Наплавка

Электрическая резка металлов – это процесс удаления металла по заданной линии или объему с помощью электрического нагрева. Процессы, при которых для удаления металла используется совместное действие электрической дуги и струи активного или инертного газа, называются газоэлектрической резкой.

Дуговая резка металлическим электродом заключается в том, что металл в месте реза проплавляют электрической дугой. Для осуществления процесса необходимо использовать максимально возможное значение силы тока.

При дуговой резке применяют стальные электроды с качественным или специальным покрытием. Ширина реза определяется диаметром электрода и составляет 6...8 мм для электрода Ø4 мм и 9...12 мм для электрода Ø6 мм.

Недостаток процесса – неровная, оплавленная и окисленная поверхность разрезаемого металла.

Дуговая резка угольным электродом характеризуется использованием угольных или графитовых электродов, которые, в соответствии с ГОСТ 10720–75, предназначены для воздушно-дуговой резки (марки ВДК и ВДП). Электродами диаметром 15...25 мм можно разрезать металл толщиной до 300 мм. Резку производят током прямой полярности, сила тока до 580 А.

Недостаток процесса – науглероживание разрезаемого металла.

Воздушно-дуговой резкой называется процесс образования полости реза в металле совместным действием тепла электрической дуги и потока сжатого воздуха. На образовавшуюся в зоне электрической дуги ванну расплавленного металла направляют поток воздуха, который выдувает жидкий металл. Воздушно-дуговая резка используется преимущественно для поверхностной обработки (устранение различных технологических дефектов), но может быть использована и как разделительная.

Для процесса используются преимущественно угольные и графитовые электроды, иногда покрытые слоем меди.

Недостаток процесса – науглероживание обрабатываемого металла.

Кислородно-дуговая резка –это процесс образования полости реза в металле совместным действием тепла электрической дуги и струи кислорода. Разрезаемый металл разогревают электрической дугой, а затем сжигают струей кислорода.

Возможны несколько различных вариантов осуществления процесса, наибольшее распространение получил процесс с использованием трубчатых электродов из металлов или неметаллических тугоплавких материалов, стойких против окисления.

Режимы резки трубчатыми электродами приведены в табл. 7.12.

Плазменно-дуговая резка осуществляется путем местного расплавления металла и его удаления из полости реза струей дуговой плазмы, температура которой достигает 12000...20000ºС.

Плазменно-дуговую резку выполняют плазменной дугой и плазменной струей (рис. 7.22).

Рис. 7.22. Схема процесса плазменно-дуговой резки: а – плазменной дугой; б – плазменной струей

Таблица 7.12. Режимы кислородно-дуговой резки трубчатым электродом

Металл	Толщина металла, мм	Внутренний диаметр электрода, мм	Ток, А	Расход кислорода, л/мин	Скорость резки, мм/мин
Малоуглеродистая сталь		1,5 1,5
Хромоникелевая сталь

При резке плазменной дугой электрическая дуга для ионизации газа поддерживается между центральным электродом плазмотрона и разрезаемым металлом. Этим способом разрезают толстые листы алюминия и его сплавов, высоколегированную сталь, сплавы на медной основе.

Плазменную струю получают в столбе дугового разряда между центральным электродом плазмотрона и медным водоохлаждаемым электродом плазмотрона, имеющим отверстие для вывода плазмы. Плазменной струей можно разрезать не только металлические, но и неметаллические, или металлические, но неэлектропроводные материалы.

В качестве рабочего при плазменной резке используют газы либо химически пассивные по отношению к обрабатываемому металлу (азот, аргон, гелий), либо химически активные (кислород, смеси кислорода с инертными газами, воздух).

ГЛАВА 8

Наплавка – это нанесение слоя металла или сплава на поверхность изделия посредством сварки плавлением [2,4,39]. Восстановительная наплавка применяется для получения первоначальных размеров изношенных или поврежденных деталей. В этом случае наплавленный металл близок по составу и механическим свойствам основному металлу.

Рис. 8.1. Классификация электрических дуг

На рис. 8.2 приведен энергетический баланс элект­рических дуг. Нерациональные потери мощности в окру­жающую среду и разбрызгивание составляют не менее 20 – 25 %. Наиболее высокий КПД имеет закрытая дуга под флюсом.

Рис. 8.2. Энергетический баланс электрических дуг при наплавке: а – плавящимся электродом в открытой атмосфере; б – в среде аргона; в – под флюсом

Разбрызгивание вызывается нестабильностью пере­носа металла в сварочную ванну. К этому приводят интенсивно протекающие химические реакции, специ­фические условия развития дуги, взрывообразное вы­деление газов и разрушение мостика жидкого металла при переносе капель с короткими замыканиями. Силь­ное разбрызгивание характерно для наплавки покры­тыми электродами, порошковыми проволоками и лен­тами, а также в углекислом газе.

Под действием дуги, температура которой достигает 6000 К, незначительная доля электродного, присадоч­ного и основного металла испаряется. Часть испарений конденсируется на поверхности сварочной ванны, другая часть уносится газовым потоком в окружающую среду. Потери на испарение невелики (не более 0,5 %).

Окисление легирующих элементов отмечено при контакте жидкого металла с окислительной средой: на оплавленном торце электрода, на капле, на поверхности сварочной ванны. Интенсивность окисления зависит от времени протекания жидкого металла на этапе капли и ванны, площади их поверхности, температуры, концентрации и активности легирующих элементов.

Технологический процесс наплавки должен обеспечи­вать минимальные потери электродного и дополнитель­ного присадочного материала при максимальной произ­водительности, которая оценивается по коэффициенту наплавки a_н или по количеству металла, наплавленного в единицу времени. Для расчета производительности на­плавки плавящимся электродом используют формулу

G = aн × I / 1 000.

(8.1)

Производительность различных способов наплавки покрытий описана в табл. 8.1.

Таблица 8.1. Ориентировочная производительность различных способов наплавки

Способ наплавки	Производительность, кг/ ч
Ручная наплавка покрытыми электродами	0,5 – 3,0
Механизированная наплавка под флюсом:
одним электродом	2 – 15
многоэлектродная	5 – 30
электродной лентой	5 – 30
Механизированная наплавка в углекислом газе	1,5 – 8,0
Механизированная наплавка самозащитной
порошковой проволокой:
одним электродом	2 – 10
двумя электродами	5 – 20
Механизированная наплавка порошковой лентой
одним электродом	10 – 20
двумя электродами	до 40
Вибродуговая наплавка	1 – 4
Электрошлаковая наплавка	до 150
Плазменная наплавка	до 30
Заливка жидким металлом	5 – 15
Наплавка погружением в расплав	10 – 35
Индукционная наплавка	до 20

Область применения способа наплавки зависит от его преимуществ и недостатков. При выборе техноло­гии учитывают возможности и традиции предприятия.

Дата добавления: 2015-05-06