Автоматическая вибродуговая наплавка

Схема процесса наплавки. Автоматическая вибродуговая наплавка является разновидностью электродуговой наплавки и отличается от нее в основном тем, что электрическая дуга горит не постоянно, а периодически. Это обеспечивается сообщением концу электродной проволоки коле-бательного движения, вызывающего замыкание и разрыв питающей дугу электрической цепи.

Во время короткого замыкания цепи через контакт электродной проволоки с наплавляемой деталью проходит ток плотностью более 600 А/мм2, благодаря чему в месте контакта создается высокая температура, вызывающая оплавление конца проволоки. Под действием вибратора проволока разрывается, и часть ее в виде капли остается на наплавляемой поверхности. Образующаяся после разрыва проволоки электрическая дуга расплавляет оставшийся на детали металл, обеспечивая его прочное сцепление с материалом детали. Таким образом, нагрев и расплавление металла происходят за счет тепла периодически создаваемых короткого замыкания и электрической дуги. Цикл наплавки частицы металла включает следующие стадии:

— создание контакта электрода с деталью и короткого замыкания между ними;

— расплавление конца проволоки под действием тока короткого замыкания и ее прилипание к детали;

— принудительный разрыв контакта между проволокой и деталью;

— образование в месте разрыва проволоки электрической дуги;

— расплавление под действием дуги оставшейся на детали в виде капли проволоки;

— погасание электрической дуги;

— подвод электродной проволоки к детали и начало нового цикла.

При частоте промышленного тока 50 Гц продолжительность одного цикла — 0,01 с.

Вибродуговая наплавка может выполняться в жидкости, среде защитных газов и под слоем флюса, которые защищают металл от окисления. Наплавка с применением охлаждающей жидкости (3—6%-ный раствор в воде кальцинированной соды или 15—20%-ный раствор глицерина) получила наибольшее распространение. При этом виде наплавки деталь нагревается на глубину до 2 мм до температуры 40—80 °С.

Вибродуговую наплавку рекомендуется вести на постоянном токе обратной полярности, так как при переменном токе выше вероятность образования дефектов в наплавленном слое.

На рис. 4.29 приведена схема вибродуговой наплавки с подачей охлаждающей жидкости. Подлежащая наплавке деталь 3 устанавливается в патроне или в центрах токарного станка. На его суппорте монтируется наплавочная головка, содержащая механизм 6 подачи проволоки 5 с кассетой 7 и электромагнитный вибратор 8 с мундштуком 4. В зону наплавки насосом 1 подается охлаждающая жидкость, которая защищает металл от окисления. Вибратор создает колебания конца проволоки с частотой 50—110 Гц и амплитудой, которая обычно составляет 0,75—1,0 диаметра проволоки. При такой амплитуде обеспечивается надежное размыкание и замыкание электрической цепи, обеспечивается стабильность процесса наплавки и равномерное наложение наплавочного материала.

Рис. 4.29. Схема вибродуговой наплавки: 1 — насос; 2 — наплавляемая деталь; 3 — канал для подачи охлаждающей жидкости; 4 — вибрирующий мундштук; 5 — электродная проволока; б — механизм подачи проволоки; 7 — кассета с проволокой; 8 — электромагнитный вибратор; 9 — катушка индуктивности

Напряжение источника тока при вибродуговой наплавке недостаточно для образования электрической дуги между проволокой и деталью. Поэтому последовательно с источником питания включена катушка индуктивности 9, в которой при разрыве сварочной проволоки возникает ЭДС. Суммарного напряжения источника питания и ЭДС катушки индуктивности достаточно для возникновения сварочной дуги, которая горит до следующего контакта электрода с деталью или несколько меньше в зависимости от накопленной в катушке индуктивности энергии. Последняя и, следовательно, продолжительность горения дуги регулируются изменением индуктивности катушки за счет числа подключенных ее витков.

Вибродуговую наплавку применяют при восстановлении деталей из углеродистых, низколегированных сталей, серого, ковкого и высокопрочного чугуна, не испытывающих значительную динамическую нагрузку. Этим способом восстанавливают детали с цилиндрическими, коническими наружными и внутренними поверхностями, а также с плоскими поверхностями (рис. 4.30).

Рис. 4.30. Схемы вибродуговой наплавки изношенных поверхностей: а — наружных цилиндрических; б — внутренних цилиндрических; в — наружных конических; г —шлицевых; д — плоских: 1 — деталь; 2 — электрод

Преимущества вибродуговой наплавки:

— незначительный нагрев, что позволяет наплавлять тонкие детали;

— возможность закалки наплавленного металла в процессе его нанесения, что исключает необходимость в последующей термической обработке деталей;

— небольшая зона термического влияния, в результате чего химический состав и физико-химические свойства материала детали почти не изменяются;

— высокая производительность процесса;

— минимальная деформация детали, что позволяет уменьшить толщину наплавляемого слоя для создания необходимого припуска под дальнейшую ее обработку.

Основным недостатком вибродуговой наплавки в жидкости является снижение на 40—45 % усталостной прочности наплавленных деталей, что объясняется возникновением в поверхностном слое остаточных напряжений растяжения и микротрещин вследствие резкого охлаждения водой нагретого металла. Кроме того, имеет место неравномерность твердости наплавленного слоя, а высокая скорость затвердевания расплавленного металла создает условия для образования пор.

Усталостная прочность деталей повышается при вибродуговой наплавке в среде защитных газов, при этом наплавленный слой в зависимости от марки электродной проволоки имеет твердость НВ 160—450. Наилучшее качество вибродуговой наплавки обеспечивается при применении флюса.

Дата добавления: 2014-01-03