1. Загальні відомості про наплавлення
Наплавленням називається процес нанесення шару розплавленого металу або сплаву на поверхню виробу. Наплавлення використовують для відновлення спрацьованих деталей та отримання виробів із заданими властивостями поверхні:стійкістю протиспрацювання, жароміцністю, жаро й кислотостійкістю, антифрикційністю та ін. Використання наплавлення знижує витрати дорогих і дефіцитних легованих сталей, спеціальних сплавів, підвищує надійністьі терміни роботи машин (механізмів). Використовується ручне дугове наплавлення плавкими й неплавкими електродами; автоматичне та напівавтоматичне наплавлення під флюсом і в захисних газах; плазмове, вібродугове, електрошлакове, індукційне, імпульсно-дугове й газове наплавлення. Найчастіше наплавлення виконують електричною зварювальною дугою.На відміну від зварювання при наплавленні приймає участь невелика кількість основного металу, яка проплавляється на малу глибину. Тому внутрішні напруги та деформації й схильність виробу до утворення тріщин незначні. Задані властивості наплавленого шару одержують введенням до його складу легуючих елементів. Легування виконують за рахунок взаємодії металу та шлаку, поглинанням елементів із навколишнього газового середовища, введенням у зварну ванну металевих добавок. Найважливішим при наплавленні є одержання однорідного хімічного складу наплавленого металу та заданих властивостей виробу. Механізоване наплавлення відрізняється від ручного безперервністю процесу завдяки використанню електродного дроту або стрічки і спеціальних пристроїв для подачі електродного матеріалу та механізмів для пересування джерела теплоти або наплавлюваного виробу.
наплавлення флюс порошковий механізований
2. Наплавлювальні матеріали
За способом виробництва матеріали для наплавлення поділяють на покриті електроди, наплавлювальні суцільні дроти й стрічки, флюси, порошкові дроти та стрічки, прутки й зернисті порошкоподібні сплави.Для наплавлення матеріали підбирають залежно від призначення і необхідної твердості наплавленого шару. Для відновлення форми і розмірів деталей використовують звичайні зварювальні дроти та електроди, які дають наплавлений метал низької твердості. За ГОСТом10543-82 виготовляється сталевий наплавочний дріт діаметром від 0,3 до 8 мм. Стандартом передбачений вуглецевий дріт 9 марок (Нп-25, Нп-85 та ін.), легований дріт 11 марок (Нп-40Г, Нп-30ХГСА та ін.), високолегований дріт 10 марок (Нп-20Х14, Нп-30Х10Г10Т, Нп-Х20Н80Т та ін.).
ГОСТ 10051-75 передбачає 44 типи покритих електродів для наплавлення поверхневих шарів з особливими властивостями, які забезпечують твердість наплавленого шару від 28 до 66 HRC. Застосування, режими наплавлення та характеристика покритих електродів наведені в табл.1.
Таблиця 1 Характеристика покритих електродів для наплавлення
Порошковим дротом наплавляють вироби під флюсом, у захисних газах і відкритою дугою. Для наплавлення під флюсом деталей з вуглецевих сталей використовують порошкові дроти марок ПП-АН120, ПП-АН121, ПП-АН122, для наплавлення високомарганцевих сталей -- ПП-АН105, для наплавлення високохромистих сталей -- ПП-АН170. Для наплавлення під флюсом і відкритою дугою застосовують універсальні порошкові стрічки марок ПЛ-АН101, ПЛ-АН102. При наплавленні порошковим дротом використовують струми меншої величини ніж для зварювання. При цьому глибина проплавлення металу виробу знижується, а наплавлюваний метал менше перемішується з основним і твердість наплавленого шару зростає. Для наплавлення в середовищі аргону і газокисневим полум'ям використовують прутки з литих твердих сплавів. їх випускають діаметром 6-8 мм і довжиною до 400 мм. Для наплавлення також використовують спеціальні зернисті (порошкоподібні) сплави:
Вокар -- зерниста суміш подрібненого вольфраму і вуглецю; використовується для наплавлення бурового інструмента. Твердість першого шару становить 50-58 HRC, другого -- 61-63 HRC.
Вісхом складається з 5% ферохрому, 15 феромарганцю, 74 чавунної стружки і 6% графіту. Використовується для наплавлення лемехів, дисків, зубів та інших деталей сільськогосподарських машин. Твердість наплавлення становить 250-320 НВ.
Боридна порошкова суміш БХ складається з 50% боридів хрому і 50% залізного порошку. Твердість наплавленого шару становить 82-84 HRA.
Карбідно-боридна порошкова суміш КБХ(5% хрому, 5 бориду хрому, 60 ферохрому, 30% залізного порошку).
Сталініт М складається з порошків вуглецевого ферохрому, феромарганцю, нафтового коксу з чавунною стружкою. Використовують для наплавлення ковшів екскаваторів, ножів бульдозерів тощо. Твердість наплавленого шару становить 52HRC.
Для автоматичного та напівавтоматичного наплавлення використовують ті самі флюси, що й для зварювання. Хромонікелеві сталі наплавляють під флюсом марки АН-26, високохромисті чавуни -- АН-28. Електрошлакове наплавлення виконують із флюсами АН-8, АН-25. Наплавлення коліс мостових кранів, опорних котків і роликів гусеничних тракторів виконують з керамічним флюсом АНК-18. Робочі поверхні бульдозерів, грейдерів наплавляють із флюсом АНК-19.
Таблиця 2 Тверді сплави для наплавлення
3. Особливості технології наплавлення металів різних типів
Наплавлення нелегованих і низьколегованих сталей
Нелеговані й низьколеговані сталі з вмістом вуглецю до 0,4% використовують для відновлення розмірів деталей або нанесення проміжного шару. Якщо наплавлення виконують сталями з підвищеним вмістом вуглецю (сталі 35, 40, 40Х, 40ХН) і сірки (35ЛК, 30Л та ін.), то можлива поява тріщин. Щоб уникнути їх необхідно зменшувати частку основного металу в наплавленому. Для цього зменшують крок наплавлення, збільшують виліт електрода, нахиляють електрод кутом уперед, виконують наплавлення на спуск, застосовують наплавлю-вальні стрічки, багатоелектродне наплавлення і попередній підігрів. Для наплавлення масивних деталей використовують підігрів до 200-250°С, а при наплавленні невеликих деталей достатньо теплоти дуги (автопідігрів). Нелеговані та низьколеговані сталі з вмістом вуглецю понад 0,4% призначені для наплавлення колінчастих валів, ножів, штампів тощо. Трудністю наплавлення є схильність наплавленого металу до утворення гарячих й холодних тріщин. Для цього виконують попередній підігрів до температури 350-400°С або наплавлення проміжного шару з низьковуглецевої сталі дротом Св-08, Св-08 ГС та ін. Після наплавлення забезпечують повільне охолодження. Якщо наплавлена деталь підлягає механічній обробці, то її відпалюють. При цьому твердість знижується до 20-25 HRC. Після механічної обробки виконують гартування; твердість наплавленого металу збільшується до 50-60 HRC.
Наплавлення теплостійких інструментальних сталей
Теплостійкі інструментальні сталі (хромовольфрамові, хромо-молібденові) наплавляють на деталі, що піддаються впливу великих тисків і змін температури. Для запобігання утворенню тріщин, зниження залишкових напруг і одержання оптимальної структури наплавленого металу виконують попередній підігрів вище 300°С. Температуру підігріву вибирають залежно від хімічного складу основного й наплавленого металу, розмірів і маси деталі. Після наплавлення виконують повільне охолодження, а для масивних деталей -- відпуск при температурі 520-540°С і охолодження в печі. Наплавлення самозахисним порошковим дротом вимагає строгого виконання режимів наплавлення, особливо напруги дуги, при підвищенні якої погіршується захист наплавленого металу від навколишнього середовища та утворюються пори.
Наплавлення швидкорізальних сталей
Швидкорізальні сталі використовують для наплавлення різального інструменту. Труднощі наплавлення пов'язані із схильністю наплавленого металу до утворення тріщин. Щоб уникнути тріщин застосовують попередній та супровідний підігрів до 500-600°С і повільне охолодження після наплавлення в печі. До наплавленого металу не ставлять вимоги щодо пластичності і не піддають куванню. Для підвищення стійкості проти спрацювання і червоноламкості метал додатково легують.
Наплавлення корозієстійких сталей
Корозієстійкі хромисті сталі з вмістом вуглецю до 0,2% використовують для наплавлення арматури, роликів машин, плунжерів гідропресів і штампів деяких видів. При вмісті вуглецю понад 0,2% наплавлений метал схильний до утворення тріщин. Тому при наплавленні виконують попередній, а для масивних деталей -- супровідний підігрів до температури вище 350°С. У сталях Х12, Х12М, Х12ВФ холодні тріщини усувають за рахунок підігріву до температури 400-550°С і повільного охолодження. Твердість наплавленого металу сталі Х12 становить 40-46HRC, яку підвищують до 55-60 HRC за рахунок відпуску при температурі 550-570°С. Застосовують наплавлення відкритою дугою та під флюсом.
Наплавлення високомарганцевих сталей
Високомарганцеві сталі використовують для наплавлення деталей, які підлягають абразивному спрацюванню в поєднанні з сильними ударами. Найпоширенішою є сталь Гадфільда 110Г13Л. При охолодженні з високою швидкістю від температур вище 950°С сталі, які містять 0,8-1,6% вуглецю і 12-20% марганцю, набувають високої міцності, пластичності й низької твердості 180-200 НВ. Наплавлений метал здатний до зміцнення під впливом ударних навантажень, а твердість зростає до 500 НВ, підвищується стійкість проти абразивного спрацювання. При відсутності таких навантажень поверхневий шар не зміцнюється, а спрацьовується як звичайна низьковуглецева сталь. При повільному охолодженні наплавлений метал стає крихким і схильним до утворення тріщин і відколів. Тому високомарганцеві сталі не рекомендують для виготовлення й наплавлення деталей, які працюють при високих температурах. Щоб уникнути крихкості наплавленого металу, процес наплавлення ведуть із мінімальним тепловкладанням, використовуючи мінімальний струм, напругу та підвищену швидкість наплавлення. Необхідно також змінювати місце наплавлення.Для механізованого наплавлення застосовують дріт Нп-Г13А (наплавлення під флюсом) і самозахисний порошковий дріт ПП-Нп-90Г13Н4. Для зменшення дефектів при наплавленні високомарганцевих сталей на вуглецеві сталі рекомендують проміжний шар наплавляти дротом типу Св-08Х20Н10Г6.
Наплавлення хромонікелевих і хромонікелемарганцевих сталей
Хромонікелеві та хромонікелемарганцеві нержавіючі сталі при наплавленні на вуглецеві конструкційні сталі мають схильність до утворення кристалізаційних тріщин і зниження корозієстійкості. Для уникнення дефектів наплавленого шару обмежують вміст у ньому шкідливих домішок, застосовують основні електродні покриття й фторидні флюси, використовують наплавлення проміжного шару, застосовують технологічні прийоми, що обмежують проплавлення основного металу. Для боротьби з міжкристалітною корозією в наплавленому металі обмежують вміст вуглецю на рівні 0,02-0,03% або легують його титаном, ніобієм, зв'язуючи вуглець у міцні карбіди цих елементів. Для запобігання виникненню кристалізаційних тріщин обмежують вміст сірки, фосфору, кремнію, частину нікелю заміняють марганцем, додатково легують азотом, молібденом, вольфрамом, використовуючи дроти Св-08Х20Н10Г6, Св-10Х16Н25АМ6 та електроди ЭА-395/9.
Наплавлення високохромистих чавунів
Високохромисті чавуни використовують для підвищення довговічності деталей, які підлягають газо- та гідроабразивному спрацюванню. Легування високохромистого чавуну бором підвищує стійкість проти спрацювання, але знижує опір ударним навантаженням. Наплавлений метал схильний до утворення холодних тріщин, які не переходять в основний метал і майже не впливають на абразивне спрацювання. Недопустимим є розташування тріщин вздовж потоку гідро- і газоабразивних частинок. Для зменшення холодних тріщин виконують попередній підігрів до температури 500-600°С і повільне охолодження в печі.
Наплавлення нікелевих сплавів
Корозіє- та жаростійкі нікелеві сплави, леговані хромом і молібденом, мають високу жароміцність, стійкість проти термічної втоми, майже не схильні до утворення тріщин. Для наплавлення сплави використовують у вигляді порошків для плазмового наплавлення та у вигляді дроту для наплавлення у захисних газах і під флюсом. Якщо в якості основного металу використовують загартовані сталі, то рекомендують попередній підігрів, температура якого визначається складом основного металу. Після наплавлення використовують повільне охолодження. За кордоном такі сплави відомі під назвою хастеллой та інконель. Нікелеві сплави леговані хромом, бором, кремнієм (колмоної) мають високу стійкість проти різних агресивних середовищ, стійкість проти утворення задирок, високу стійкість проти спрацювання при сухому терті металів. Колмоної мають відносно невисоку температуру плавлення (980-1100°С) і для їх розплавлення необхідна менша потужність ніж для розплавлення сталей. Наплавлення виконують на менших режимах із попереднім підігрівом від 300 до 500°С, а після наплавлення забезпечують повільне охолодження.
Наплавлення кобальтових сплавів
Кобальтові сплави з хромом і вольфрамом (стеліти) використовують для наплавленння через їх високу жароміцність, корозієстійкість, стійкість проти спрацювання при терті металів без мащення, здатність зберігати твердість при високих температурах. Наплавлений метал схильний до утворення гарячих і холодних тріщин, тому наплавлення виконують із попереднім підігрівом до температури 600-700°С, а в масивних деталях застосовують супровідний підігрів. Після наплавлення забезпечують повільне охолодження. Стеліти використовують у вигляді порошків, прутків і покритих електродів. Найкращий результат одержують при плазмо-порошковому наплавленні, при якому основний метал в наплавленому становить 5-7%. При наплавленні покритими електродами частка основного металу в наплавленому сягає 30%, а необхідний хімічний склад одержують тільки в третьому або четвертому шарі. Це збільшує витрати дорогого наплавлювального металу.
Аргонодугове наплавлення прутками із сплаву сормайт
Присаджувальні прутки із сплаву сормайт мають такі умовні позначення: Пр-C27 (тип ПрН-У39Х28Н4С3), Пр-С27 (тип ПрН-У45Х28Н2СВМ) ГОСТ21449-75. Вони призначені для ацетилено кисневого або дугового наплавлення неплавким електродом деталей, які працюють в умовах абразивного спрацювання. Перед наплавленням поверхню деталі детально очищають від окалини та забруднень. Установлюють у горизонтальне положення та виконують попередній підігрів до 400-500°С в печах або пальниками. Аргонодугове наплавлення виконують на постійному струмі прямої полярності при конічному заточуванні вольфрамового електрода і витратах газу 6-8 л/хв. Наплавлення деталей малих і середніх розмірів виконують лівим способом. Деталі великих розмірів для досягнення високої швидкості процесу наплавляють правим способом -- зліва направо. Доцільно наносити вузькі валики або валики шириною 2-3 діаметра присаджувального прутка. Надто велика амплітуда коливань призводить до утворення пор. Охолодження наплавлених деталей необхідно виконувати в печах, методом накривання азбестовою тканиною або у піску. Твердість наплавлення дугою в середовищі аргону нижча, ніж твердість при наплавленні ацетиленокисневим полум'ям. Сплави на основі карбідів вольфраму або хрому забезпечують високу стійкість в умовах абразивного спрацювання. Технологія й техніка наплавлення сплавів на основі карбідів повинна забезпечувати їх мінімальну розчинність в основному металі. Застосовують індукційне, газове, дугове та пічне наплавлення. Широко використовується наплавлення литим карбідом вольфраму (релітом). Для наплавлення використовують реліт у вигляді зерен різного розміру (реліт-3), у вигляді сталевих трубок, заповнених релітом (реліт-Т3), у вигляді сталевої стрічки, заповненої релітом (реліт АН-ЛЗ).
Наплавлення срібла
Через низьку міцність і з метою економії срібло часто використовують в якості плакованого корозієстійкого шару. Срібло, наплавлене безпосередньо на сталь, погано з нею зчіплюється. На лінії сплавлювання спостерігається велика кількість пор, можливе виникнення тріщин у сталевому шарі. Тому рекомендують проміжне наплавлення нікелем, міддю або сплавами на їх основі. Проковування наплавленого шару в гарячому стані дозволяє ущільнити й підвищити пластичність, знизити напруги. При аргонодуговому наплавленні срібла на сталь використовують флюс такого складу: 30-35% тетрафторборату калію, 35-40 кріоліту, 20-25 фтористого натрію, 5-10% хлористого натрію. При наплавленні з флюсом міцність з'єднання підвищується.
4. Техніка наплавлення
Продуктивність наплавлення -- це найбільша кількість наплавленого металу за одиницю часу. Вона залежить від способу виконання наплавлення і становить,кг/год.:
· 0,8-3 при наплавлюванні покритими електродами;
· 1,5-8 у вуглекислому газі;
· 2-15 при автоматичному наплавлюванні під флюсом;
· 5-30 при автоматичному наплавлюванні під флюсом стрічкою;
· 2-9 самозахисним порошковим дротом;
· 10-20 порошковою стрічкою;
· 2-12 при плазмовому наплавленні;
· 1,2-3 при вібродуговому наплавленні;
· 20-60 при електрошлаковому наплавленні дротовими електродами;
· до 150 при електрошлаковому наплавленні електродом великого перерізу.
Техніка наплавлення дротом передбачає накладання ниткових валиків із перекриттям попереднього валика на 1/3 його ширини або валиків із поперечними коливаннями електрода. Наплавлення можна виконувати нитковими валиками на деякій відстані один від одного, а після видалення шлаку наплавити валики у вільних проміжках. Плоскі поверхні наплавляють широкими валиками з використанням коливальних рухів електрода.
Наплавлення тіл обертання виконують вздовж осі або коловими рухами (валиками) за гвинтовою лінією. Наплавлення за гвинтовою лінією виконують при діаметрі деталей не більше 100 мм. При наплавленні покритими електродами вісь деталей розміщують горизонтально, а при наплавленні напівавтоматом -- вертикально.
При наплавленні зернистих порошків використовують вугільний електрод. Поверхню виробу очищають від іржі, масла та бруду. На поверхню насипають тонкий шар (0,2-0,3 мм) бури (флюсу) і шар шихти (порошку) сплаву висотою 2-7 мм і шириною 30-40 мм. Насипаний шар вирівнюють і ущільнюють. Наплавлення вугільною дугою виконують на постійному струмі прямої полярності або змінним струмом з осцилятором. Рівної поверхні наплавленого шару досягають, виконуючи поперечні й поступальні рухи електродом (рис. 1.) Можна виконувати наплавлення у декілька шарів, але загальна товщина, для уникнення тріщин і викришувань, не повинна перевищувати 5-6мм для сталініту, 3-4 для вокару, 1,4-1,7 мм для боридної суміші. Порошкоподібні сплави можна наплавляти й металевими електродами, але твердість наплавлення знизиться. Положення вугільного електрода при наплавленні порошкоподібних твердих сплавів: а - переміщення електрода; б - вид збоку; 1 - (стрілка) загальний напрямок наплавлення; 2 - шар шихти (порошку) Для ручного наплавлення використовують трубчасті електроди з порошкового дроту. Для зменшення деформацій і напруг після наплавлення застосовують проковування. Наплавлення повинне забезпечувати якісне формування наплавленого шару, щоб зменшити припуски на механічну обробку.
5. Автоматичне наплавлення під флюсом, порошковим дротом, в середовищі захисних газів та інші види наплавлення
Наплавлення виконують ручними та механізованими способами. З механізованих способів найчастіше використовують наплавлення під шаром флюсу, в середовищі захисних газів, відкритою дугою, вібродугове та електроімпульсне, струмами високої частоти, електрошлакове й спеціальні способи наплавлення кольорових і композиційних сплавів.
Ручне дугове наплавлення використовують при відновленні cпрацьованих поверхонь, браку лиття, для наплавлення поверхонь із спеціальними властивостями. Ручне дугове наплавлення виконують покритими плавкими та неплавкими електродами. При наплавленні плавким електродом поверхню детально зачищають і виконують наплавлення окремими валиками. Кожний наступний валик повинен розплавляти попередній на 1/3-1/2 його ширини. Підбирають електроди, враховуючи умови експлуатації виробу. Порошкові суміші наплавляють вугільним (графітовим) електродом на постійному струмі прямої полярності. Дугу збуджують на основному металі, потім переносять на шихту, яка розплавляється з мінімальним проплавленням основного металу.
Наплавлення плавким і неплавким електродом у середовищі захисних газів дозволяє механізувати процес у будь-якому просторовому положенні наплавлюваної площини. В якості захисних газів використовують аргон, гелій, вуглекислий газ та ін. Аргон використовують для наплавлення жароміцних, нержавіючих та інших сталей і кольорових металів. Вуглекислий газ використовують для наплавлення вуглецевих і деяких легованих сталей. Автоматичне наплавлення в середовищі СО2 у 3-4 рази підвищує продуктивність і на 30-40% знижує собівартість відновлення деталей порівняно з ручним дуговим наплавленням. Наплавлення вольфрамовим електродом виконують у середовищі аргону. Властивості наплавленого металу забезпечуються завдяки використанню присаджувального дроту спеціального складу.
Наплавлення плавким електродом в інертних газах призводить до підвищеного вмісту основного металу в наплавленому. Тому часто використовують додатковий присаджувальний дріт. Такий спосіб застосовують при наплавленні високолегованих хромонікелевих сталей і сплавів.
Автоматичне наплавлення під флюсом виконують сталевим зварювальним дротом, порошковим дротом, стрічковим електродом, порошковою стрічкою, під плавленими або керамічними флюсами. Наплавлення можна виконувати одним електродом окремими валиками, одночасно декількома електродами й електродною стрічкою. Використовують стрічки суцільного перерізу та порошкові. За допомогою наплавлення під флюсом можна нанести шар металу будь-якого хімічного складу товщиною від 2 мм. Процес наплавлення під флюсом відрізняється універсальністю і широкими можливостями підвищення продуктивності праці. Найпоширенішими способами є наплавлення розчепленою дугою, багатоелектродне і багатодугове.
Плазмове наплавлення виконується стисненою дугою (плазмою) такими способами:
- плазмою прямої дії з подачею дроту;
- з подачею порошку в плазмову дугу;
- по шару нанесеного легуючого матеріалу;
- із струмоведучим присаджувальним дротом;
- з двома плавкими електродами .
Електрошлакове наплавлення залежно від положення наплавлюваної поверхні поділяють на горизонтальне, вертикальне й похиле. Цей спосіб наплавлення використовують для виготовлення біметалевих деталей з антикорозійними і зносостійкими шарами. В якості присаджувальних матеріалів використовують дроти, стрічки, пластини або стрижні різних розмірів, виходячи із розмірів і форми наплавлюваної поверхні. Техніка електрошлакового наплавлення принципово не відрізняється від техніки зварювання.
Вібродугове наплавлення є різновидністю дугового наплавлення металевим електродом. Його використовують для відновлення швидкоспрацьовуваних деталей машин і механізмів. Вібрація електрода, зумовлюючи багаторазові короткі замикання зварювального кола, покращує стабільність процесу за рахунок частих збуджень дугових розрядів у моменти розривання кола і сприяє перенесенню електродного металу малими порціями. Це дозволяє проплавлювати метал на невелику глибину та наплавлювати деталі малого діаметра. Амплітуда вібрації електродного дроту становить 0,75-1,0 діаметра електрода.
Таблиця2 Режими автоматичного наплавлення під флюсом
Наплавлення струмами високої частоти проходить за рахунок електромагнітного поля, що створюється в індукторі, до якого підводиться струм від високочастотного генератора. Для наплавлення використовують матеріал у вигляді пасти або суміші порошкоподібного матеріалу з флюсом (бурою). До переваг високочастотного наплавлення належать низьке нагрівання та невелика глибина проплавлення основного металу, висока продуктивність і великі можливості автоматизації. Для відновлення розмірів деталей використовують електричну металізацію -- тонке покриття поверхонь деталей різними хімічними елементами.
6. Механізовані способи наплавлення
Механізовані способи наплавлення забезпечують вищу якість наплавлених поверхонь|; наплавлений метал при цьому отримується щільнішим, вміст в ньому шкідливих домішок значно менше, ніж при ручних способах наплавлення. У промисловості застосовуються наступні такі способи механізованого наплавлення: автоматичне під флюсом, автоматичне вібродугове та інші.
Автоматичне наплавлення під флюсом
Це наплавлення може проводитися сталевим зварювальним дротом, порошковим дротом, стрічковим електродом, порошковою стрічкою, під плавленими або керамічними флюсами і інші.У зв'язку з тим, що автоматичне наплавлення широко застосовується для наплавлення циліндричних поверхонь, як, наприклад, валів прокатних станів, розглянемо процес наплавлення циліндричного виробу. Наплавлення циліндричного виробу може проводитися по твірній або по гвинтовій лінії . У останньому випадку забезпечується безперервність процесу, вища якість і відносно менші деформації. Силу струму і діаметр дроту вибирають залежно від діаметру деталі, що наплавляється, з урахуванням товщини стінки деталі в місці наплавлення. Автоматичне однодугове наплавлення під флюсом сталей, особливо на підвищених режимах, призводить до глибокого проплавлення основного металу. Відбувається сильне розбавлення наплавленого металу основним. Зменшити глибину проплавлення і долю участі основного металу в наплавленому зниженням щільності струму току однодуговим наплавленням не завжди представляється можливим. Тому був запропонований спосіб дводугового наплавлення під флюсом. Дводугове наплавлення під флюсом не тільки не лише зменшує глибину проплавлення|, але і збільшує теплову енергію, тобто забезпечує як би попередній нагрів. Для цього в зону наплавлення одночасно подаються два електродних дрота, розташованих послідовно один за одним (рис.3). Дводугове наплавлення зазвичай проводять дротом діаметром 1,6--2 мм, що має ряд переваг перед дводуговим наплавленням дротом діаметром 4--5 мм; спрощується конструкція автомата для наплавлення, полегшується подача дроту до місця наплавлення.Дводугове наплавлення під флюсом з'являється спроможність використовувати малопотужні джерела живлення дуги. Наплавлення проводиться під флюсом дрібної мілкої грануляції. Технологія і режими наплавлення приймаються з урахуванням того, щоб при наплавленні сталей, що загартовуються, швидкість охолоджування металу зони термічного впливу була невеликою, для чого іноді застосовують попередній і супутній підігрів що унеможливлює утворення гартівних тріщин.
Механізоване наплавлення порошковим дротом
При наплавленні порошковим дротом наплавлений метал легується за рахунок матеріалів, що входять до складу шихти порошкового дроту. Процес наплавлення порошковим дротом майже не відрізняється від процесу наплавлення вуглецевим або легованим дротом під звичайним флюсом. При наплавленні порошковим дротом дуга горить між виробом і металевою оболонкою. Шихта плавиться швидше, внаслідок чого утворюється металевий чохольчик, який зменшує вигорання легуючих елементів і сприяє кращому переходу їх в наплавлений метал. Дуга горить стійко при щільності струму 75--100 А/мм2. При постійній швидкості подачі порошкового дроту потрібний склад оболонки і шихти може бути розрахований залежно від заданого хімічного складу наплавленого металу. Наплавлення високолегованих сталей порошковим дротом проводять під низькокремнієвими флюсами марки ФЦЛ-2 і АН-20, безкисневими флюсами БКФ-1, БКФ-2 або флюсами 48-ОФ-6, 48-ОФ-7, АН-70.
Автоматичне наплавлення під флюсом стрічковим електродом
Заснована вона на застосуванні спеціального стрічкового електроду, який можна розглядати як велику кількість звичайних електродів, розташованих в один ряд .
.Коефіцієнт плавлення стрічкового електроду вище за коефіцієнт плавлення електродного дроту на 20... 30 %. Це пояснюється тим, що в процесі плавлення стрічки горить то одна, то декілька дуг, які, переміщуючись по ширині стрічки з одного місця на інше, виплавляють окремі її ділянки, утворюючи «пилкоподібну» форму торця стрічки (рис. 5, б). У момент збудження і в процесі горіння дуги між ділянками стрічки, що не розплавилися, і розплавленим металом зварювальної ванни щільність струму в десятки і сотні разів більша, ніж середня щільність струму в стрічковому електроді. Відомо, що із збільшенням щільності струму в електроді швидкість його плавлення і коефіцієнт сплаву збільшуються. У зв'язку з цим збільшення щільності струму, що часто повторюються, на окремих ділянках стрічки і призводять до помітного збільшення коефіцієнта плавлення стрічкового електроду. При збільшенні ширини стрічки ширина валика зростає, глибина проплавлення зменшується від 2,8 до 0,9 мм, а доля участі основного металу в металі шва зменшується з 19 до 10 %. Нижче приведені оптимальні дані параметрів режиму наплавлення стрічковим електродом: Щільність струму, А/мм2 20--40 Напруг, В 28--34 Швидкість подачі електродного дроту, м/год. 6--14 Товщина електродної стрічки, мм не менше 0,4 В даний час випускають стрічку холодного прокату шириною від 20,0 до 100 мм і завтовшки від 0,4 до 1,0 мм і литі стрічки більшої товщини. Проплавлення основного металу при добре підібраних режимах 0,5--1,5 мм. За один прохід можна наплавити вал завтовшки від 2 до 8 мм. Доля участі основного металу в наплавленому валу складає від 5 до 10%. Коефіцієнт наплавлення буде в межах 15--20 г/(А•год). Спосіб ефективний для наплавлення великих поверхонь однотипних деталей. Порошкова стрічка дозволяє за рахунок зміни складу шихти в широких межах змінювати хімічний склад наплавленого металу. Для наплавлення стрічкою застосовуються спеціальні автомати або автомати типу А-384, АБС, АДС-1000-2 із зміненою зварювальною головкою, що має постійну швидкість подачі стрічки. У зв'язку з тим, що часто виникає необхідність наплавляти деталі різної ширини, які не відповідають наявній ширині стрічки, було розроблено пристрій, що дозволяє проводити розворот головки на різні кути, що призводить до зміни ширини наплавлення (рис. 6) Наплавлення в захисному газі дозволяє механізувати процес в будь-якому просторовому положенні площини що наплавляється. В якості захисних газів використовуються аргон, гелій, вуглекислий газ і інші. Аргон застосовується для наплавлення жароміцних, корозійно-стійких і інших сталей і кольорових металів; вуглекислий газ для наплавлення вуглецевих і деяких марок легованих сталей. Автоматичне наплавлення в середовищі С02 в 3--4 рази підвищує продуктивність і на 30--40 %, знижує собівартість відновлення деталей в порівнянні з ручним дуговим наплавленням.
7. Вібродугове наплавлення
Вібродугове наплавлення є різновидом електричного дугового наплавлення металевим електродом. Вібрація електроду, обумовлюючи багатократні короткі замикання зварювального ланцюга, покращує стабільність процесу за рахунок частих збуджень дугових розрядів в моменти розриву ланцюга і сприяє перенесенню електродного металу малими порціями. Це дозволяє отримувати невелику глибину проплавлення і можливість наплавляти деталі малого діаметру. Наплавлення проводиться спеціальною головкою 1 (рис. 8.4), яка в процесі наплавлення періодично замикає і розриває електричний ланцюг в місці контакту електродного дроту 2 з деталлю, що наплавляється, 5. Відбувається це тому, що кінець дроту постійно вібрує. Головка для наплавлення зазвичай вмонтовується на токарному або токарно-гвинторізному верстаті. При наплавленні в плавильну зону подаються: 3--4 %-вий водний розчин кальцінованої соди, 20--30 %-вий розчин технічного гліцерину і інші. Вони забезпечують іонізацію дугового проміжку і швидше відведення теплоти, що дозволяє отримувати|одержувати| вищу твердість наплавленого шару при незначних залишкових деформаціях. Амплітуда вібрації електродного дроту зазвичай знаходиться в межах 0,75--1,0 діаметру електроду. Коефіцієнт плавлення аел = 9...12 г/(А•год), а коефіцієнт наплавлення ан = 8...10 г/(А•год). Спосіб ефективний при наплавленні циліндричних поверхонь малих діаметрів. Для відновлення розмірів застосовують також електричну металізацію.