Режим наплавки цилиндрических поверхностей

Диаметр детали, мм Толщина наплавляе­мого слоя, мм Диаметр электрода, мм Сила тока, А Напряже­ние, В Скорость наплавки, м/ч Смещение электрода, мм Шаг наплавки, мм Вылет электрода, мм Расход углекис­лого газа, л/мин
10...20 0,5...0,8 0,8 70...90 16...18 40...45 2...4 2,5...3,0 7...10 6...8
20...30 0,8...1,0 1,0 85...ПО 18...20 40...45 3...5 2,8...3,2 3...11 6...8
30...40 1,0...1,2 1,2 90... 150 19...23 35...40 5...8 3,0...3,5 10...12 6...8
40...50 1,2... 1,4 1,4 110... 180 20...24 30...35 6...10 3,5...4,0 10...15 8...10
50...60 1,4... 1,6 1,6 140...200 24...28 30...20 7...12 4,0...6,0 12...20 8...10
60...70 1,6...2,0 2,0 280...400 27...30 20... 15 8...14 4,5...6,5 18...25 10...12
70...80 2,0...2,5 2,5 280...450 38...30 П...20 9... 15 5,0...7,0 20...27 12...15
80...90 2,5...3,0 3,0 300... 480 28...32 10...20 9...15 5,0...7,5 20...27 14...18
90... 100 0,8...1,0 1,0 100...300 18...19 70...80 8...10 2,8...3,2 10...12 6...8
100... 150 0,8...1,0 1,2 130... 160 18...19 70...80 8...12 3,0...3,5 10...13 8...9
200... 300 0,8...1,0 1,2 150... 190 19...21 20...30 18...20 3,0...3,5 10...13 8...9
200... 400 1,8...2,8 2,0 350...420 32...34 25...35 18...22 4,5...6,5 25...40 15...18

 

К преимуществам способа относятся — высокая производитель­ность процесса (в 3...4 раза выше, чем при газовой сварке); высо­кая механическая прочность сварного шва; небольшая зона терми­ческого влияния; снижение потерь энергии дуги на световое излу­чение, так как аргон задерживает ультрафиолетовые лучи, а к недостаткам — высокая стоимость процесса (в 3 раза выше, чем при газовой сварке) и использование аргона.

Режим сварки определяется двумя основными параметрами: си­лой тока и диаметром электрода. Силу сварочного тока выбирают исходя из толщины стенки свариваемой детали (чем тоньше стен­ка, тем меньше сила сварочного тока) и составляет 100...500 А. Диаметр вольфрамового электрода составляет 4... 10 мм.

Устойчивость процесса наплавки и хорошее формирование на­плавленного металла позволяют вести процесс на высоких скоро­стях — до 150 м/ч и выше.

Для наплавки в среде защитных газов применяют специальные автоматы и установки АГП-2, АДСП-2, УДАР-300, УДГ-501; полуавтоматы А-547Р, Л-537, ПШП-10; преобразователи ПСГ-350, ПСГ-500.

Вибродуговая наплавка.Этот способ наплавки является разно­видностью дуговой наплавки металлическим электродом. Процесс наплавки осуществляется при вибрации электрода с подачей ох­лаждающей жидкости на наплавленную поверхность.

На рис. 13.7 дана принципиальная схема вибродуговой установ­ки с электромеханическим вибратором. Деталь 3, подлежащая на­плавке, устанавливается в патроне или в центрах токарного станка. На суппорте станка монтируется наплавочная головка, состоящая из механизма 5 подачи проволоки с кассетой 6, электромагнитно­го вибратора 7 с мундштуком 4. Вибратор создает колебания конца электрода с частотой 110 Гц и амплитудой колебания до 4 мм (практически 1,8...3,2 мм), обеспечивая размыкание и замыкание сварочной цепи. При периодическом замыкании электродной прово­локи и детали происходит перенос металла с электрода на деталь. Вибрация электрода во время наплавки обеспечивает стабильность процесса за счет частых возбуждений дуговых разрядов и способ­ствует подаче электродной проволоки небольшими порциями, что обеспечивает лучшее формирование наплавленных валиков.

Электроснабжение установки осуществляется от источника тока напряжением 24 В. Последовательно с ним включен дроссель 9 низкой частоты, который стабилизирует силу сварочного тока. Ре­остат «Услужит для регулировки силы тока в цепи. В зону наплавки

при помощи насоса 1 из бака 2 подается охлажда­ющая жидкость (4...6%-ный раствор кальциниро­ванной соды в воде), ко­торая защищает металл от окисления.

Рис. 13.7. Схема установки для вибродуго­вой наплавки: 1 — насос; 2 — бак; 3 — деталь; 4 — мундш­тук; 5 — механизм подачи; 6 — кассета; 7 — вибратор; 8 — реостат; 9 — дроссель  
К преимуществам спо­соба относятся: небольшой нагрев деталей, не влия­ющий на нагрев деталей; небольшая зона термичес­кого влияния; высокая про­изводительность процесса; возможность получать на­плавленный слой без пор и трещин; минимальная де­формация детали, которая не превышает полей допусков посадочных мест. К недостаткам способа относят снижение уста­лостной прочности деталей после наплавки на 30...40 %.

Качество соединения наплавленного металла с основным зави­сит от полярности тока, шага наплавки (подача суппорта станка на один оборот детали), угла подвода электрода к детали, качества очистки и подготовки поверхности, подлежащей наплавлению, I, толщины слоя наплавки и др.

Высокое качество наплавки получают при токе обратной полярности («+» на электроде, «—» на детали), шаге наплавки 2,3...2,8 мм/об и угле подвода проволоки к детали 15... 30°. Ско­рость подачи электродной проволоки не должна превышать 1,65 м/мин, а скорость наплавки — 0,5...0,65 м/мин. Наибольшая скорость наплавки

Vн = (0,4...0,7)Vпр, (13.4)

-где Vпр — скорость подачи электродной проволоки, м/мин.

Vпр = nsDh/(250d2η), (13.5)

где п — частота вращения детали, мин; s — шаг наплавки, мм/об; D — диаметр детали, мм; h — толщина наплавляемого слоя, мм; d— диаметр электродной проволоки, мм; η — коэффициент наплавки (η = 0,85...0,90).

Надежное сплавление обеспечивается при толщине наплавленного слоя, равной 2,5 мм. Структура и твердость наплавленного слоя зависят от химичес­кого состава электродной проволоки и количества охлаждающей жидкости. Если при наплавке используется проволока Нп-80 (со­держание углерода 0,75...0,85 %), то валик в охлаждающей жидкости закаляется до высокой твердости (26...55 НКСЭ). При использо­вании при наплавке низкоуглеродистой проволоки Св-08 твердость поверхности наплавки равна 14... 19 НКСЭ.

Вибродуговой наплавкой восстанавливают детали с цилиндри­ческими, коническими наружными и внутренними поверхностя­ми, а также с плоскими поверхностями (рис. 13.8).

При однослойной наплавке толщина слоя колеблется от 0,5 до 3 мм, а при многослойной наплавке ее можно получить любой толщины.

Рациональный режим наплавки: напряжение — 28...30 В; сила тока — 70...75 А (диаметр проволоки 1,6 мм); скорость подачи проволоки — 1,3 м/мин; скорость наплавки — 0,5...0,6 м/мин; ам­плитуда вибрации — 1,82 мм.

Широкослойная наплавка. Сущность способа — это наплавка тел вращения за один оборот детали с поперечным колебанием электрода, а не по винтовой линии.

Режимы наплавки: ток — 250...420 А; напряжение — 26...28 В; скорость подачи проволоки — 240...400 м/ч; скорость наплавки — 5,0...6,0 м/ч; вылет, смещение и размах колебаний электрода со­ответственно — 18...20, 6...7 и 27...57 мм.

Внутренние цилиндрические и конические поверхности наплав­ляются с использованием специальных удлиненных мундштуков. Тела сложной формы наплавляют самозащитной порошковой про­волокой на специализированных станках, позволяющих придать оси вращения горизонтальное положение.

Плоские поверхности целесообразно наплавлять колебатель­ными движениями электрода или с использованием электродной ленты. Параметры наплавки: ширина ленты — 20...30 мм; ток — 600... 1000 А; рациональная скорость наплавки для ленты шири­ной не более 30 мм — 15...60 м/ч. Процесс наплавки осуществля­ют отдельными участками во избежание коробления деталей.

Плазменно-дуговая сварка и наплавка. Плазменная струя пред­ставляет собой частично или полностью ионизированный газ, об­ладающая свойствами электропроводности и имеющая высокую температуру. Она создается дуговым разрядом, размещенным в уз­ком канале специального устройства, при обдуве электрической дуги потоком плазмообразующего газа. Устройства для получения плазменной струи получили название плазмотронов или плазменных горелок (рис. 13.9). Плазменную струю получают путем нагрева плазмообразующего газа в электрической дуге, горящей в закры­том пространстве. Температура струи достигает 10000...30000°С, а скорость в 2...3 раза превышает скорость звука.

Рис. 13.8. Схемы вибродуговой наплавки изношенных поверхностей:

а — наружных цилиндрических; б — внутренних цилиндрических; в — наружных конических; г — шлицевых; д — плоских; 1 — деталь; 2 — электрод

 

Плазмотрон состоит из охлаждаемых водой катода и анода, смон­тированных в рукоятке. Катод обычно изготовляют из вольфрама или лантанированного вольфрама (вольфрамовые стержни с при­ладкой 1...2 % окиси лантана), анод (сопло) — из меди (водоохлаждаемое сопло). Катод и анод изолированы друг от друга прокладкой изоляционного материала (асбеста). Технические характеристики плазматронов для сварки и наплавки приведены в табл. 13.8 и 13.9.

Для получения плазменной струи между катодом и анодом воз­буждают электрическую дугу от источника постоянного напряже­ния 80... 100 В. Электрическая дуга, горящая между катодом и ано­дом, нагревает подаваемый в плазмотрон газ до температуры плаз­мы, т. е. до состояния электропроводности. В поток нагретого газа Вводится материал для сварки и наплавки. Образующиеся расплавленные частицы материала выносятся потоком горячего газа из сопла и наносятся на поверхность изделия.

В качестве плазмообразующих газов используют аргон и азот. Аргонная плазма имеет более высокую температуру — 15 000... 30 000 °С, температура азотной плазмы ниже — 10 000... 15 000 °С. Применение нейтральных газов способствуют предотвращению окисления ма­териалов.

Рис. 13.9. Схема плазмотрона:

а — для работы на порошках; б — для работы на проволоке; 1 — сопло плазменной струи (анод); 2, 3 — подвод и отвод охлаждающей воды; 4 — изолирующее кольцо; 5 — подвод плазмообразующего газа; 6 — вольфрамовый электрод (катод); 7— подача напыляемого порошка; 8— контактное устройство для проволо­ки; 9 — напыляемая проволока (анод); 10 — направляющая трубка для проволоки

 

Таблица 13.8