на обрабатываемую поверхность. При ударе частицы соединяются между собой и с поверхностью, образуя напыленный слой. Поверхность изделия перед напылением подвергают пескоструйной обработке. Для напыления используют газопламенные горелки порошкового типа, в частности те, которые применяют для газопорошковой наплавки.

Процесс оплавления осуществляют теми же горелками, что и напыление, а также индукционным, печным или плазменным способами. При оплавлении напыленную поверхность нагревают до тех пор, пока она не заблестит и в ней не отразится пламя, при этом происходит сплавление оплавленного слоя с основным металлом. В связи с тем, что оплавлению покрытия предшествует предварительный подогрев детали до температуры 800—900°С, этот способ применяют для сравнительно небольших изделий, масса и форма которых дают возможность нагревать их до требуемых температур без затруднения.

Газопламенным напылением с последующим оплавлением упрочняют плунжеры, лопатки вентиляторов, лемехи плугов, штампы и т.п.

Форма отчета:

В рабочих тетрадях подготовить отчет в виде краткого конспекта согласно следующей структуры:

ТЕМА: НАПЛАВКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ: НАЗНАЧЕНИЕ, МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАПЛАВКИ, ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ. ГАЗОПОРОШКОВАЯ НАПЛАВКА.

Читайте также: