РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ

НАПЛАВОЧНЫЕ РАБОТЫ

Наплавка широко применяется в ремонтных работах, когда требуется восстановить изношенные рабочие поверхности дета­лей, а также при изготовлении новых изделий, для создания рабочих поверхностей, отличающихся по составу и механиче­ским свойствам металла от основного изделия. Наплавка позво­ляет при малых затратах создавать изделия с высокой работо­способностью. Особенно большой экономический эффект можно получить от применения наплавки в ремонтных работах, так как наплавка дает возможность восстанавливать большое количество разнообразных деталей. В большинстве случаев восстановленная наплавкой деталь не отличается от вновь из­готовленной, а в ряде случаев даже является более работоспо­собной, чем новая деталь, но изготвленная из металла одной марки.

В настоящее время на ряде крупных машиностроительных и металлургических заводов созданы специальные участки для наплавочных работ, оснащенные средствами для механизации процесса. Наплавку однотипных и выпускаемых в массовом количестве деталей необходимо производить автоматическим способом. Автоматизация наплавки тел вращения осущест­вляется достаточно просто, при ней резко увеличивается произ­водительность, получается высокое и однородное качество на­плавленного слоя, резко уменьшается стоимость наплавочных работ, сварщик освобождается от тяжелого и однообразного труда. В большом количестве случаев еще широко применяются - и ручные способы наплавки. Для ряда производств. весьма перспективными являются полуавтоматические способы на­плавки специальными проволоками без защиты дуги, порош­ковой проволокой и в атмосфере углекислого газа.

Поскольку наплавка является особым разделом сварочной технологии и по данному вопросу имеется много специальной литературы, в настоящей книге будут изложены только основ­ные данные по наплавке (справочного характера) с указанием преимуществ, недостатков и наиболее целесообразных областей применения.

Основы технологии. В практике применяются следующие виды наплавки: ручная дуговая, металлическим электродом,, ручная дуговая угольным или графитовым электродом с рас­плавлением зернистых сплавов или литых стержней; полу­автоматическая дуговая без защиты дуги специальными напла­вочными проволоками, или порошковой проволокой, или меха­нической присадочной проволокой с защитой дуги газом; полуавтоматическая дуговая под керамическими и плавле­ными флюсами; автоматическая дуговая в тех же вариантах, что и полуавтоматическая; электрошлаковая; вибродуговая; газовая ручная ацетилено-кислородная и на газах-заменителях; газовая автоматическая; с индукционным нагревом.

Наплавочные процессы отличаются от сварочных долей участия основного металла в металле наплавки. В большинстве сварочных процессов стремятся различными приемами увели­чить количество расплавляемого основного металла, увеличить глубину проплавления и довести долю расплавленного основ­ного металла до возможного максимума. Например, доля основ­ного металла в металле шва при сварке малоуглеродистых сталей методом глубокого проплавления может достигать 90%. При наплавочных же работах требуется минимальная доля основного металла, переводимого в металл наплавки. Опти­мальным случаем является выполнение наплавочных работ без расплавления основного металла, так как в этом случае можно получить заранее заданный гарантированный состав наплав­ленного металла (применяя процессы сварки-пайки). В боль­шинстве наплавочных работ доля участия основного металла может в первых швах составлять от 10 до 50%- Уменьшение глубины расплавления основного металла, кроме постоянства состава наплавки, обеспечивает возможность значительного уменьшения внутренних напряжений, деформаций и получения наплавки без трещин. К сожалению, это весьма важное техно­логическое требование очень часто на производстве не контро­лируется и наплавка выполняется на максимальных режимах без соблюдения правильных технологических приемов. Это резко увеличивает глубину расплавления основного металла и долю участия его в наплавке, что ухудшает качество наплавки.

Глубину расплавления основного металла можно регулиро­вать следующими технологическими приемами:

а) изменением тока или мощности пламени горелки, так как с уменьшением удельной тепловой мощности источника нагревз глубина проплавления уменьшается. Рекомендовать этот прием для массового применения не следует, так как при нем резко снижается производительность наплавки. Наплавочные работы желательно выполнять на максимально возможных режимах, но применяя другие технологические приемы, обеспечивающие уменьшение глубины расплавления основного металла;

б) изменением ширины наплавляемого валика. С увеличе­нием ширины валика уменьшается глубина расплавления основ­ного металла и создаются условия для более равномерного расплавления по поперечному сечению наплавки. Увеличить ширину валика при ручной дуговой наплавке можно: большим размахом поперечного движения электрода — до 8—10 диамет­ров электрода; применением гребенки, состоящей из 2—5 элек­тродов, включенных параллельно; применением пластинчатых электродов и наплавки лежащим электродом; применением поперечных колебательных движений электрода (при автома­тической и полуавтоматической наплавке); использованием способа наплавки «расщепленным» электродом; применением ленточных порошковых электродов;

в) изменением угла атаки газового пламени и дуги по отношению к основному металлу. С уменьшением угла атаки уменьшается глубина расплавления основного металла без уменьшения скорости расплавления присадочного металла. При наплавке на плоскость изменяется угол наклона этой плоскости к горизонтальной. Наплавка на цилиндрические поверхности ведется «на спуск». Некоторые из этих технологических приемов показаны на рис. 86;

г) применением «холостых», т. е. не включенных в свароч­ную цепь присадочных стержней. Эти стержни плавятся за счет тепла дуги и несколько уменьшают температуру ванны, позво­ляя повысить производительность наплавки с одновременным уменьшением глубины расплавления основного металла. Такие стержни при ручной дуговой наплавке могут подаваться в дугу левой рукой сварщика или включаются в гребенку электродов без присоединения их к источнику тока. При автоматической и электрошлаковой наплавке «холостая» проволока (одна или не­сколько) подается специальным механизмом без подключения се к источнику тока.

Подготовка деталей к наплавке. Детали, подвергаемые наплавке, как правило, работают длительное время и поэтому загрязняются. Детали, работающие на смятие и ударную на­грузку, получают поверхностный наклеп, и в них могут иметь место трещины, местные смятия и расслоения металла. Поэтому все детали или наплавляемые поверхности крупных изделий должны быть предварительно подготовлены к наплавке. Осо­бенно тщательно нужно удалить остатки смазки, краску. Про­стая промывка деталей растворителями — бензином, керосином, ацетоном и др., как правило, не обеспечивает полного уда­ления загрязняющих веществ из пор. В процессе наплавки остатки этих веществ начинают выгорать, что резко ухудшает качество слоя наплавляемого металла.

Для массового производства можно рекомендовать устрой­ство специального отделения для подготовки деталей под
наплавку. Очистка возможна обжигом в печах при 350—500 °С с последующей механической поверхностной очисткой выгорев­ших остатков щеткой, галтовкой или дробеструйной обработкой. После обжига иногда никакой очистки деталей не требуется. Чтобы очистить детали от грязи, их промывают в ваннах горячим раствором щелочи, а затем горячей водой.

1 — сварка «на спуск»: 2 — сварка «на подъем»; 3 — влияние напряжения дуги; 4 — влияние скорости наплавки прн неизменном токе; 5 — влияние угла наклона электрода; 6' —влияние диаметра электрода; 7 — влияние числа электродов, включенных параллель­но; а — ширина ваниы; /—длина ванны; h — глубина проплавлення; стрелкой указано*

направление наплавки

Для деталей больших размеров, а также для деталей, где Наплавляются небольшие площади, например ребра, очень удобно использовать многоплеменные или обычные газовые горелки, работающие на городском или коксовом газах, про - пано-бутановой смеси. Применять для этих целей можно также и ацетилен, но невыгодно ввиду его высокой стоимости и дефи­цитности. Поверхностная обработка газовым пламенем весьма эффективно удаляет (выжигает) все остатки масла, жиров, красок и других органических веществ.

Для деталей, изготовленных из специальных сталей, преду­сматривается перед наплавкой предварительный подогрев де­талей. В этом случае подогрев совмещается с обжигом для удаления загрязнений. После обжига зачистку поверхности очень удобно выполнять механическим способом, посредством круглых стальных щеток, приводимых во вращение от электро­двигателя через гибкий вал. Поверхности смятые, наклепанные, 164

неравномерно изношенные, имеющие задиры, трещины или эксцентрично изношенные, должны быть механически обрабо­таны перед наплавкой. Обработку можно выполнять на токар­ных, строгальных, расточных и фрезерных станках. В ряде случаев, когда наплавляемый участок неудобен для станочной обработки, можно рекомендовать обработку его наждачным камнем, укрепленным на гибком валу.

Для этих работ находит широкое применение переносная шлифовальная машинка И-54А. Обработка производится до полного удаления дефектного слоя или выравнивания эксцен­триситета. В большинстве случаев величина снимаемого слоя составляет 1,5—2 мм, а иногда может достигать 10 мм. В слу­чае наплавки изношенных резьб старая резьба должна быть удалена полностью и поверхность, подлежащая наплавке, должна быть дополнительно подвергнута обжигу газовой горел­кой для удаления следов масла и дегазации наплавляемого слоя.

Разработанные отверстия диаметром до 30 мм обычно за­вариваются полностью. Перед заваркой обязательны очистка и обработка кромок отверстия газовым пламенем. Отверстия большого диаметра восстанавливаются кольцевой наплавкой. Предварительная обработка поверхностей таких отверстий про­изводится в зависимости от характера износа. В ряде случаев на наплавляемых поверхностях имеются отверстия, пазы и ка­навки, не подлежащие наплавленню. Если эти отверстия боль­шие и применяется ручная наплавка, то специальной заделки отверстий не требуется. При автоматической же наплавке желательно в эти отверстия вставлять стальные вставки с не­которым зазором для облегчения их удаления после механиче­ской обработки наплавленного слоя. Иногда такие отверстия заделывают медными, бронзовыми или графитовыми встав­ками. Поверхности с точной механической обработкой и шли­фованные, расположенные рядом с наплавляемой частью детали, должны быть тщательно защищены от попадания на них брызг; особенно тщательно следует защищать резьбу.

Применяют защитные колпаки из листовой стали, асбеста или других негорючих материалов. Можно иногда ограничиться покрытием поверхности мелом, разведенным водой с незна­чительным добавлением в нее жидкого стекла.

Для однотипных и массовых изделий, восстанавливаемых методом наплавки, целесообразно иметь подробно разработан­ные карты технологического процесса, содержащие следующие данные: характер износа; способы подготовки наплавляемой поверхности; приспособления, нужные для наплавки; способы выполнения работ; потребное сварочное оборудование; режимы наплавки; рекомендуемые присадочные материалы; порядок наложения слоев; режимы термообработки; способы обработки наплавленного металла; контроль твердости наплавленного слоя; примерные расходы сварочных материалов, электроэнер - гни, газов; чистое время, нужное на выполнение наплавки; нормы времени, разряд рабочего-наплавщика, примерная стои­мость выполнения работ.

Карта с такими сведениями значительно упростит работу технолога, позволит правильно планировать работу наплавоч­ного участка и даст возможность получить изделие высокого качества с заданными свойствами.