Техника и технология сварки и наплавки

Обновлено: 17.05.2024

Процесс нанесения с помощью сварки на поверхность детали слоя металла для восстановления ее первоначальных размеров либо для придания поверхности специальных свойств называется наплавкой. Наплавка предполагает нанесение расплавленного металла на оплавленную металлическую поверхность с последующей его кристаллизацией для создания слоя с заданными свойствами и геометрическими параметрами.

Применяют наплавку для восстановления изношенных деталей, а также при изготовлении новых деталей с целью получения поверхностных слоев, которые обладают повышенными твердостью, износостойкостью, жаропрочностью, кислотостойкостью и другими свойствами. Она позволяет значительно увеличить срок службы деталей и намного сократить расход дефицитных материалов при их изготовлении.

При большинстве методов наплавки, так же, как и при сварке, образуется подвижная сварочная ванна. В головной части ванны основной металл расплавляется и перемешивается с электродным металлом, а в хвостовой части происходят кристаллизация расплава и образование металла шва. Наплавлять можно слои металла как одинаковые по составу, структуре и свойствам с металлом детали, так и значительно отличающиеся от них.

Наплавляемый металл выбирают с учетом эксплуатационных требований и свариваемости. Для получения заданных свойств наплавленного слоя применяют легирование присадочного металла в процессе наплавки, чаще всего используют специальные наплавочные электроды.

Применяют следующие виды наплавки:

• ручная дуговая выполняется покрытым плавящимся или неплавящимся электродом. Ручная наплавка малопроизводительна и применяется при наплавке деталей сложной конфигурации;

• плавящиеся наплавочные электроды применяются в соответствии с назначением каждого типа и марки;

• неплавящиеся электроды применяют при наплавке на поверхность детали порошковых смесей;

• электроды из литых твердых сплавов, а также в виде трубки, заполненной легирующей порошкообразной смесью;

• автоматическая и полуавтоматическая наплавка под флюсом производится проволокой сплошного сечения, ленточным электродом или порошковой проволокой.

Легирование наплавляемого слоя осуществляют через электропроволоку, легированный флюс (при проволоке из низкоуглеродистой стали) или совместным легированием через проволоку и флюс. Иногда в зону дуги вводят легирующие вещества в виде пасты или порошка.

Наплавку в защитных газах принимают при наплавке деталей в различных пространственных положениях и деталей сложной конфигурации. Возможность наблюдать за процессом формирования валика позволяет корректировать его, что очень важно при наплавке сложных поверхностей. Наплавку производят чаще всего в аргоне или углекислом газе плавящимся или неплавящимся электродом. Наибольшее распространение получила наплавка в углекислом газе постоянным током обратной полярности. Надо обратить внимание на то, что углекислый газ окисляет расплавленный металл, поэтому необходимо применять наплавочную проволоку с повышенным содержанием раскислителей. Недостатком этого вида наплавки является относительно большое разбрызгивание металла.

Газовая наплавка имеет ограниченное применение, так как при этом виде наплавки возникают большие остаточные напряжения и деформации в наплавляемых деталях. Для наплавки применяют литые твердые сплавы.

Наплавка самозащитной порошковой проволокой или лентой открытой дугой не требует защиты наплавляемого металла и по технике выполнения в основном не отличается от наплавки в защитном газе. Преимуществом этого вида является возможность наплавки деталей на открытом воздухе. Сварщик, наблюдая за процессом, может обеспечить хорошее формирование наплавляемых валиков. Наплавка самозащитной проволокой менее сложна, хорошо поддается механизации.

Плазменная наплавка производится плазменной (сжатой) дугой прямого или косвенного действия. Присадочным материалом служат наплавочная проволока и порошкообразные смеси. Существуют различные схемы наплавки, которые получают широкое применение благодаря высокой производительности (7–30 кг/ч), возможности наплавки тонких слоев при малой глубине проплавления основного металла. При этом получают гладкую поверхность и высокое качество наплавленного слоя.

Вибродуговая наплавка выполняется специальной автоматической головкой, обеспечивающей вибрацию и подачу электродной проволоки в зону дуги. При вибрации электрода происходит чередование короткого замыкания сварочной цепи и разрыва цепи (паузы). В зону наплавки подается охлаждающая жидкость. Она защищает наплавленный металл от воздействия воздуха и, охлаждая деталь, способствует уменьшению зоны термического влияния, снижает сварочные деформации и повышает твердость наплавляемого слоя. В качестве охлаждающей жидкости применяют водные растворы солей, содержащих ионизирующие вещества (например, кальцинированной соды), облегчающие периодическое возбуждение дуги после разрыва цепи (паузы).

Электрошлаковая наплавка характеризуется высокой производительностью. Этот способ позволяет получать наплавленный слой любого заданного химического состава на плоских поверхностях и на поверхностях вращения (наружных и внутренних). Наплавка выполняется за один проход независимо от толщины наплавляемого слоя.

Для наплавки деталей экскаваторов, землеройных машин, работающих при ударных нагрузках, применяют электроды марки 12АН/ЛИВТ (тип Э–95Х7Г5С), дающие наплавляемый слой твердостью до 32HRC. Наплавку стальных и чугунных деталей, подверженных абразивному износу без ударной нагрузки, производят электродами марки Т–590 (тип Э–320Х25С2ГР). Детали, работающие в условиях сильного износа и при ударных нагрузках, рекомендуется наплавлять электродами марки Т–620 (тип Э–320Х23С2ГТР) диаметром 4–5 мм.

Механизированную наплавку производят наплавочной проволокой. Она маркируются буквами Нп и цифрами и буквами, характеризующими химический состав металла проволоки. Подбираются проволоки в зависимости от объекта наплавки и требуемой твердости наплавляемого слоя.

Марки углеродистой проволоки в зависимости от содержания углерода дают слой твердости от 160 НВ (Нп–25) до 340 НВ (Нп–85). Проволока легированная и высоколегированная позволяет получать слой твердости от 180 НВ (Нп–40Г) до 52 НКС (Нп–40Х13). При наплавке используют флюсы. Допускается производить наплавку рабочих поверхностей деталей электродной проволокой марки Св–08 под легирующим керамическим флюсом марки АНК–18 и АНК–19.

Механизированную наплавку производят также наплавочной порошковой проволокой или лентой под слоем флюса АН–348–А, АН–20 (С, СП и П), АН–2, Ан–60 и др. Для наплавки деталей машин из углеродистой стали под флюсом типа АН–348–А применяют порошковую проволоку марок ПП—АН–120, ПП—АН121 (твердость слоя 300–350 НВ) или ПП—АН–122 (твердость слоя 50–56 НRС), для наплавки высокомарганцовистых сталей применяют проволоку ПП—АН–105 (твердость слоя 20–25 НКС), для наплавки высокохромистых сталей рекомендуют порошковую проволоку марок ПП—АН–170 и ПП—АН–171. Порошковые ленты марок ПЛ—АН–101, ПЛ—АН–102 и ПЛ—АН–112 применяют для наплавки под флюсом и открытой дугой.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Глава 15 Технология производства сварки легированных сталей

Глава 15 Технология производства сварки легированных сталей Легирующие элементы Легированными называют стали, содержащие специально введенный элемент для придания стали определенных свойств и структуры. В зависимости от содержания легирующих элементов стали

Глава 16 Технология производства сварки цветных металлов и их сплавов

Глава 16 Технология производства сварки цветных металлов и их сплавов Особенности сварки цветных металлов Цветные металлы и сплавы по своим физико-химическим свойствам резко отличаются от сталей, что необходимо учитывать при выборе вида сварки и технологии. По

Виды наплавочных работ

Виды наплавочных работ Процесс нанесения с помощью сварки на поверхность детали слоя металла для восстановления ее первоначальных размеров либо для придания поверхности специальных свойств называется наплавкой. Наплавка предполагает нанесение расплавленного

Технология производства табачных изделий

Технология производства табачных

Порядок производства работ

Порядок производства работ Реконструкцию зданий следует осуществлять согласно организационно-технологической документации (ПО С, ППР и др.), оформляемой после оценки общего состояния сооружений. По результатам обследования составляется акт, на основании которого

Порядок производства работ При извлечении грунта из выемок с помощью бадей необходимо устраивать защитные навесы-козырьки с соблюдением определенных требований. Так, наладка крепления должна осуществляться сверху вниз по мере увеличения выемки на глубину не более

Порядок производства работ При работе смесительных машин чистку приямков для загрузочных ковшей следует производить после закрепления ковша в поднятом положении. Чистка барабанов и корыт смесительных машин производится после остановки машины.При заготовке арматуры

Порядок производства работ До начала монтажных работ необходимо установить порядок обмена сигналами между лицом, руководящим монтажом, и машинистом. Сигналы подаются одним лицом (бригадиром), кроме сигнала «Стоп», который может быть подан любым работником в случае

Порядок производства работ Кладку стен ниже и на уровне перекрытия, устраиваемого из сборных железобетонных плит, следует проводить с подмостей нижележащего этажа. Запрещается монтировать плиты перекрытия без предварительно выложенного из кирпича бортика на два ряда

Порядок производства работ Временное крепление горных выработок следует выполнять в соответствии с утвержденными ППР и паспортами временного крепления.Величина отставания обделки от забоя подземной выработки не должна превышать допустимую проектом. Участок

8. Технология малярных ремонтных работ

8. Технология малярных ремонтных работ Окрашенная поверхность неводными красками должна иметь заданную фактуру: однородную гладкую глянцевую или матовую поверхность, без пропуска и пятен, без просвечивания нижележащих слоев и неровностей, вызванных плохо прочищенной

Восстановление деталей сваркой и наплавкой

По статистике при восстановлении деталей в 60% случаев используется сварка и наплавка. Сваркой устраняют механические повреждения. Наплавкой восстанавливают изношенные поверхности деталей.

Сущность восстановления сваркой и наплавкой

Оба метода основаны на тепловом воздействии, отличаются только настройки используемого оборудования. Наплавка ― это нанесение на поверхность деталей слоя из сплава основного и присадочного металла. Наплавкой восстанавливают не только геометрические размеры, но также наносят покрытия для повышения жаростойкости, прочности, износоустойчивости и т. д. Процедура выполнятся на поверхности любой формы― от плоской до конической и сферической.

Сварка ― это процесс создания соединения металлических элементов методом плавления или давления. Этим способом заделывают трещины, сколы, отверстия от пробоин, крепят отломившиеся элементы. С такими повреждениями рам, поддонов, кузовов, обоих мостов постоянно сталкиваются при ремонте автомобилей. Сварку также применяют совместно с другими восстановительными процедурами.

Для качественного восстановления деталей сваркой и наплавкой необходимо:

не допускать сильного смешивания основного металла с наносимым;
плавить основной металл на минимальную глубину;
не делать больших припусков на последующую обработку;
принимать меры по снижению остаточных напряжений и деформации.

Подготовка деталей

Перед восстановлением детали сваркой или наплавкой с поверхности удаляют ржавчину, окалину, грязь металлической щеткой или пескоструйной обработкой до блеска. Обезжиривание выполняют растворителем или нагревом поверхности до 300⁰C. На кромках закрепляемых элементов снимают фаски. У трещин разделывают края под углом 120 — 140⁰, на концах сверлят отверстия диаметром 3 — 4 мм. Глухие трещины углубляют насквозь, чтобы газы при сварке не образовывали поры.

С деталей, которые уже восстанавливались, сначала удаляют остатки нанесенного ранее слоя. Затем проводят процедуру очистки. Если износ не больше 1 мм, с места восстановления снимают слой на глубину 0,5 — 1 мм шлифовальным кругом или резцом. Это обеспечит однородность структуры нанесенного сплава.

Электродуговая сварка и наплавка

Это самая распространенная технология восстановления в промышленности и на дому. Она легко выполняется на обычном сварочном оборудовании. Работу выполняют плавящимися покрытыми электродами и неплавящимися с присадочной проволокой.

Качество конечного результата определяется параметрами электродов. Для ремонта сваркой площадь поперечного сечения стержней выбирают в зависимости от размера повреждения, толщины металла. Для создания слоя с заданными параметрами выбирают марки электродов с легирующими присадками. Они могут содержаться в металле и обмазке стержней.

Наплавку на детали из низкоуглеродистых сталей, которые не подвергались термической обработке, проводят сварочными электродами. Форму изделий из закаленной легированной, высокоуглеродистой стали восстанавливают наплавочными электродами с присадками или стержнями из твердых сплавов. Ими же наносят слои на режущие кромки инструмента для обработки металла.

Важно!

Для предотвращения деформирования, детали из высокоуглеродистой легированной стали предварительно нагревают до 300⁰C.

После окончания работы проводят отпуск для снятия внутренних напряжений в сварочных швах. Для низкоуглеродистой, низколегированной стали предварительный нагрев не требуется.

На цилиндрическую поверхность валики накладывают тремя способами:

в виде спиралей;
в форме замкнутых окружностей;
параллельно оси вращения.

На плоские поверхности наплавляют рядом расположенные широкие валики либо узкие с перекрытием 0,3 — 0,5 по ширине. На место большого износа сначала накладывают слой из низколегированной стали. Наплавку и сварку элементов небольшой толщины выполняют на постоянном токе обратной полярности. Толстостенные детали сваривают переменным или постоянным током с прямой полярностью.

Восстановление деталей в среде защитных газов

Этим способом восстанавливают детали наплавкой и сваркой толщиной от 0,6 мм и валов диаметром до 5 см. Поступающий под давлением к месту сварки газ защищает расплавленный металл от соприкосновения с воздухом. Самые качественные швы получаются в среде аргона или гелия, однако из-за их высокой цены чаще пользуются углекислым газом. В среде азота восстанавливают детали из меди.

При нагреве до высокой температуры из углекислого газа выделяется кислород, который способствует выгоранию углерода, марганца, кремния. Поэтому для работы со сталью применяют сварочную или присадочную проволоку с высоким содержанием этих элементов. Выбор диаметра в диапазоне 0,5 — 2,5 мм зависит от толщины деталей. Наплавку на нержавеющую сталь проводят проволокой из нержавейки, желательно той же марки.

Восстановление в среде углекислого газа выполняют на постоянном токе обратной полярности. Чтобы процесс протекал стабильно, выбирают сварочное оборудование с жесткими характеристиками. Автоматической наплавкой восстанавливают детали диаметром от 10 мм из низкоуглеродистых сортов стали.

Подачу проволоки настраивают так, чтобы не возникали короткие замыкания или обрывы дуги. Скорость наплавки определяется по толщине создаваемого слоя. Валики накладывают с шагом 2,5 — 3,5 мм.

Сварка и наплавка под слоем флюса

Восстановление этим способом проводят электрической дугой, которая горит под расплавленным флюсом. Таким образом, создается эластичная оболочка, защищающая расплавленный металл от соприкосновения с воздухом. Флюсы также поддерживают стабильность горения дуги, раскисляют, легируют, рафинируют наплавляемый металл.

Для сварки и наплавки применяют два вида флюсов:

Керамические, состоящие из металлических и неметаллических компонентов, что позволяет проводить легирование в большом диапазоне.
Плавленые не содержат металлических компонентов, поэтому возможности легирования ограничены десятыми долями процента. По сравнению с керамическими видами эти флюсы дешевле, лучше защищают, со швов легче отделяется шлак. Плавлеными флюсами с высоким содержанием кремния пользуются при нанесении слоев из углеродистых, низколегированных сортов стали.

Наплавку металла под флюсом проводят сварочной проволокой без покрытия. Диаметр (1 — 6 мм) определяют по толщине создаваемого слоя, формы валиков, габаритов деталей. Чтобы увеличить производительность, восстановление ведут ленточными электродами шириной до 10 см или одновременно двумя проволоками с подачей разными механизмами.

Восстановление выполняют на постоянном токе с обратной полярностью. На круглых деталях валики располагают с шагом 2 — 6 диаметра проволоки. Для уменьшения деформации на плоской поверхности наплавку ведут через валик или поочередно на разных участках.

Другие способы восстановления

Также популярны альтернативные методы восстановления:

Вибродуговая наплавка отличается от обычной электросварки тем, что электрод кроме поступательного движения совершает перпендикулярные колебания частотой 90 — 100 кол/сек. В ходе процесса металл переносится мелкими каплями в сварочную ванну небольшого размера. Этим достигается незначительная глубина проплава, высокая прочность сцепления материала электрода с металлом детали.
Пламенная наплавка проводится за счет нагрева основного металла и присадочной проволоки струей ионизированного газа, направляемой в рабочую зону соплом горелки.
Электроконтактную наплавку выполняют методом пластической деформацией после нагрева металла детали и присадочного материала импульсным током. Отличается высокой производительностью (до 150 см²/мин), незначительным термическим воздействием, малым проплавлением.

Перспективными считают способы наплавки (сварки), прошедшие экспериментальную проверку:

электронно-лучевая;
высокочастотным током;
лазерная;
пропиткой композиционных сплавов;
взрывом;
самораспространяющимся высокотемпературным синтезом.

Особенности восстановления деталей из чугуна

Сложность восстановления чугунных деталей связана с тем, что при быстром остывании шов становится чрезмерно хрупким, так как в металле остается много углерода. Поскольку у материалов деталей и швов коэффициенты усадки разные, во время и после окончания сварки образуются трещины. При высокой температуре углерод и кремний выгорают с образованием шлака и газов, которые при быстром остывании остаются внутри швов в виде пор, включений.

Для получения прочных однородных швов восстановление выполняют методом горячей сварки. Деталь предварительно медленно нагревают до 650 — 700⁰C в течение 1,5 — 2 часов в печи. Затем переносят в термос, чтобы температура во время работы не упала ниже отметки 500⁰C. Сварку или нанесение слоя ведут через люк. После окончания восстановления деталь отжигают при 600 — 650⁰C в печи или термосе. Инструкция рекомендует снижать температуру со скоростью 50 — 100⁰C/час.

Обратите внимание!

Если ремонт выполняют газовой горелкой, в качестве присадочного материала применяют стержни из чугуна.

Электросварку проводят чугунными электродами с покрытием, в состав которого входит до 50% графита. Из-за низкой производительности, сложности оборудования, этим способом пользуются редко.

Восстановление холодной сваркой выполняют без предварительного нагрева. Поэтому принимают меры для предотвращения деформирования и образования дефектов. Газовой горелкой чугун плавят медленно, но без перегрева. Электросварку проводят постоянным током обратной полярности, диаметр электродов 3 — 4 мм. Валики при наплавке накладывают вразброс участками по 40 — 50 мм. Прежде чем начать следующий, предыдущий шов охлаждают до 50 — 60⁰C.

В зависимости от решаемых задач для холодной сварки применяют присадочные стержни и электроды:

чугунные;
стальные;
комбинированные;
пучковые;
монелевые;
медно-стальные.

При восстановлении деталей, следует учитывать, что независимо от метода наплавки, нанесенный металл будет неоднороден по механическим параметрам, структуре, химическому составу. Поэтому если деталь работает в условиях больших нагрузок, рекомендуется заменить ее новой.

Механизированная сварка и наплавка: технология, оборудование, сущность и назначение

Создавать прочные стыки и восстанавливать изношенные покрытия можно разными способами. Сегодня под прицелом внимания один из них, а именно механизированная сварка и наплавка: рассмотрим, что она из себя представляет и какими методами может осуществляться, проанализируем преимущества и недостатки, которыми она обладает.

Обратите внимание, у нее широкая сфера применения: она выполняется как при изготовлении самых разных строительных конструкций (чаще всего труб), так и при ремонте активно использовавшихся функциональных узлов. С помощью тех или иных ее видов возвращают исходную геометрию шеек коленвалов, шлицов КПП и редукторов, элементов ходовой части гусениц и многих других предметов. В настоящее время считается наиболее перспективным направлением, а значит активно развивается.

Что называют механизированной наплавкой

В общем случае это процесс нанесения специального слоя на изношенную поверхность, который, затвердев, не только восстановит начальную форму детали, но и станет своего рода защитным покрытием. Весь смысл (и главная особенность) здесь в том, как осуществляется данный вид работ, а реализовать его можно одним из двух вариантов:

• автоматически – как подача электродного материала, так и его перемещение (и заготовки тоже) в пространстве выполняется оборудованием; многие установки обеспечивают еще и поперечные колебания направляемого стержня, что позволяет уменьшить количество проходов;
• полуавтоматически – механическим путем выполняется только доставка проволоки (или другой присадки) в рабочую зону, по шлангу, после чего сварщик самостоятельно перемещает держатель с нею относительно заготовки.

У каждого есть свои особенности. Так, в первом случае может не хватить гибкости при позиционировании, во втором многое зависит от мастерства человека, решающего задачу. Хотя производительность труда в обеих ситуациях значительно выше, чем при любом из ручных методов (у них другие достоинства). Качество и равномерность покрытия, обычно, тоже лучше, что и обуславливает широту применения, особенно серийного.

Технология механизированной наплавки

• Начальным этапом становится очистка поверхности детали от остатков смазочных материалов, грязи. Можно либо аккуратно обжечь ее с помощью горелки, либо промыть горячим щелочным раствором, после чего пройтись по ней щеткой. Это нужно для максимально равномерного осаждения восстанавливающего слоя.
• Следующий шаг – предупреждение значительных внутренних напряжений (если есть вероятность их возникновения), чтобы исключить появление трещин в нанесенном покрытии. Для этого необходимо подогреть обрабатываемый элемент до определенной температуры. До какой именно? Зависит от размеров, формы, характеристик заготовки, а также от конечных свойств присадки.
• Ну а затем осуществляется расплав – проволоки, металлической ленты, порошка – и непосредственное нанесение дополнительного материала на основной, под флюсом или без него, под защитой газа или без нее. Если при этом накладываются отдельные валики, стоит следить, чтобы каждый последующий перекрывал 0,4-0,5 ширины предыдущего.

Кажется, что все просто, и при должном уровне опыта так и есть, но важно не забывать, что правильная техника механизированной наплавки требует учитывать целый ряд нюансов. Даже при подготовке нужно:

• отшлифовать рабочие поверхности предмета шкуркой, если ранее он уже проходил процедуру восстановления;
• заглушить выходящие в зону контакта отверстия графитовыми стержнями или сразу пастой на основе жидкого стекла, причем сделать это предварительно, примерно за сутки;
• снять остатки смазки при помощи специально проколотых резиновых шайб, установленных перед головками;
• закрепить деталь в патроннике с достаточной надежностью – так, чтобы биение не было больше 1,5 мм.

Просто необходимо придерживаться не только выбранного способа (методы мы подробно рассмотрим ниже), но и режима плавления. Последний зависит от целого ряда факторов, в числе которых и величины напряжения с током, и характер вращения заготовки, и скорость подачи, и даже угол положения проволоки или ее длина.

В вопросе формирования валиков тоже есть своя специфика: при их нанесении важно проваривать основной материал неглубоко, так, чтобы его доля в покрытии не превышала 0,3-0,45 m. При этом нельзя вести дугу слишком быстро, иначе слои получатся узкими и пострадает качество сцепления.

Свои ограничения есть и по вылету присадочного прутка: чем он больше, тем значительнее сопротивление цепи, тем сложнее выполнять работу. Практическим путем обнаружено, что данная величина не должна превышать 25 мм.

Виды механизированной наплавки

Сегодня актуальны такие способы:

• под флюсом;
• в защитной газовой среде;
• электроконтактный;
• электрошлаковый;
• вибродуговой;
• плазменный.

Теперь рассмотрим каждый из них подробнее.

Работы под флюсом удобны тем, что при их осуществлении воздух не воздействует на разгоряченный металл, что помогает избежать пор и в целом облегчает труд. Плюс, отсутствует разбрызгивание, выделяющееся тепло используется более эффективно, можно выполнить легирование.

Сам процесс отличается своей производительностью, и тому есть две причины:

• Вылет сравнительно малый, поэтому ток (не единицу площади стержня) в 7-8 раз выше, чем при ручной дуговой сварке.
• Образующийся шлак помогает минимизировать потери основного материала, что положительно сказывается на итоговом коэффициенте напайки (увеличивает его в 1,5-2 раза).

Роль электрода выполняет сплошная проволока сечением 1-6 мм, скорость ее подачи регулируется автоматическим устройством и составляет от 100 до 300 км/ч. К ней подводится «плюс» от источника (через мундштук из меди), тогда как «минус» – к самой заготовке (но ток при этом еще проходит через станину и съемник).

При этом флюс может быть стеклообразным, представляя собой размельченную смесь силикатов (серия АН), и только оберегать основной материал от воздуха. Или содержать в себе легирующие, связывающие, шлакообразующие, раскисляющие добавки и изменять физико-химические свойства наносимого покрытия.

Механизированная наплавка поверхностей деталей в защитной газовой среде проводится в пространстве, заполненном смесью аргона и водяного пара или CO2. Первый дорого стоит, поэтому на заводах по умолчанию используют CO2, ремонтируя в нем кузова, элементы кабин и оперения и многие другие заготовки.

Процесс протекает следующим образом: поданный в рабочую зону, углекислый газ вытесняет собой воздух, не давая кислороду или азоту негативно воздействовать на созданный шов. Проблема только в том, что дуга нагревается до 6000 0С, а при такой температуре связи в CO2 нарушаются, и реакция его распада провоцирует выгорание легирующих веществ и углерода в наносимом покрытии. Чтобы нивелировать возможный вред, следует использовать специальную присадочную проволоку из серии Св, в составе которой содержатся добавки титана, кремния, марганца.

Этот вариант обладает сразу четырьмя преимуществами:

• позволяет получить ровный, плотный и даже эстетичный слой (причем без шлака), не требующий какой-то последующей обработки;
• дает возможность решить вопрос в 1,5-3 раза быстрее, чем вручную;
• обеспечивает все условия для визуального контроля процесса;
• способствует попутному охлаждению заготовки, из-за чего поверхность последней не коробится.

В число минусов запишем относительную непрочность шва и сравнительно большое разбрызгивание.

Зато метод просто реализуется на практике: стандартного 40-литрового баллона углекислоты хватает на 20 часов работы. Содержащуюся в ней влагу не проблема нейтрализовать осушителем – медным купоросом. Отличным редуктором станет обычный кислородный. Все операции нужно проводить с подачей тока обратной полярности.

Есть как классические, так и современные механизированные способы сварки и наплавки деталей. Электроконтактная относится, скорее, ко второй категории, так как выполняется на модернизированном оборудовании. Для ее реализации используются машины, приваривающие проволочный или ленточный металл, в один или несколько проходов, и таким образом создающие равномерное покрытие нужной толщины (до 3 мм). Рациональнее, если слоев будет 2-4: это позволит сохранить все физико-механические свойства, исключая перегрев при проведении работ.

Перемешивание основного и дополнительного материала стремится к нулю, особенно при использовании промежуточных присадок – порошков ПГ-СР. При этом вполне реально поддерживать производительность на уровне 2-4 кг/ч.

Электрошлаковый метод позволяет ремонтировать даже сильно изношенные элементы, например, Он обеспечивает высокое качество шва, причем работу можно проводить действительно быстро, показатель в 30 г/Ач вполне реален.

• флюс нагревается дугой, после чего через него пропускается ток;
• в таких условиях электрод плавится и образует ванну вместе с основным металлом;
• кристаллизатор движется вверх с определенной скоростью, а нижние слои постепенно остывают.

Обратите внимание, рабочая зона в этом случае полностью защищена от влияния воздуха, поэтому ничто не мешает вводить легирующие добавки и использовать выделяющееся тепло с максимальной эффективностью.

Техника и технология механизированной наплавки вибродуговым способом сводится к использованию присадочного стержня, создающего колебания с амплитудой от 1 до 3 мм и частотой от 50 до 100 Гц. В результате весь процесс становится чередой из трех циклично повторяющихся этапов:

• горение;
• холостой ход;
• замыкание.

Причем на первом шаге выделяется до 9/10 всего тепла, а на третьем – только 1/10. Это объясняется тем, что 12-20 В, т. е. при малом напряжении источника тока в цепи есть индуктивность, а значит дуга остается стабильной, и ее вольтаж уже 30-35 В.

Для максимальной эффективности стоит подключать ток обратной полярности и выполнять работу в охлаждающей жидкой среде. Хорошо подойдет водный раствор глицерина (10%) или кальцинированной соды (5%), поданный за 40 мм от присадочного стержня. В результате нагрева он обратится в пар, который и заберет вредные азотистые соединения. Кроме того, Ca сделает горение более стабильным, а C3H8O3 предотвратит появление трещин.

Да, метод хорош малой зоной повышения температуры и почти полным отсутствием потерь легирующих элементов и позволяет получить тонкое, но прочное покрытие, но у него есть и недостаток. Минус в том, что усталостная прочность заготовки снижается – из-за появления пор в нанесенном слое, что частично ограничивает случаи применения.

Если же рассматривать современные механизированные способы наплавки, то самой прогрессивной считается плазменная технология. В соответствии с ней восстановление изношенной поверхности осуществляется под воздействием сильно нагретого и богато ионизированного газа – аргона, гелия, воздуха, азота с добавками.

Может осуществляться по одной из трех схем – с открытой, закрытой и комбинированной струей. В первом случае роль анода выполняет заготовка, во втором – горелка или сопло, в третьем – и то и другое.

Варианта реализации тоже два:

• плазма захватывает порошок и равномерно осаждает его на поверхность;
присадка сразу вводится в струю.

Метод обладает пятью практическими преимуществами:

• за счет концентрации высокой температуры зона термического влияния сужается;
• благодаря ему на сталь реально наносить самые разные износостойкие материалы, даже пластмассу;
• позволяет точно регулировать толщину слоя – от тонкой, в 0,1 мм, до 2-3 мм;
• отличается сравнительно высоким КПД дуги – достигает 45%;
• по нему можно выполнять еще и поверхностную закалку.

Оборудование для механизированной наплавки

Обычно это установки, «сердце» каждой из которых – переделанный токарный станок: вместо резцедержателя у него головка, также он оснащен источником питания и зачастую понижающим редуктором, уменьшающим вращение до 5 или даже до 2 об/мин.

Хотя для коленчатых валов есть техника, не требующая дополнительной доработки. Это машины вроде ОКС-5523 с универсальными центросмесителями, и они регулируют скорость бесступенчато.

Источники тока подключают самые разные, например, это может быть:

• выпрямитель из серии ВКС-500-1 или ВС-600;
• преобразователь вроде ПСУ-500-2 или ПСГ-500.

При выборе головок для подачи присадки традиционно отдают предпочтение моделям из семейств ОКС.

Наиболее распространенным электродом считается пружинная проволока сечением 1,6-2 мм, хотя также популярны серии Св и Нп, в том числе и низкоуглеродистые, и высоколегированные. Подбирать одну из них нужно так, чтобы наносимое покрытие по своему химическому составу было сходным с основным.

Флюс – это соединение из порошкового графита с феррохромом и жидкого стекла. Эти вещества смешивают в определенных пропорциях и прокаливают, потом дают настояться, а дальше добавляют к чистому и уже приготовленному. Затем остается лишь хранить его в сухой емкости и использовать по мере необходимости.

Сущность механизированной наплавки и ее назначение

В общем случае это нанесение слоя материала на поверхность заготовки. Это нужно:

• для восстановления или изменения исходных размеров (геометрии) элемента, что особенно актуально, если это инструмент, например, режущая кромка;
• или придания новых свойств, допустим улучшения антикоррозионных характеристик или для повышения стойкости к истиранию.

Ну и в рассматриваемой нами ситуации процесс еще и должен быть наполовину или полностью автоматизированным.

Плюсы

• можно создавать покрытия значительной толщины (до 2-3 мм) и таким образом возвращать изначальную геометрию даже сильно изношенным изделиям;
• производительность в 1,5-3 раза выше, чем при любом из ручных методов;
• используемое оборудование сравнительно надежное и простое в транспортировке;
• отсутствуют ограничения по габаритам предметов – конусы доменных печей, сосуды атомных реакторов и другие большие объекты тоже реально защитить и восстановить;
• каждый метод достаточно легок в реализации;
• наносимый слой может быть какого угодно состава, от чистой меди до комбинированной пластмассы;
• наплавку не проблема сочетать с другими методами обработки, допустим, с азотированием или плазменной закалкой.

Минусы

• В ряде случаев в результате смешивания основного материала с добавленным, наблюдается ухудшение практических свойств;
• при неправильном выборе режима деформация, провоцируемая высокими температурами, может быть чрезмерной, что требует принятия дополнительных мер по сохранению геометрии заготовки;
• решающему задачу мастеру нужно обладать теоретическими знаниями в области сочетаемости металлов, чтобы сделать покрытие не просто равномерным, а с нужными свойствами;
• небольшое количество сочетаний по сравнению с тем же напылением;
• трудно покрывать малые элементы сложных форм – ванну приходится постоянно переносить и не всегда удается осуществить это плавно.

Выводы

Мы рассмотрели сущность и назначение механической наплавки металлов, со всеми ее плюсами и минусами, и, по нашему мнению, достоинства важнее недостатков, а значит этой технологией стоит пользоваться. Какой именно способ ее выполнения выбрать, решать вам. А выгодно заказать станки для реализации практически каждого из методов вы можете в нашей компании «Сармат».

Частично механизированная сварка (наплавка): технология выполнения, режимы и особенности

Частично механизированная сварка (наплавка) – это простой метод выполнения сварочных работ с высокой эффективностью. Да и затраты он несет небольшие. Вот почему способ стал популярен одновременно и у профессионалов на крупных производствах, и у частников, занимающихся подсобными работами. Да и даже новички, которым необходимо выполнить единичное действие у себя на даче, в загородном доме или на собственном складе, чаще всего используют именно такую методику. Ведь она выгодно отличается быстрым усвоением, легкой реализацией. И что еще важнее, является вполне экономичным выбором.

В этом обзоре мы конкретно разберемся в сути, видах техники, различных сопутствующих приемах, необходимом оборудовании. А также выявим все ключевые преимущества и недостатки подобной системы.

Что называют технологией частично механизированной сварки наплавки

Для начала разберемся со смежными понятиями. Ручной вариант – это работа, подразумевающая участие человека на всех этапах процесса. Он самостоятельно погружает необходимую конструкцию или деталь, производит плавление, сменяет электроды. Участие каких-то программ не подразумевается. В автоматическом варианте же деятельность сварщика отсутствует по определению. Его роль заключается лишь в расположении объекта на крепежах. То есть, это может выполнить и непрофессионал.

Полуавтоматический режим совмещает две эти функции. Погрузка и размещение осуществляется самостоятельно, так же как и движение сварочным аппаратом. Но подача электродов уже становится автоматической. Это легче, ведь не нужно переживать за корректность размещения проволоки, следить за настройками. Определять уровень газа, подачу электроэнергии. Все сделает «умное» оборудование за работника.

Благодаря этому для «любительской» работы обычно приобретают такое оборудование. Чтобы минимизировать возможность ошибки. А как известно, в этой сфере она может стоить дорого. Сварной аппарат при нарушениях условий безопасности на производстве может воспламенить объекты, нанести травмы человеку.

Особенности технологии частично механизированной сварки наплавки

Пройдемся по всему алгоритму детально.

• В первую очередь происходит обработка рабочей поверхности. Необходимо устранить возможные дефекты, возникшие при прокате металла. Это не самая редкая ситуация, брак поступает часто. Поэтому лучше перестраховаться. Для исправления деформации возможно применить плавление.
• Наносится разметка на сталь. Определяются участки, где будет проходить резка, выбирается режим работы.
• Резка объекта. После нее нужно в обязательном порядке зачистить кромки. Дуговая сварка предполагает ровную поверхность. Соответственно, кромки подрезаются, если дефекты слишком сильные. А дальше для выравнивания обрабатываются абразивом. Нужен инструмент высокой твердости, иначе металл он просто не возьмет.
• Следующим этапом нужно выбрать конкретный режим. Для этого определяется сила и полярность тока, на котором будет работать оборудование. Важно учесть температуру в окружающей среде. В помещении это сделать просто. Она кардинальным образом изменяться не будет. А вот на свежем воздухе есть нюансы. Резкое похолодание – это редкость. А вот неожиданно вышедшее солнце из-за туч прямыми лучами способно повысить температуру на десять и выше градусов.
• Выбираем число подходов, сразу строго фиксируем эту цифру и следуем ей. А также определяем пространственное положение шва.
• Теперь необходимо заземлить деталь, которую будем плавить.
• Только после этого подключаем электрический ток. Аппарат при соприкосновении с объектом начнет пропускать электричество. А значит, и кромка детали, и сам электрод ввиду сильного термического фактора будут плавиться. В итоге, обе масса смешиваются в единое целое. После плавления шлак начинает стремиться вверх, выступая наружу, создавая защитную пленку. Остается лишь подождать остывания и затвердевания. И новенький шов готов.

Также выполнение частично механизированной наплавки может происходить одним из двух способов. Левый вариант – это процесс, при котором сварочный аппарат передвигается слева направо, соответственно. Пруток же двигается параллельно перед горелкой. Двигать лучше всего под прямым углом ко шву, некоторыми зигзагами.

Второй вариант – правый. Перемещение оборудование происходит в обратную сторону. Пламя направляется на ванну с металлическим шлаком. В итоге по времени этот способ изрядно проигрывает. Ведь остывание шва становится куда более длительным процессом, он постоянно заново подогревается. Но фактически, это более качественный вариант. Он обуславливается более прочным соединением. Да и расход газа существенно сокращается. Так что можно говорить и о какой-то экономии.

Режимы

Отдельных строго регламентированных параметров нет. Существует масса ГОСТов под каждый конкретный тип работ и аппаратуру. Но общие методы можно выделить через некоторые аспекты. Один из них – энергия. Электрический ток – это главный двигатель процесса. А значит, его источник или блок обладает принципиальным значением. Сам узел подачи энергии может строиться на двух различных принципах. Первый – это трансформаторный. Это уже зарекомендованный стандарт, который сейчас становится морально устаревшим. Но, плюсы очевидны, трансформатор легко заменить или починить, если он выйдет из строя. То есть, преимуществом выступает примитивность.

Второй вариант – инертный преобразователь. Более прогрессивная модель, которая сейчас ставится почти на каждое оборудование для полуавтоматической сварки на рынке. Электрическая дуга в этом методе становится значительно более стабильной. Горение поддерживается постоянно, даже если питание начинает проседать. Таким образом, уменьшается возможность внешних факторов повлиять на качество работы. Кроме того, КПД тоже возрастает. При наименьших затратах энергии выдается стабильный поток, способный полностью обеспечить нужды сварщика. Ну и последним, но не менее важным плюсом можно назвать компактность. Оборудование с инертным блоком занимает куда меньше места, проще транспортируется и храниться.

Подключать же аппаратуру нужно к источнику с разным напряжением. Все зависит от параметров устройства. По традиции для любительских нужд приобретаются небольшие модели, работающие от сети в 220В. И с одной фазой. А вот если говорить про крупное производство, то там для повышения эффективности используются иные источники. И в большинстве случаев, трехфазные.

Если разбирать режимы частично механизированной наплавки, нельзя обойти своим вниманием такой вид, как сварка в среде защитных газов. Главный критерий – универсальность. Соединения практически любых металлов легко формируются этим методом. Да и процесс можно осуществлять не только в заводском помещении со специально выверенной температурой и газовой средой, но и на свежем воздухе.

Для реализации понадобится оборудование со съемным газовым баллоном. А также с двигателем, подающими механизмами и самой кассетой, в которой хранится проволока. В большей части аппаратов всего два механизма подачи, но если подразумевается серьезная нагрузка, логично приобрести более мощный тип. В нем роликов может быть четыре, шесть и даже больше.

Это простая и доступная технология. Но громоздкий газовый баллон иногда мешает работе, если подразумевается постоянное движение от объекта. Также стоит учесть, что благодаря невысокой цене газа, этот вид еще и экономичен.

Для работ повышенной сложности принято использовать иную технологию, под флюсом. Также идеально подходит для соединения легированной стали или алюминия, для сплавов железа и никеля. Хотя и в работе с обычными соединениями показывает отличный результат. Подходит для выполнения частично механизированной наплавки различных деталей медного типа на производстве.

Флюс – это порошкообразный материал, марганец в своей основе. Он подается вместе с электродом, поэтому при проходе электрического тока происходит плавление сразу двух металлов. Полученная смесь работает гораздо лучше и эффективнее. Порошок бывает плавленым и неплавленным. Последний – стандартный, стоит дешевле, но менее результативен. А первый – это материал после сильной термической обработки, иногда смесь с керамическим происхождением в форме крошки.

Во время работы эти гранулы активно плавятся. Смешиваются с остальным шлаком и попадают в сварочную ванночку. Но при этом флюс поднимается, создает на поверхности специальный защитный слой. Он полностью предохраняет от контакта с кислородной средой. А значит, полученный шов будет до остывания защищен. И получится более крепким и качественным. Затвердевший порошок превращается в наслоение. Удалить его можно без всяких проблем скребком с молотком или иным инструментом. После пары ударов слой трескается и разваливается. Примечательно то, что остатки допустимы к повторной процедуре. Покупать в следующий раз придется меньше флюса.

И провести очистку нужно в обязательном порядке. Ведь слой визуально скрывает под собой шов. И непонятно, получился ли он на запланированном уровне качестве. Или нуждается в доработке, переделке.

Оборудование

Главными аспектами, присущими полуавтоматической сварке, как мы уже говорили, является отсутствие необходимости ив подачи электрода. Менять его в держателе не нужно. «Умный» механизм все сделает самостоятельно.

Машинный вариант оборудования не предполагает наличие этого элемента. Там используется проволока, которую нужно лишь запустить. Отрегулировать придется интенсивность подачи. А значит и мощность аппарата. Ну и также настройке подвергается расстояние от проволоки до объекта.

На современном рынке представлено множество устройств, отличающихся как по параметрам, так и по уровню качества. Разумеется, ценовой вопрос имеет значение. Но стоит заметить, что полуавтоматы недороги по своей сути. Благодаря этому они так и востребованы среди частных мастеров. Когда покупатель ограничен в бюджете. Все линейки имеет невысокой ценовой порог. А значит, экономить еще сильнее – не самый лучший выбор. Логичнее будет ориентироваться на качество, чем выиграть в цене десяток процентов.

Впрочем, также одной из причин актуальности таких устройств является легкое освоение. Если на производстве зачастую работают профессионалы с высоким разрядом, то среди частников зачастую уровень подготовки ниже.

Какой бы товар вы ни выбрали для себя, всегда будут существовать несколько аспектов, которые неизменны для каждого. Это общие характеристики всех линеек продукции.

• Горелка. Естественно, она присутствует во всех типах оборудования. В том числе среди ручного или полностью автоматического.
• Кабель и шланг. С помощью этих проводников для работы поступает электрической ток, газ и новые электроды, которые необходимо плавить. Как уже отмечалось, последние могут быть заменены проволокой.
• Управляющий блок. Зачастую содержит несколько индикаторов, сигнализирующих о состоянии аппарата, наличия подключении к источникам. А также запас расходных элементов. Если случится повреждение или перегрузка, индикаторы сообщают об этом.
• Блок питания. В тех вариантах, когда нет подключения напрямую к сети. Да и даже в этом случае зачастую напряжение подается через этот элемент.
• Резервуар с газом. Его габариты могут отличаться в различном диапазоне. Чем серьезнее нужды, тем больше размер баллона.

Иногда стандартный комплект оборудования снабжается некоторыми новыми частями. Ограничительные экраны, специальные вытяжки для работы в помещении, стойки для расположения «рукава». А также специальные подвижные платформы или просто тележки без бортов, чтобы перемещать баллон с газом. Особенно если он весьма крупный.

Назначение плавки

Обозначенная методика используется в массе различных сфер. Широко востребована как на крупном производстве, так и для каких-то небольших частных работ. Во многих случаях, если ландшафт на территории неудобный, даже стандартный подвод воды из источника к своему дому без предварительной сварки подвести проблематично.

Основные же отрасли, где метод применяется особо широко, это:

• Соединение магистралей. Все пути, которыми подается газ, вода и так далее. Зачастую центральные линии сплошь состоят из металла. И только отводы на воды организовываются из полипропилена или полиэтилена.
• Резервуары для содержания потенциально опасных жидкостей. Нефть, как вариант.
• Практически все основные несущие конструкции из металла в сфере строительства жилых домов. Как многоэтажных, так и частных. Сюда же относится и железобетон.
• Мосты, ворота, ограждения, элементы заборов.
• Корпусные части крупных судов.
• А также все металлических изделий. Перечислить каждую сферу невозможно.

И не стоит забывать, что плавление – это лучший способ ремонта габаритных металлических изделий. А также часто применяется для восстановления различного транспорта. В большей части для техники сельскохозяйственного назначения.

Преимущества

Давайте пройдемся по основным плюсам, которые можно найти в способе полуавтоматической сварки.

• Скорость исполнения.
• Возможность без проблем соединять тонкие конструкции и детали.
• Применяется в универсальных положениях, вертикально или горизонтально, без разницы.
• Снижения риска деформирования объекта.
• Выше КПД по сравнению с ручной.
• Подходит для новичков.

Недостатки

При наличии плюсов, избежать минусов полностью никогда не удается.

• Значительно возрастает риск пробития газовой защиты при работе на свежем воздухе.
• Существует шанс, что расплавленный электрод немного разлетится.
• На максимальной мощности аппарат использовать не рекомендуется. Или постоянно охлаждать, он весьма быстро нагревается.

Как видно, минусом меньше. Но они тоже довольно ощутимые.

Итоги

Эта методика сейчас полностью вытесняет ручное производство. Разумеется, она быстрее, эффективнее, проще и безопаснее. КПД выше в несколько раз. Но полностью автоматический метод, разумеется, приносит более серьезные результаты. В противовес, это и дороже. И если крупные заводы ориентируются на такой подход, то небольшие фирмы со средним потоком производства больше тяготеют к полуавтомату. Для частников же частично механизированная наплавка различных деталей – это единственный способ быстро и выгодно выполнять свою деятельность. А если вы все-таки решили приобрести специальное оборудование, то обращайтесь в нашу компанию «Сармат». Мы предоставляем широкую линейку технического обеспечения для механической обработки.

Читайте также: