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, ммsнап.сл, ммdэ, ммСмещение проволоки

с зенита, мм

Iсв, АU, Вvн, м/ч
Наплавка под флюсом
40…701,5…2,51,2…2,53…8120…21026…2816…24
70…1001,5…2,51,2…2,58…15160…27028…3016…30
150…2002…31,2…2,520…30230…35030…3216…32
200…3002…31,2…2,530…40270…38030…3216…35
Наплавка в углекислом газе
10…150,80,8270…8017…1820…25
20…250,8…10,83,585…9017…1820…25
30…4010,85…885…9017…1820…25
30…401…1,215…1095…10017…1820…30
Вибродуговая наплавка
Внутренний

не менее 50

0,5…11,6140…16015…1731…32
Наружный

не менее 15

1…1,51,8160…18015…1731…32

Таблица 117. Параметры режима автоматической наплавки под флюсом

Электродный материалdэ (для ленты

— размер), мм

Iсв, АU, Вvн, м/ч
Цельнотянутая проволока2,0300…40028…3415…60
3,0

4,0

300…600

400…800

30…36

34…40

5,0500…100036…45
Порошковая проволока2,6260…32024…2612…18
2,8260…34020…2616…30
3,0280…35022…2615…25
3,6320…40028…3615…30
4,0330…48030…3625…40
5,0480…56030…3620…28
6,0580…67030…3620…28
Плющенка2,5×6400…60025…3412…25
Холоднокатаная лента30×0,5520…56032…3410…14
40×0,7550…65032…34
50×0,7650…75034…36
60×0,5850…62032…34
65×0,7950…105036…38
80×0,7980…120034…36
100×0,71250…135038…40
Порошковая лента14×4700…100032…3615…30
20×4600…100028…3615…40
45×3900…105034…3615…20
Спеченная лента30×0,8…1,2360…60028…3215…30
60×0,8…1,2720…90028…32
80×0,8…1,2880…120028…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

ПоказательЭлектродуговая

наплавка

Плазменная металлизация
порошкомпроволокой
нейтральнойтоковедущей
КПД нагрева материала, %20…402…43…58…10
Коэффициент использования материала, %70…8020…6050…7550…75
Производительность, кг/ч3…44…66…88…10
Энергозатраты по нанесению 1 кг покрытия, 104 Дж7…812…1410…124…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 материалI, АU, ВQг

(рабочего),

м3

Qг

(транспортирующего),

м3

Размер частиц

порошка, мкм

Дистанция

напыления,

мм

Сталь180701,8 (Ar)0,25*140
Серебро250351,8 (Ar)0,2063…80100
Медь300351,8 (Ar)0,2463…80150
Бронза300281,8 (Ar)0,2463…80150
Хром350302,20,3340…80120
Никель380291,80,2740…100120
Латунь150281,8 (Ar)0,2463…80150
Нихром300291,80,2740…100120
Борид хрома400281,80,3340…63120
Борид ниобия260802,20,3620…6390
Борид титана400271,80,3640…6375
Борид циркония450271,60,3063…80100
Оксид титана450272,20,3040…63100
Оксид тантала260802,20,3620…6375
Оксид алюминия,

кремния

400352,10,2763…80110
Оксид циркония400322,40,3640…80100
Силицид молибдена400261,30,3040…80100
Карбид хрома250292,20,3340…6390
Самофлюсующиеся сплавы350302,20,3640…120150…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 *