РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ

РУЧНАЯ ДУГОВАЯ НАПЛАВКА

Ручная дуговая наплавка является универсальным спосо­бом и находит шґірокое применение в ремонтных работах. Этот способ обладает большой маневренностью: можно выполнять

наплавку в любом пространственном положении, быстро изме­нять направление и место наплавки и тем регулировать возмож - ньш деформации детали, изменять состав наплавляемого метал­ла в широких пределах за счет применения различных элек­тродов

Электроды для наплавки. Наплавку деталей из обычных углеродистых сталей, когда наплавленный слой не должен по своим механическим свойствам отличаться от основного метал­ла, можно производить электродами по ГОСТу 9467—60, пред­назначенными для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Применяются электроды типов: Э42; Э42А; Э46; Э46А; Э50; Э50А; Э55; Э65; Э85 и др.

Для наплавочных работ хорошие результаты дают электро­ды типа «Ф» с фтористо-кальциевыми покрытиями, например: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, У-340/105 и др. Эти электроды дают в наплавке металл мелкозернистой структуры с высокой ударной вязкостью и гарантируют отсут­ствие трещин в наплавляемом слое.

Электроды для наплавки слоев с особыми свойствами, от­личными от основного металла, предусматриваются ГОСТом 10051—62. Типы электродов по ГОСТу 10051—62 и их марки, выпускаемые промышленностью, даны в табл. 13.

Наплавка изделий из средне - и высокоуглеродистых сталей. Выбор технологического процесса наплавки производится с уче­том химического состава и марки основного металла. Стали, содержащие менее 0,25% С, могут наплавляться в любых тем­пературных условиях. С увеличением содержания углерода воз­растает опасность возникновения закалочных структур в зонах термического влияния. Поэтому возникает необходимость пред­варительного и сопутствующего подогрева изделия в процессе наплавки. При содержании углерода в пределах 0,25—0,50% и в зависимости от массивности наплавляемого изделия темпе­ратура подогрева может изменяться в пределах от 120 до 350 °С.

Число слоев выбирают исходя из общей толщины наплав­ляемого слоя. Слои наплавленного металла желательно рас­пределять так, чтобы обрабатываемая плоскость проходила на ‘/з высоты последнего слоя. В этом сечении обычно содержится наименьшее количество неметаллических включений и газовых пор. Выбор сварочного тока определяется диаметром и маркой электрода, массивностью наплавляемой детали, количеством наплавляемого металла и толщиной стенки, на которую произ­водится наплавка. При наплавке мелких изделий, после нало­жения первых швов и нагрева изделия ток необходимо умень­шать.

Рациональный технологический процесс наплавки может значи­тельно снизить деформации. К мероприятиям, снижающим де­формации, относятся: предварительный подогрев изделия до

200—400 °С; предварительный изгиб детали в направлении, об­ратном ожидаемому; наплавка детали, которая погружена в воду, но без смачивания наплавляемой поверхности (способ особенно рекомендуется для изделий из стали Г13);

уравновешивание деформаций симметричным расположением наплавляемых валиков;

наплавка детали, жестко закрепленной в кондукторе или специальном приспособлении. В этом случае деталь может быть извлечена из приспособления только после ее полного остывания;

правильное распределение наплавляемого металла по уча­сткам, например, наплавка тел вращения по спирали; разбивка больших плоскостей на отдельные участки; наложение валиков с обратной стороны наплавляемой детали;

высокотемпературный отпуск детали после наплавки с на­гревом до 650 °С для снятия внутренних напряжений. Такая термообработка рекомендуется для деталей ответственного на­значения, работающих при знакопеременных нагрузках.

Некоторые примеры распределения наплавленного металла и порядок наложения швов, уменьшающих возможность короб­ления, показаны на рис. 87.

Наплавка штампов и режущего инструмента. Промышленно­стью освоено большое количество электродов для наплавки штампов и режущего инструмента. По технологическим свой­ствам эти электроды можно разделить на две группы:

1) электроды, которыми можно выполнять наплавку без предварительного подогрева изделия; эти электроды дают на­плавленный металл аустенитной структуры, упрочненный дис­персными включениями твердосплавных карбидов, например,

Примечания: 1. Обозначение типа электрода расшифровывается так: ЭН — электрод наплавочный; далее условное ебб*

значение среднего содержания главных элементов химического состава наплавленного металла; наличие буквы У обозначает содер­жание углерода в десятых долях %. При содержании углерода в сотых долях % буква У не указывается; цифра, стоящая после усло& ного обозначения, указывает среднюю твердость наплавки.

2. Для всех типов электродов содержание серы и фосфора не более 0,040% каждого.

слой наплавки не ділила.. .... основным металлом;

в) для наплавки режущих кромок большое значение имеет качество наплавляемого металла и полное отсутствие в нем шлаковых и газовых включении. Это обеспечивается примене­нием электродов высокого качества, отсутствием влаги в элек­тродном покрытии, точным соблюдением технологии наплавки, тщательной межслойной очисткой швов и выполнением работ сварщиками высокой квалификации;

г) при наплавке штампов, требующих предварительного и сопутствующего подогрева, необходимо точно выдерживать ре­комендуемый тепловой режим и об'еспечить возможность

Для этих целей удобно применять термокарандаши, выпускае­мые Ярославским заводом «Свободный труд».

Подогревать изделия перед наплавкой можно в обычных пламенных печах, во временных горнах, обогреваемых газом или коксом, в электрических печах, с помощью индукционного нагрева или специальными электрическими обогревателями, ук­репляемыми на изделии.

На рис. 89 показана схема выполнения работ по наплавке плунжера гидравлического горизонтального пресса, изготовляю­щего угольные и графитовые электроды. Плунжер весом 20 т изготовлен из углеродистой стали следующего химического со­става: 0,49% С; 0,62% Мп; 0,3% Si; 0,05% S; 0,048% Р.

Всю поверхность плунжера нужно было наплавить слоем из нержавеющей стали типа Х18Н9 толщиной 10 мм. Учиты­вая большой объем наплавки, возможность образования зака­лочных структур и возникновения трещин, наплавку выполняли с общим подогревом плунжера до 150—200ЮС. Плунжер был установлен на ролики, где он мог свободно поворачиваться при
помощи мостового крана; между опорными роликами был устроен электрический горн со спиралями сопротивления, уло­женными в пазах кирпичной кладки. Во внутреннюю часть плунжера были также введены электронагревательные спирали, которые питались от источника тока напряжением 65 в в виде двух сварочных трансформаторов СТН-700. Наплавку проводи­ли в две смены, в третью смену нагреватели не выключались.

І — наплавляемый плунжер; 2 — съемный термоизоляционный кожух; 3 — внутренний по­догреватель; 4 — наплавка; 5 — наружный подогреватель; 6 — опорные катки; 7 — гори­зонтальные планки для начала наплавки.

Цифрами I, II, III, IV и V показана очередность наплавки участков

Этим обеспечивалось сохранение постоянной температуры в те­чение всего времени выполнения работ. Наплавку выполняли секционно по образующей, длина наплавляемого участка со­ставляла около 180 мм за один проход электрода. Наплавку

вели на вертикальной плоскости в один шов, попеременно — с одной и другой сторон вала. Такая схема наплавки гарантиро­вала от возможности поводки плунжера и обеспечивала полу­чение слоя наплавки высокой плотности.

Наплавку режущих кромок ножен для резки холодного и нагретого металла пуансонов и матриц можно выполнять по схемам, изображенным на рис. 90. Режущие кромки резцов удобнее всего наплавлять в специально изготовленных медных или графитовых формах. При наплавке на державку или заго­товку, имеющую небольшой вес, предварительного подогрева детали не требуется. В этом случае теплоты, выделяемой дугой, бывает достаточно для того, чтобы нагреть наплавляемую за­готовку до нужной температуры.

Наплавка деталей, работающих на абразивный износ. В большинстве случаев такие детали, как зубья экскаваторов, щеки камнедробилок, рабочие части земснарядов, била раз­мольных мельниц и ряд других деталей изготовляются из вяз­кой, хорошо сопротивляющейся ударным нагрузкам стали. На­плавляемый слой должен обладать большой твердостью, хорошо сопротивляться удару и истиранию. Наплавка таких деталей, как правило, производится без предварительного подогрева и может выполняться: металлическими электродами; угольной

дугой; порошковыми сплавами; автоматическим и полуавтома­тическим способами, порошковой проволокой, металлической проволокой под плавлеными или керамическими флюсами и про­волокой с защитой дуги углекислым газом.

Автоматические и полуавтоматические способы особенно ре­комендуются для наплавки больших площадей со значительным объемом наплавочных работ, например, при наплавке конусов засыпных аппаратов доменных печей. Ручная дуговая наплавка выполняется электродами Т-590, Т-620, 13КН/ЛИВТ и другими электродами этого типа. Особенно могут быть рекомендованы электроды и другие присадочные материалы, дающие в наплав­ленном металле карбиды бора. В большинстве случаев наплавка выполняется не более чем в два слоя. В наплавленном слое допускаются незначительные трещины и надрывы, неизбежные при наплавке этими сплавами, электродами Т-520, Т-590.

Наплавка зернистыми сплавами. Зернистые сплавы представ­ляют собой механическую смесь веществ, дающих после рас­плавления достаточно однородный сплав, обладающий требуе­мыми свойствами твердости и износоустойчивости. Некоторые из этих сплавов изготовляют путем спекания компонентов в однородную массу и последующего дробления на крупку нуж­ного размера. В некоторых сплавах скрепление компонентов производится введением в состав шихты жидкого стекла. Со­ставы наиболее употребительных сплавов даны в табл. 14.

Сталинит образует в наплавке сложные карбиды хрома и марганца. Температура плавления шихты 1300—1350°С. В на­плавленном металле второго слоя содержится примерно 20% Сг, 17% Мп, 3% Si, 10% С. Твердость HRC первого слоя наплавки около 50. Сталинит находит широкое применение при наплавке

деталей, работающих на абразивный износ в оборудовании це­ментных заводов и заводов по переработке минерального сырья.

Сплав Висхом-9 дает в наплавке высоколегированный чугун, обладающий хорошим сопротивлением истиранию. Этот сплав предназначен для наплавки лемехов и отвалов тракторных плу­гов. Сплав обладает значительной жидкотекучестью и ложится на металл тонким равномерным слоем, благодаря этому не тре­буется больших затрат на заточку лезвия лемеха. Сплав Вис­хом-9 находит широкое применение в сельском хозяйстве.

Боридная смесь БХ образует бориды хрома в сплаве следу­ющего состава: 35% Сг, 7,67% В, 12% С, остальное — железо. Твердость HRC первого слоя 82—84. Износостойкость в 2—3 раза больше, чем при наплавке сталинитом. Сплав рекомен­дуется для наплавки деталей, работающих в тяжелых условиях сильного абразивного износа.

Вокар является смесью из порошка вольфрама и углерода. Наплавка вокаром содержит: 85—87% W, 9—10% С, до 3% Si и до 2% Fe. Твердость HRC во втором слое наплавки состав­ляет 61—62. Сплав хорошо работает на истирание, ударные на­грузки и применяется для наплавки режущих кромок бурового инструмента. В наплавке образует ровный прочный слой. Для массового применения при наплавке дешевых изделий не реко­мендуется вследствие дефицитности вольфрама и высокой его стоимости.

Наплавка зернистых сплавов производится угольным или графитовым электродом по заранее насыпанному сплаву слоем заданной толщины. Расплавленный слой соединяется с поверх­

не

ностью детали, металл которой расплавляется на небольшую глубину. Количество расплавленного основного металла можно регулировать величиной тока, скоростью передвижения элек-

трода, шириной расплавляемого за один проход электрода слоя шихты, углом наклона электрода к плоскости детали. Шихта сплава должна иметь равномерную грануляцию и не содержать пыли и влаги. Перед насыпанием слоя пыль из шихты удаляют просеиванием. Влажную шихту тщательно просушивают. Ших­ту насыпают на деталь ровным слоем и утрамбовывают.

Следует учитывать, что при наплавке слой шихты умень­шается на величину: для сталинита и ВИСХОМ-9 на 60—65%; боридной смеси 70—80%; вокара 35—60%. Для наплавки от­ветственных деталей, когда к наплавленному слою предъявля­ются требования сплошности и отсутствия пор, рекомендуется добавлять к шихте флюсующие добавки в виде прокаленной буры в количестве 2—-3% от веса шихты. Буру насыпают тон­ким слоем на поверхность детали или смешивают с шихтой..

На рис. 91 представлена схема кондуктора для наплавки ле­меха тракторного плуга. Для формовки отдельных деталей можно применять графитовые, угольные или медные пластины. Наплавку можно выполнять в один, два или три слоя. Наплав­лять более трех слоев не рекомендуется. Если износ детали тре­бует большой толщины наплавки, то целесообразно первые слои наплавлять обычными стальными электродами, а верхние слои — зернистым сплавом. Расход зернистых сплавов на 1 см2 наплавляемой площади с учетом потерь и угара примерно со­ставляет: при толщине слоя наплавки 1,5 мм — 1,0 г; 2,5 мм — 2,0 г. На расплавление 1 кг сплава расходуется около 9 квт-ч электроэнергии и один графитовый электрод длиной 300 мм, диаметром 12—15 мм. На наплавку поверхности 1 см2 затра­чивается: при одном слое — 0,1—0,2 мин рабочего времени. Примерные режимы наплавки даны в табл. 15.

Наплавка уплотнительных поьерхностей арматуры. Армату­ра, работающая при высоких температурах (450—600 СС) и больших давлениях (до 250 кГ/см2), требует наплавки рабочих уплотняющих поверхностей слоем металла, обладающего вы-

соким сопротивлением кавитационному износу. Наплавку таких поверхностей обычно производят с полным равномерным про­гревом детали, который уменьшает опасность образования тре­щин, совершенно не допустимых в наплавленном слое и основ­ном металле. Подогрев также снимает напряжения, возникшие в дета чи при эксплуатации, и дает возможность получить рав­номерную твердость рабочей поверхности. Нагрев обычно осу­ществляется в специальных печах с газовым или электрическим обогревом. Наплавляемую деталь устанавливают в печи на вращающемся приспособлении, которое позволяет производить наплавку в наиболее удобном положении. Температуру нагрева выбирают в зависимости от металла изделия и марки приме­няемых электродов (от 450 до800°С). Для наплавки применяют­ся электроды, разработанные отделом сварки ЦНИИТМАШа, марок ЦН-2, ЦН-3, ЦН-6, ЦН-8 и другие (табл. 16).

Наплавка цветных металлов. Дуговой наплавкой электро­дами и порошковой проволокой наплавляют бронзу и медь. Латунные сплавы наплавлять дугой крайне трудно ввиду актив­ного кипения цинка. Для ручной дуговой наплавки в промыш­ленности применяют большое количество электродов различных марок. В каждом случае требуется подбирать состав наплавлен­ного металла, близкий по своим свойствам к основному. Для различных случаев наплавки применяют электроды «Комсомо­лец-100», ЗТ, ММЗ-2, БР-1/ЛИВТ, БР-2/ЛИВТ, БР-З/ЛИВТ и др.

Автоматическая и полуавтоматическая наплавка может про­изводиться медной или бронзовой проволокой, порошковыми проволоками и лентами. Медь наплавляется медной проволокой Ml под флюсом АН-20, на постояном токе обратной полярности.

Для электрода диаметром 3 мм ток 300—350 а, напряжение дуги 30—35 в. Наплавка лентой толщиной 0,8 мм и шириной 100 мм осуществляется под флюсом АН-60 на постоянном токе 1200— 1300 а обратной полярности при напряжении дуги 30—32 в. Скорость передвижения автомата 12 м/ч.