Другие способы электротермической наплавки

Основными особенностями вибродуговой наплавки являются вибрация электродной проволоки и подача охлаждающей жидкости в зону горения дуги (частота колебаний проволоки вдоль оси 50 – 100 c^-1, амплитуда 1 – 3 мм).

Вибрация обеспечивает стабильность дуги за счет использования энергии электродвижущей силы самоин­дукции при размыкании электрода и детали (напряже­ние источника тока 14–20 В, однако в момент размы­кания электрода и детали за счет ЭДС самоиндукции оно возрастает до 30 – 35 В, что облегчает зажигание дуги). Кроме того, вибрация позволяет осуществить мелкокапельный перенос наплавляемого металла.

Вибродуговую наплавку (рис. 8.6) проводят с по­мощью автоматической головки, которую устанавливают вместо резцедержателя на суппорте токарного станка. Основание головки изолируется от плиты суппорта станка текстолитовыми прокладками и втулками, ста­нок заземляется. Наплавляемая деталь 3, закрепленная в патроне или в центрах станка, вращается с опреде­ленной скоростью. Сварочный ток к обрабатываемой детали подводится токоподводящим устройством. Для этого на шпиндель станка напрессовывают медное кольцо, к станине привинчивают траверсу со щетко­держателем и щеткой. Как и при других технологиях наплавки, для минимального проплавления основного металла рекомендуется ток обратной полярности.

Автоматическая вибродуговая головка с мундшту­ком 4 предназначена для подачи электродной проволо­ки и отрыва ее от детали. Проволока из кассеты 6 подается механизмом 5, который состоит из роликов, редуктора и электродвигателя. Электрод вибрирует с помощью электромагнитного или механического вибра­тора 7. Более надежно работают механические вибра­торы, например эксцентриковые.

Охлаждающая жидкость подается в зону наплавки насосом 2, для этого применяют 3 – 5 %-ный водный раствор кальцинированной соды с добавлением 0,5 % машинного масла или 10 – 20 %-ный водный раствор технического глицерина.

Рис. 8.6. Принципиальная схема вибродуговой наплавки: 1 – электродвигатель; 2 – насос; 3 – наплавляемая деталь; 4 – виб­рирующий мундштук; 5 – механизм подачи проволоки; 6 – кассе­та; 7 – вибратор; 8 – индуктивное сопротивление; 9 – бак для жидкости

С помощью охлаждающей жидкости осуществляют закалку наплавленного слоя без дополнительной термообработки; защиту расплав­ленного металла от кислорода и азота воздуха путем превращения жидкости в пар и вытеснение воздуха из зоны горения дуги; предотвращают нагрев детали, ко­торая в процессе наплавки практически остается хо­лодной.

Режим наплавки характеризуется величиной тока, скоростью наплавки, скоростью подачи электродной проволоки, шагом наплавки, расходом охлаждающей жидкости, частотой вибрации электрода и т.д.

Необходимую твердость наплавленного покрытия получают, применяя проволоку соответствующего хи­мического состава. При наплавке высокоуглеродистой проволокой Нп-65Г (0,65 % С) диаметром 1,6–1,8 мм твердость наплавленного металла достигает 46,5–59 HRC. Если необходима низкая твердость, наплавку можно проводить проволокой марки Св-08 для полу­чения твердости 200–275 НВ, проволокой марки Нп-30ХГСА (твердость 32 – 41,5 НRС ) или стальной лентой.

Для вибродуговой наплавки перспективным являет­ся применение порошковой проволоки ПП-25Х5ФМС-0, ПП-3Х5Г2М-0, ПП-1Х14Т-0 и другие, с помощью кото­рой можно восстанавливать детали ходовой части гусе­ничных тракторов, поворотные цапфы тракторов МТЗ, крестовины карданных валов тракторов К-700, К-701, ступицы вариаторов зерноуборочных комбайнов и др.

Преимущества вибродуговой наплавки: путем под­бора электродной проволоки получают покрытия высо­кой твердости и износостойкости без дополнительной термообработки; детали не деформируются и не нагре­ваются в процессе наплавки; производительность про­цесса в 4–5 раз выше, чем ручной дуговой наплавки; благодаря току низкого напряжения увеличивается безопасность проведения работ.

Наряду с положительными вибродуговая наплавка имеет и отрицательные стороны. В частности, снижа­ется прочность наплавленных деталей при переменных нагрузках, что объясняется образованием закалочных

структур и возникновением растягивающих напряже­ний в полученных покрытиях. Поэтому детали машин, испытывающие при эксплуатации переменные нагруз­ки и склонные к поломке из-за усталости, восстанав­ливать вибродуговой наплавкой не рекомендуется. Од­ним из недостатков технологии является неоднородная твердость наплавленного слоя, которая предопределя­ется перекрытием валиков (швов). В месте перекры­тия твердость снижается вследствие отпуска ранее на­несенного металла.

В процессе плазменной наплавки между основным металлом детали и электродом горелки (катодом) воз­никает электрическая дуга, обеспечивающая переход в плазменное состояние рабочего газа, подаваемого в зо­ну дуги. При этом из сопла горелки истекает высоко­температурная плазменная струя, обеспечивающая плавление наплавочного материала.

На рис. 8.7 показана схема плазменной наплавки нагретой наплавочной проволокой. Две проволоки, по­следовательно подключенные к источнику питания пере­менного тока, нагреваются за счет электросопротивления и подаются с постоянной скоростью в сварочную ванну под плазменной горелкой, где происходит их быстрое расплавление.

Рис. 8.7. Схема плазменной наплавки: 1 – источник питания постоянного тока; 2 – плазменная горелка; 3 – электродвигатель для подачи проволоки; 4 – наплавочная проводка; 5 – источник пере­менного тока для подогрева проволоки

Для образования плазмы используют смесь гелия (75 %) с аргоном (25 %), а в качестве за­щитного газа применяют аргон, защищающий сварочную ванну, и кристаллизующийся наплавленный металл позади плазменной горелки от действия окружающего воздуха. При поперечных колебаниях плазменной го­релки получают валик шириной до 64 мм. В качестве наплавочного материала используют коррозионно-стой­кую сталь, никель и его сплавы, сплавы меди и др. При наплавке проволокой диаметром 2,4 мм получают слой толщиной до 6,5 мм.

Существует способ, сочетающий плазменную на­плавку с дуговой наплавкой плавящимся электродом в среде инертного газа. Электрод плазменной го­релки и обычный металлический электрод имеют про­тивоположную полярность, и при силе тока выше 300 А столбчатая дуга становится вращающейся, что обес­печивает наплавку валика шириной 40 мм при глуби­не проплавления основного металла менее 1 мм.

Плазменную наплавку осуществляют расплавлением электродной или дополнительно введенной в плазмен­ную струю проволоки. В качестве наплавочного мате­риала используют порошок, который подают в плазму по каналу на выходе сопла горелки или наносят на поверхность изделия и расплавляют плазмой.

Преимуществами плазменной сварки и наплавки явля­ются высокая производительность, меньшая зона термиче­ского влияния, более низкая деформация обрабатываемых деталей. Плазменную наплавку применяют для восстанов­ления, упрочнения деталей нежесткой конструкции и на­несения покрытий из тугоплавких материалов.

Перспективным процессом нанесения защитных по­крытий является электроконтактная приварка к повер­хности детали стальной ленты, порошка или проволо­ки, которую осуществляют мощными импульсами тока.

Для снижения нагрева детали и улучшения закал­ки привариваемого слоя в зону сварки подают охлаж­дающую жидкость. На рис. 8.8 показана схема при­варки ленты к поверхности вала. Электродные ролики изготовлены из специальных медных сплавов БрХ1, БрВНТ1,9 и др.

Рис. 8.8. Схема приварки металлической ленты к поверхности вала: а – источник импульсов; б – перекрытие импульсов

Процесс электроконтактной приварки отличается высокой производительностью; минимальными потерями присадочного материала (при последующей механиче­ской обработке потери не превышают 5 %); минималь­ным термическим влиянием на деталь (не превышает 0,3 мм); возможностью наплавки черных и цветных металлов на различные марки стали и чугуна; благоприятными санитарно-производственными условиями.

Электроконтактную приварку металлического слоя широко применяют для восстановления и упрочнения посадочных мест под подшипники в корпусных дета­лях и валах, а также резьбовых частей валов.

Дата добавления: 2015-05-06