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 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.
