Техника наплавки алюминия бронзы на сталь

Технологические и металлургические факторы определяющие свойства наплавленного слоя

К технологическим факторам, влияющим на глубину межкристаллитного проникновения бронзы в сталь следует отнести не один конкретный параметр или фактор, а ряд взаимосвязанных факторов, таких как: способ наплавки, параметры режима наплавки (I, U, V, t, Q3am. r.> вылет электрода, форма рабочей поверхности электрода и др.) и напряжённо­деформационное состояние, возникающее в процессе наплавки.

Применение комбинированного аргонодугового способа наплавки с двухдуговой схемой подключения, позволяет раздельно регулировать процесс подогрева основного металла и плавления присадочной проволоки, что обеспечивает минимальную глубину проплавления основного металла. При этом необходимые состав и свойства наплавленного металла возможно получить уже в первом слое наплавки.

Электрическая дуга неплавящегося вольфрамового электрода имеет два режима горения: с сосредоточенным и рассредоточенным катодным пятном. Для обеспечения режима горения с рассредоточенным катодным пятном использовалась сварочная горелка с неплавящимся вольфрамовым электродом, диаметром 1,5 мм и плоско заточенной поверхностью рабочей части. Плоский торец электрода устраняет процесс блуждания дуги в рассматриваемом диапазоне токов. Происходит распределение силового воздействия анодного пятна по всей площади блуждания. Осуществляется рассредоточение теплового потока, что приводит к распределению мощности по всей площади [10].

Полярность в значительной степени влияет на растекаемость бронзы. При осуществлении процесса наплавки на токе прямой полярности резко возрастает

растекаемость бронзы, что ускоряет процесс растворения стали в расплаве ^ бронзы [49]. '

При наплавке алюминиевых бронз на поверхности тел вращения глубина проплавления зависит от эффективной тепловой мощности источника питания, угла наклона сварочной горелки и смещения её относительно зенита. Установлено, что минимальная глубина проплавления достигается при вертикальном расположении сварочной горелки и смещении с зенита на расстояние до 20 мм в сторону противоположную вращению детали [21].

Скорость плавления присадочной проволоки определяется углом её ввода относительно положения сварочной головки [50].

Определённое соотношение значений токов в проволоке и детали

|Ь

оказывает влияние на глубину проплавления [55].

При варьировании параметрами режима наплавки, такими как: сила тока, напряжение и скорость наплавки, появляется возможность регулировать основные параметры наплавленного шва. К ним относятся: ширина шва, величина валика и глубина проплавления. С другой параметры режима наплавки определяют изменения производительности процесса (Gn), коэффициента расплавления (ар) и коэффициента потерь присадочной проволоки (Yn). В таблице 3. представлен интервал изменения данных коэффициентов в зависимости от параметров режима наплавки при щ использовании присадочной проволоки Бр А Мц 9-2.

Таблица 3.

Влияние параметров режима наплавки на характеристики процесса

Установлено, что при использовании проволоки Бр АМц 9-2 верхний предел коэффициента потерь присадочной проволоки выше, что обусловлено процессами происходящими на поверхности электродного материала (условия теплоотвода, интенсивность теплового потока и т. д.) [10].

Результаты, полученные согласно методике работы [56], позволяют определить температуру на различных участках расчётного вылета электродной проволоки при аргонодуговой наплавке на оптимальном режиме (табл.4).

Таблица 4.

При увеличении расхода защитного газа изменяется давление газового потока на расплав сварочной ванны, что влияет на глубину проплавления. Недостаточная газовая защита приводит к увеличению образования оксидных включений, способствующих зарождению газовых пор.

Глубина межкристаллитного проникновения зависит от химического состава стали, уровня действующих в ней напряжений и параметров режима наплавки.

С увеличением содержания углерода в стали глубина проникновения бронзы в поверхностном слое возрастает.

По возможной глубина проникновения стали располагаются в следующем порядке [32]:

1. Ферритньїе стали (проникновение практически не происходит).

2. Стали ферритно-аустенитного класса (содержание ферритной фазы свыше 30%).

3. Стали перлитного класса.

4. Стали ферритно-мартенситного класса.

5. Стали аустенитного класса'(глубина проникновения максимальна).

Присадочную проволоку необходимо выбирать исходя из условий эксплуатации изделия (на воздухе, в масле, в морской воде). Обычно, к поверхности изделия предъявляются высокие износостойкие и антифрикционные свойства.

При работе изделия в масле или на воздухе в парах скольжения бронзы по стали наплавку рабочих поверхностей осуществляют следующими бронзами: Бр АМц 9-2 и Бр КМц 3-1. Применение оловянных бронз целесообразно в парах трения при работе в морской воде. При высоких требованиях к стойкости против коррозии, наплавку выполняют легированными присадочными проволоками: МНЖКТ 5-1-0,2-0,2 и Бр АЖНМц 8,5-4—5—1,5 [57].

Алюминиевые бронзы постепенно вытесняют оловянные, так как не уступают им по многим показателям, а по ряду свойств даже превосходят их. При наплавке алюминиевых бронз в наплавленном металле и околошовной зоне могут происходить различные превращения, определяющие конечный фазовый состав, структуру и эксплуатационные свойства сплавов. [57]

В процессе наплавки бронзы на сталь необходимо, чтобы плавление присадочной проволоки происходило в центре столба дуги, а перенос капель металла был мелкокапельным, близким к струйному. При этом капли присадочного металла должны поступать в переднюю часть сварочной ванны на расстоянии 2-3 мм от ее края. Режим наплавки должен быть таким, чтобы под дугой была прослойка жидкого металла [57]. Применение комбинированной аргонодуговой наплавки позволяет получить необходимую глубину проплавления.

Присадочные материалы [32] располагаются в сторону увеличения глубины проплавления в следующем порядке:

1 .Монель-металл НМЖМц 28-2.5-1.5 (нет проникновения).

1. Медноникелевые сплавы.

2. Кремнистые бронзы и латуни.

3. Алюминиевые бронзы. '

5.Оловянные бронзы (проникновение максимально).

Введение легирующих элементов в состав присадочной проволоки позволяет влиять на ведение металлургических процессов при наплавке бронзы на сталь.