СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Технология наплавки

Порошкообразные сплавы (сталинит, вокар) можно наплавлять угольным электродом. При наплавке порошок сплава превращается в однородный твердый слой, проникающий в основной металл на глубину 2—3 мм. Углерод, содержащийся в сталините, частично сгорает, образуя газы, защищающие наплавку от окисления кисло­родом воздуха. Сталинит наплавляется в один, два или три слоя тол­щиной от 1 до 5 мм. Наплавку производят на постоянном токе, так как в этом случае она получается более плотной.

При наплавке сормайтом на прутки наносится покрытие сос­тавом (в % по весу):

Покрытие А применяют для деталей, подогреваемых при на­плавке до 600—700°, а покрытие Б — до 300—400°. Покрытие на­носят слоем толщиной 1,4—1,6 мм путем окунания. Ток и диаметр электрода при наплавке выбираются по табл. 57.

Наплавляемая деталь не должна иметь трещин и других дефек­тов, уменьшающих ее прочность. Закаленные стали предваритель­но отжигают при 750—900°для устранения внутренних напряжений. Наплавляемую поверхность тщательно зачищают до металличес­кого блеска. Замасленные детали обжигают пламенем горелки или промывают горячим 10% - ным раствором каустика, а затем чистой водой.

На детали из легированных сталей (например, марганцовистой стали) первый слой наплавляется электродом из углеродистой про­волоки для лучшего сцепления наплавки с основным металлом. Последующие слои наплавляются твердым сплавом. Наплавку мож­но производить комбинированным способом, расплавляя сталинит электродом из углеродистой проволоки с меловым покрытием. Элек­трод сплавляется со сталинитом и основным металлом, образуя про­межуточный, менее хрупкий и достаточно износоустойчивый слой.

Порошкообразный твердый сплав не должен содержать пыли. Влажный сталинит слеживается в комки и в таком виде не приго­ден для наплавки; его необходимо предварительно просушить, раз­молоть и просеять. На электродах не должно быть ржавчины, иначе наплавка получится пористой и хрупкой. При наплавке сталини­том рекомендуется в ванну добавлять в качестве флюса 2—5% про­каленной буры. При использовании порошкообразных сплавов для предохранения краев детали от оплавления и получения чистой, ровной кромки место наплавки обкладывают пластинками из графи­та. По окончании наплавки пластинки убирают. Отверстия в детали, не подлежащие заплавке, забивают чистым влажным кварцевым песком. Для предупреждения коробления детали наплавку произ­водят участками, предварительно нагревая деталь до 600—650° или увеличивая отвод тепла от детали массивными медными подклад­ками и охлаждением водой.

Порошкообразные сплавы насыпают на поверхность детали слоем, несколько большим, чем требуемая толщина наплавки. При расплавлении высота слоя составляет: для сталинита 40—50% и для вокара 30—40% от толщины первоначально насыпанного слоя. Насыпанный слой слегка утрамбовывают ивыравниваютшаблоном. Сталинит насыпают полоской шириной до 60 мм, вокар — до 20— 30 мм. Наплавку ведут, не прерывая горения дуги. Электрод "пере­двигают с одного края наплавки на другой в направлении от себя. Так как сплав имеет высокое электросопротивление, конец электро­да должен быть направлен не на поверхность насыпанного слоя, а в торец его.

Если нужно наплавить сталинитом толстый слой, то для полу­чения прочной, нехрупкой наплавки два первых слоя наплавляют комбинированным способом, расплавляя сталинит стальным элект­родом, а последний — угольным. На чугун сталинит наносят в один слой толщиной 3—4 мм. Чугунную деталь сложной формы следует подогреть до 300—400°.

Наплавку сормайтовыми электродами и электродами с покрытия­ми из твердых сплавов производят так же, как и наплавку стальны­ми покрытыми электродами.

Для наплавки порошкообразными сплавами широко применяют­ся также трубчатые электроды, свернутые из стальной ленты тол­щиной 0,6—0,8 мм, шириной 15 мм. Внутрь трубки засыпается по­рошок твердого сплава и в таком виде трубка используется в качест­ве электрода для ручной или автоматической наплавки под флюсом.

При автоматической и полуавтоматической наплавке применяют порошковую проволоку.

Наплавка производится под флюсами АН-16; АН-20, АН-30; ФЦП-2, а также в среде углекислого газа. Ток выбирают постоян­ный, обратной полярности или переменный в зависимости от мар­ки наплавляемой стали. При наплавке в углекислом газе применяют постоянный ток обратной полярности.

Большие поверхности крупных деталей наплавляются электро - шлаковым способом. В качестве присадочных стержней в этом слу­чае также используются свертываемые из ленты трубчатые электро­ды, непрерывно заполняемые порошком твердого сплава. При алект - рошлаковой наплавке наплавленный слой получается точно задан­ной толщины с гладкой поверхностью требуемой формы. Этот способ дает возможность широко изменять состав шихты твердого сплава, получая наплавку с требуемыми механическими свойствами.

Для автоматической наплавки валков из стали 55Х прокатных станов применяется керамический флюс ЖС-320, содержащий 53% мрамора, 21% плавикового шпата, 5% феррохрома Хр-16, 7% хро­мистой руды, 8% ферротитана, 3% ферромарганца Мн-1, 1% гра­фита, 2% ферросилиция Си-45. Мрамор и плавиковый шпат опре­деляют жддкотекучесть и интервал температур застывания флюса. Остальные части флюса служат легирующими добавками наплавлен­ного слоя металла. Применяется электродная углеродистая прово­лока диаметром 5 мм марки Св-08, окружная скорость перемещения наплавляемой поверхности 18—30 м/час. Наплавка ведется с мест­ным предварительным подогревом валка до 400—500° газовой го­релкой, током 550—580 а, напряжением дуги 28—30 в. Твердость наплавки после закалки 400 единиц по Бринеллю.

Для наплавки металлорежущего инструмента применяют элек­троды, которые наряду с достаточной твердостью и стойкостью дают постоянный состав наплавленного металла и допускают его терми­ческую обработку при изготовлении резцов, фрез и прочего инстру­мента. Такими электродами являются ЦИ-1М и ЦИ-IV, разработан­ные В. А. Лапидусом в ЦНИИТМАШ. Электроды ЦИ - 1М имеют стер­жень из углеродистой проволоки Св-08А с покрытием состава: 23% мела, 16% плавикового шпата, 1,5% графита, 1,5% ферромарганца, 1,5% ферросилиция, 10% феррохрома, 5,2% феррованадия, 40,3% ферровольфрама, 1% алюминия, 30—35% жидкого стекла к весу сухого покрытия.

При наплавке применяется постоянный ток при обратной по­лярности или переменный ток, исходя из следующих режимов:

Диаметр электрода, мм.............................. 4 5

Ток, а:

постоянный............................ 100—120 130—150

переменный............................. 180—200 210—230

Наплавляемая часть инструмента ограждается медными брус­ками и заплавляется металлом электрода. После наплавки металл имеет твердость 55—60 единиц по Роквеллу. Отжиг понижает твер­дость до 30—32 единиц, при которой инструмент можно подвергнуть механической обработке. Последующая закалка и отпуск повышают твердость наплавки до 62—65 единиц по Роквеллу.

Электроды ЦИ-IV имеют стержень из стальной углеродистой про­волоки У9 и покрытие состава: 23% мрамора, 17,4% плавикового шпата, 1,5% ферромарганца, 1,4% ферросилиция, 10,2% феррохрома, 5,3% феррованадия, 39,8% ферровольфрама, 1% алюминия метал­лического, 0,4% графита.

На рис. 122 показаны схемы различных способов наплавки из­делий.

В целях получения более плотной и мелкозернистой структуры наплавленного металла используются также механические и уль­тразвуковые колебания. Так, например, за последние годы разра­ботаны и внедрены в практику способы электроимпульсной автома­тической* наплавки металла.

Вибродуговая электроимпульсная автоматическая наплавка широко распространена при восстановлении изношенных деталей автомобилей и тракторов, деталей станков, прессов и другого обо­рудования. Этот способ обеспечивает малые деформации наплав­ленных деталей, дает незначительную глубину зоны теплового влия­ния, позволяет получать тонкие наплавленные слои с повышенной твердостью без применения термообработки. Электродная проволока непрерывно получает колебания от механического или электромаг­нитного вибрационного устройства, которым снабжается автома­тическая головка для подачи проволоки.

Наплавка осуществляется на выпрямленном или постоянном токе напряжением от 6 до 15 в. Электродная проволока диаметром 1,4—1,8 мм, вибрирующая с частотой 100 колебаний в секунду, подается к поверхности вращающейся наплавляемой детали.

Между проволокой и поверхностью в моменты размыкания цепи образуется дуга, которая оплавляет конец проволоки, а при замыкании электрода на поверхности детали откладывают­ся частички металла проволоки.

Для получения более твердого слоя наплавки применяется про­волока с повышенным содержанием углерода или легированная, а в зону наплавки подается охлаждающая жидкость (20%-ный вод­ный раствор глицерина или 4%-ный раствор соды).

Данный способ позволяет получать твердый наплавленный слой толщиной от 0,1 до 3 мм без последующей термообработки и не вызывает нагревания или деформации наплавляемой детали. При этом химический состав наплавляемого металла почти не изме­няется.

Схемы расположения злектрвдев Иапрабление неплавки

о

© © в о во

г)

Рис. 122. Способы наплавки изделий:

а — ручная наплавка: / — наплавленный слой, 2 — зернистый твердый сплав, 3 — электрод угольный; б — автоматическая наплавка под флюсом: / — электродная проволока, 2— керамический флюс, 3— флюсоудерживающее устройство, 4— ас­бест, 5 — наплавка; в — многоэлектродная наплавка под флюсом: / — электроды, 2 — сварочный^ трансформатор, 3 — дроссель, 4 — флюс ФЦ-9, 5 — наплавка; г — электрошлаковая наплавка: / — наплавленный слой, 2 — охлаждаемое водой медное кольцо, 3 ■— электродная проволока, 4 — наплавляемая деталь цилиндри­ческая, 5— флюс, 6 — ванна жидкого метаЛла

При электродуговой наплавке металлов находит применение так­же ультразвук. Ультразвуком называют высокочастотные колебания частотой свыше 50 ООО гц, которые можно получать с помощью виб­рирующей кварцевой пластинки. Такие колебания не воспринима­ются человеческим ухом, но обладают большой проникающей спо­собностью и могут разрушать поверхностные пленки окислов на частицах расплавленного и затвердевающего металла; они делают структуру наплавленного металла более мелкой и однородной.

Ультразвуковые колебания сообщаются жидкому металлу или через электрод или непосредственно. Ультразвук может также вы­зывать пластическое течение ненагретого металла, который при наличии усилия способен в этом состоянии свариваться. Поэтому ультразвук в настоящее время применяют как самостоятельное сред­ство для холодной точечной и шовной сварки меди, алюминия идур - алюмина толщиной до 1,5 мм и нержавеющей стали толщиной до 0,7 мм.