Сварка Справочник

Технология наплавки, напыления и металлизации

Наплавку используют, как для восстановления изношенных размеров, так и для создания износостойкого слоя в целях повышения срока службы деталей машин. Она эффективна лишь в случае, если масса наплавленного металла не превышает 3…6 % общей массы детали. Для выполнения наплавки задаются те же самые параметры режима, что и для сварки, но при их назначении следует учитывать некоторые особенности.

  1. Род тока, полярность. Большая производительность достигается на постоянном токе прямой полярности, более дешевый и доступный процесс — на переменном токе, но для электродов с основным покрытием и основных флюсов, используемых для наплавки легированных сталей и сплавов, требуется только постоянный ток обратной полярности. При этом уменьшается производительность и увеличивается доля участия основного металла в наплавленном слое, а это вынуждает увеличивать количество слоев.
  2. Диаметр электрода. Его увеличение повышает производительность, уменьшает долю участия основного металла, иногда наплавку ведут, например, небольшими электродами малого диаметра, собранными в «пучок».
  3. Сварочный ток. Его увеличение повышает производительность, но и увеличивает глубину проплавления основного металла.
  4. Напряжение на дуге. Увеличение этого параметра уменьшает долю участия основного металла, но появляется угроза выгорания легирующих элементов, особенно высокоактивных в дуговом промежутке.
  5. Скорость сварки. При ее увеличении ухудшается формирование шва и наплавленной поверхности.
  6. Смещение электрода с зенита. Важный параметр при наплавке цилиндрических поверхностей осуществляется в сторону, противоположную направлению вращения, обеспечивает надежное удержание сварочной ванны и формирование наплавленного валика.
  7. Шаг наплавки и величина перекрытия валика. Обеспечивают заданную высоту наплавленного слоя и степень однородности химического состава наплавленного металла. Поэтому необходимо, чтобы параметры режима и техника наплавки обеспечивали наименьшее проплавление основного металла, максимальное сохранение легирующих элементов, хорошее формирование наплавленной поверхности, минимальные припуски для дальнейшей механической обработки детали.

Рациональный способ легирования наплавленного слоя и технология наплавки зависят от условий эксплуатации деталей, их размеров и конфигурации, допустимого износа и его характера, наличия необходимых материалов и оборудования и т.д. Наиболее распространенным, особенно в монтажных, полевых условиях или при небольших объемах наплавочных работ, является ручная дуговая наплавка с использованием покрытых электродов, как общего назначения (см. табл. 7…2.11), так и специальных (табл. 14). Производительность процесса — 0,3…2,0 кг/ч.

Ручная дуговая наплавка графитовым электродом порошками и их смесями выполняется на постоянном токе прямой полярности на режиме:

dэ = 10…15 мм,

Iсв = 180…210 A,

Uд = 27…30 В.

Толщина слоя порошка 7…9 мм, а толщина наплавленного слоя 2…3 мм.

Производительность процесса 1…1,5 кг/ч.

При наплавке высоколегированных сплавов вольфрамовым электродом в аргоне используют литые прутки (см. табл. 12). Производительность процесса 0,3…0,8 кг/ч.

Гранулированные порошки и их смеси можно использовать и для индукционной наплавки, особенно при ремонте и изготовлении органов землеройных машин и сельскохозяйственной техники. Производительность процесса высока (9…10 кг/ч).

Для стационарных, цеховых условий, при больших объемах наплавочных работ используют механизированные способы наплавки материалами, приведенными в гл. 5.

Параметры режима наплавки приведены в табл. 116, 117.

Таблица 116. Параметры режима механизированной дуговой наплавки цилиндрических поверхностей небольшого диаметра

Диаметр детали, мм sнап.сл, мм dэ, мм Смещение проволоки

с зенита, мм

Iсв, А U, В vн, м/ч
Наплавка под флюсом
40…70 1,5…2,5 1,2…2,5 3…8 120…210 26…28 16…24
70…100 1,5…2,5 1,2…2,5 8…15 160…270 28…30 16…30
150…200 2…3 1,2…2,5 20…30 230…350 30…32 16…32
200…300 2…3 1,2…2,5 30…40 270…380 30…32 16…35
Наплавка в углекислом газе
10…15 0,8 0,8 2 70…80 17…18 20…25
20…25 0,8…1 0,8 3,5 85…90 17…18 20…25
30…40 1 0,8 5…8 85…90 17…18 20…25
30…40 1…1,2 1 5…10 95…100 17…18 20…30
Вибродуговая наплавка
Внутренний

не менее 50

0,5…1 1,6 140…160 15…17 31…32
Наружный

не менее 15

1…1,5 1,8 160…180 15…17 31…32

Таблица 117. Параметры режима автоматической наплавки под флюсом

Электродный материал dэ (для ленты

— размер), мм

Iсв, А U, В vн, м/ч
Цельнотянутая проволока 2,0 300…400 28…34 15…60
3,0

4,0

300…600

400…800

30…36

34…40

5,0 500…1000 36…45
Порошковая проволока 2,6 260…320 24…26 12…18
2,8 260…340 20…26 16…30
3,0 280…350 22…26 15…25
3,6 320…400 28…36 15…30
4,0 330…480 30…36 25…40
5,0 480…560 30…36 20…28
6,0 580…670 30…36 20…28
Плющенка 2,5×6 400…600 25…34 12…25
Холоднокатаная лента 30×0,5 520…560 32…34 10…14
40×0,7 550…650 32…34
50×0,7 650…750 34…36
60×0,5 850…620 32…34
65×0,7 950…1050 36…38
80×0,7 980…1200 34…36
100×0,7 1250…1350 38…40
Порошковая лента 14×4 700…1000 32…36 15…30
20×4 600…1000 28…36 15…40
45×3 900…1050 34…36 15…20
Спеченная лента 30×0,8…1,2 360…600 28…32 15…30
60×0,8…1,2 720…900 28…32
80×0,8…1,2 880…1200 28…32

Производительность способов наплавки составляет: плавящимся электродом в защитных газах и самозащитной проволокой 1,5…6 кг/ч, автоматической под флюсом и проволокой 3…8 кг/ч, проволокой с порошком 13…25 кг/ч, лентой 5…20 кг/ч. При этом следует иметь в виду, что использование самозащитной порошковой проволоки позволяет выполнять наплавку в полевых условиях часто без демонтажа изношенной детали с механизма, что значительно ускоряет и удешевляет проведение ремонтных работ. Наиболее производительным способом, позволяющим за один раз наплавлять слой толщиной 30…40 мм, является электрошлаковая наплавка, однако она требует сложных устройств и высокой квалификации оператора-наплавщика. Производительность составляет 15…30 кг/ч, а в отдельных случаях может достигать 120…150 кг/ч.

В некоторых случаях возникает необходимость в нанесении слоя покрытия небольшой толщины, что достигается использованием способов дуговой металлизации и плазменного напыления. Последнее может выполняться с использованием порошков и проволок, причем эта технология является наиболее эффективной с энергетической точки зрения (табл. 118).

Таблица 118. Сравнительная характеристика некоторых электротермических способов нанесения покрытий

Показатель Электродуговая

наплавка

Плазменная металлизация
порошком проволокой
нейтральной токоведущей
КПД нагрева материала, % 20…40 2…4 3…5 8…10
Коэффициент использования материала, % 70…80 20…60 50…75 50…75
Производительность, кг/ч 3…4 4…6 6…8 8…10
Энергозатраты по нанесению 1 кг покрытия, 104 Дж 7…8 12…14 10…12 4…5

Технология плазменного напыления состоит из нескольких последовательных операций: подготовки порошков (сушка, просеивание и охлаждение — все это за 2—3 ч до напыления), подготовка поверхности (обезжиривание, травление, пескоструйная, дробеструйная, механическая обработка, подогрев), нанесение покрытия на режимах, приведенных в табл. 119. За один проход плазмотрона наносится слой толщиной 15…100 мкм. При нанесении самофлюсующихся порошков для повышения прочности сцепления и снижения пористости проводят оплавление покрытий (газовым пламенем, плазмотроном, в печи, ТВЧ и в соляных ваннах). Общим правилом при плазменной наплавке и напылении является предварительный подогрев деталей до температуры 450…600 oС в зависимости от их размеров и формы: после напыления они загружаются в печь с температурой 550…650 oС, которая потом поднимается до 700…750 oС; детали выдерживаются на протяжении 2…3 ч и медленно охлаждаются с печью.

Таблица 119. Параметры режима нанесения материалов плазменным напылением

Напыляемый материал I, А U, В Qг

(рабочего),

м3

Qг

(транспортирующего),

м3

Размер частиц

порошка, мкм

Дистанция

напыления,

мм

Сталь 180 70 1,8 (Ar) 0,25 * 140
Серебро 250 35 1,8 (Ar) 0,20 63…80 100
Медь 300 35 1,8 (Ar) 0,24 63…80 150
Бронза 300 28 1,8 (Ar) 0,24 63…80 150
Хром 350 30 2,2 0,33 40…80 120
Никель 380 29 1,8 0,27 40…100 120
Латунь 150 28 1,8 (Ar) 0,24 63…80 150
Нихром 300 29 1,8 0,27 40…100 120
Борид хрома 400 28 1,8 0,33 40…63 120
Борид ниобия 260 80 2,2 0,36 20…63 90
Борид титана 400 27 1,8 0,36 40…63 75
Борид циркония 450 27 1,6 0,30 63…80 100
Оксид титана 450 27 2,2 0,30 40…63 100
Оксид тантала 260 80 2,2 0,36 20…63 75
Оксид алюминия,

кремния

400 35 2,1 0,27 63…80 110
Оксид циркония 400 32 2,4 0,36 40…80 100
Силицид молибдена 400 26 1,3 0,30 40…80 100
Карбид хрома 250 29 2,2 0,33 40…63 90
Самофлюсующиеся сплавы 350 30 2,2 0,36 40…120 150…180

* Напыление проволокой диаметром 1,6 мм.

Примечание. Неуказанный рабочий газ — азот или воздух

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *