Наплавка Справочник

Технология и оборудование для газопламенной наплавки и напыления покрытий

По своей природе процессы наплавки и напыления подобны пайке, когда соединения осуществляются на грани жидкого и твердого металла. Эти процессы требуют хорошего смачивания поверхностей основного металла, что достигается подбором соответствующего состава присадочных материалов и флюсов в сочетании с тщательной подготовкой поверхности.

В табл. 26 приведены сведения о наплавочных материалах для газопламенной наплавки. В качестве флюса при наплавке стеллита применяют буру или смесь: 20 % буры, 68 % борной кислоты и 2% плавикового шпата, а при наплавке сормайта — смесь 50 % буры, 47 % двууглекислой соды и 3 % кремнезема.

Расход ацетилена составляет 100…120 л/ч на 1 мм толщины металла с небольшим его избытком. Максимальная глубина проплавления не должна превышать 0,3…0,5 мм, толщина наплавленного слоя регулируется углом наклона детали к горизонту. Горелку (ось мундштука) нужно располагать под углом 30…35°. Наплавку можно выполнять как левым, так и правым способами непрерывными или обратноступенчатыми валиками.

Предварительный подогрев составляет 500…700 °С, иногда процесс ведут и с таким же сопутствующим подогревом. Мелкие и среднегабаритные детали достаточно нагревать до 300…500 °С. Наплавку выполняют в один слой 2…3 мм, если деталь работает при ударном нагружении, и в несколько слоев общей толщиной 4…8 мм, если деталь работает в условиях трения металла о металл.

Таблица 26. Материалы для газопламенной наплавки твердых сплавов

Наплавочный

материал

МаркаCоставHRC

наплавленного

металла

Область применения
Литые твердые сплавы в виде прутковСтеллит В2К Стеллит В3К Сормайт 2 Сормайт С27Сплав вольфрама и хрома, связанных кобальтом и железом Сплав карбида хрома с железом и никелем (до 5%)46…48

42…43

40…45

59…64

Для наплавки на детали, работающие при высоких температурах Для наплавки на детали, работающие при нормальных и несколько повышенных температурах
Твердый сплав в виде трубчатого стержняРелит ТЗКрупка карбидов вольфрама (ослит), заполняющая трубку (∅ 6×0,5 мм) из низкоуглеродистой стали85Для наплавки бурового инструмента в нефтяной промышленности и других деталей, работающих в условиях сильного абразивного износа
Металлокерамические твердые сплавы в виде пластинПобедитКарбиды вольфрама и титана, связанные кобальтом и железом86…91Для оснащения металлорежущего инструмента

При газопорошковой наплавке присадочный материал подается в виде порошкового сплава (табл. 27) через газокислородное пламя в место наплавки, для чего используются специальные горелки. Порошки, как правило, самофлюсующиеся со сферической формой 40…100 мкм и не требуют дополнительного применения флюсов.

Наплавка ведется с предварительным подогревом детали до температуры 300…400 °С. На поверхности напыляют слой (0,2 мм) и пламенем нагревают участок до температуры смачивания основного металла. Затем горелку отводят на расстояние 1,5…2 длины ядра пламени и, плавно подавая порошок в него, наплавляют слой материала толщиной до 1 мм. В случае необходимости наплавки слоя большей ширины пламенем горелки переплавляют нанесенный слой и затем наплавляют новый слой. Этот способ обеспечивает получение тонкослойного наплавленного металла в труднодоступных местах и в любом пространственном положении.

Таблица 27. Порошковые наплавочные материалы для газопорошковой наплавки

МаркаХарактеристика составаТвердость наплавленного слояОбласть применения
СНГН-50Самофлюсующийся порошковый сплав, содержащий хром, бор, никель и кремнийHRC 50…60Для упрочнения и восстановления деталей, работающих в условиях абразивного износа
ВСНГН-88То же, с добавкой вольфрама (30…37%)HRC 60…62
НПЧ-1Твердые сплавы на основе никеля с добавкой меди,

бора и кремния (для наплавки на чугун)

НВ 220Для исправления дефектов площадью не более 20 см2 на обработанных рабочих поверхностях чугунных изделий, не подвергающихся поверхностной закалке.

Температура плавления сплава 1280 °С

НПЧ-2То жеНВ 360Для исправления дефектов площадью не более 10…12 см2 на обработанных рабочих поверхностях чугунных деталей, подвергающихся высокочастотной закалке. Температура плавления сплава 1170 °С
НПЧ-3»НВ 180…210Для исправления дефектов на окончательно обработанных, не подвергавшихся поверхностной закалке рабочих поверхностях чугунных деталей. Температура плавления сплава 960 °С
НПЧ-4»НВ 450…500Для исправления дефектов на обработанных рабочих поверхностях чугунных деталей, подвергнутых поверхностной закалке

Газотермическое напыление используют для защиты металлоконструкций от коррозии, повышения износостойких, антикоррозионных и жаростойких свойств поверхностей, восстановления размеров и декоративной отделки деталей. Нагрев распыляемого материала осуществляется ацетилено-кислородным пламенем, а распыление частиц — динамическим напором газового пламени, поскольку частицы инжектируются в него струей кислорода и подсасываются из атмосферы воздуха. Напыление осуществляют с помощью материалов в виде стандартных сварочных проволок или специальных порошков металлических (табл. 28) или из полимерных материалов (табл. 29).

Для повышения стабильности качества напыляемого материала и механизации процесса нанесения покрытия разработаны специальные гибкие шнуровые материалы (ГШМ). Они представляют собой получаемый экструзией композиционный материал шнурового типа, состоящий из порошкового наполнителя и органического связующего, сгорающего в пламени и не оставляющего на поверхности изделия продуктов разложения; ГШМ имеют диаметр 1,5…6,35 мм и длину 15 м, они намотаны на бобину, что позволяет получить высокий коэффициент использования материала и автоматизировать процесс напыления.

Разработано несколько серий ГШМ: «Сфекорд — ЭКЗО» на основе сплавов с компонентами, обладающими экзотермическим эффектом, «Сфекорд — керамика» на основе оксидов алюминия, титана, хрома, циркония, «Сфекорд — Рок-Дюр» на основе самофлюсующихся сплавов системы Ni(Co)-Cr-B-Si и их смесей с карбидом вольфрама и т.д. Перспективно применение материалов для создания аморфных металлических покрытий на основе железа, кобальта и никеля, особенно в узлах трения, при абразивном и коррозионном воздействии. Материалы могут быть в виде порошковой проволоки, порошка или ГШМ (табл. 30).

Таблица 28. Порошки для газотермического напыления

МаркаТип сплаваТвердость покрытия, HRCОбласть применения
ПР-Н77Х15С3Р2Самофлюсующиеся сплавы на никелевой основе, легированные бором и кремнием, типа Cr-Ni-B-Si33…35Упрочнение деталей, подверженных абразивному и абразивнокоррозионному воздействию, сухому трению, истиранию металла нитками, лентами, в условиях фреттинг-коррозии
ПН-70Х17С4Р455…60
ПГ-АН435…45
ПР-Н67Х18С5Р660…62
ПГ-АН545…55
ПГ-АН654…65
ПГ-12Н-0135…45
ПГ-12Н-0245…54
ПГ-10Н-0155…62
ПГ-19Н-0128…42
ПГ-19М01

ПГ-АН10

ПГ-АН12

Бронза БрАЖ10-4

Бронза БрОФ8-0,3

Бронза БрА10

65…72 HRВ

Антифрикционное покрытие узлов трения
ПТ-НА-01 ПН70Ю30 ПН85Ю15

ПН55Т45

Композиционные плакирующие термореагирующие порошки38…42

35…42

20…22

50…55

Нанесение подслоя с высокой прочностью сцепления с основой износостойких слоев, стойких при трении, фреттинг-коррозии, против окисления при нормальных и повышенных температурах

Таблица 29. Полимерные материалы для газотермического нанесения покрытия

МатериалТемпература, °СОбласть применения
размягчениярастеканияэксплуатации
Полиэтилены110…120190…200–20 до +50Защита от коррозии в растворах

кислот, щелочей, электроизоляционные,

вакуумно-плотные покрытия

50 % полиэтилена,

35 % полистирола,

15 % графита

–10 до +50Защита химического оборудования

от влажных газов

60 % полиэтилена,

30 % полистирола,

10 % сурика железного

–10 до +50Защита химической аппаратуры

от сухих газов

Поливинилбутираль160…170200–50 до +50Защита от коррозии в слабых растворах

кислот и щелочей. Защитнодекоративные

и электроизоляционные покрытия

Полиамидные смолы190…240200…250до 90…120Защита от кавитационной эрозии
90 % битумного сплава В1,

10 % алюминиевой пудры

125…140Защита от атмосферной

коррозии, гидроизоляция

Эпоксидные смолыХимически стойкие покрытия
Полиамид П68250Износостойкие

антифрикционные покрытия

Таблица 30. Материалы для газотермического нанесения аморфного покрытия

ПорошокПорошковая проволокаГШМОсноваУсловия работы, область применения
АМОТЕК 1

АМОТЕК 2

АМОТЕК 101

АМОТЕК 102

АМОТЕК 201

АМОТЕК 202

Fe-B Fe-B-CИзнашивание при трении скольжения

без интенсивной коррозии (коленчатые

валы, втулки, колесные пары,

тормозные барабаны, фрикционные рейки)

АМОТЕК 3

АМОТЕК 4

АМОТЕК 103-1

АМОТЕК 203

АМОТЕК 204

Fe-Cr-B Fe-Cr-B-CТо же, в условиях интенсивной коррозии

(золотники, штоки, шпиндели,

коллекторы и крестовины электродвигателей)

АМОТЕК 5АМОТЕК 103-2

АМОТЕК 104

АМОТЕК 205

Fe-Cr-B-C

Fe-Cr-Al-B

Газоабразивное изнашивание при

температуре до 800 °C (трубы и поверхности

нагрева котловых агрегатов, лопасти

дымососов, золотники, шпиндели)

АМОТЕК 6АМОТЕК 105

АМОТЕК 106

АМОТЕК 206

Fe-Cr-Ti-B

Fe-Cr-B-Si

Интенсивное газоабразивное изнашивание

(плунжеры, штоки, штанги нефтяных насосов,

валы и втулки буровых насосов,

узлы гидравлических задвижек)

АМОТЕК 7

АМОТЕК 11

АМОТЕК 12

АМОТЕК 107

АМОТЕК 207

АМОТЕК 211

АМОТЕК 212

Fe-Cr-Mo-B

Ni-Cr-Mo-B

Ni-Cr-Mo-Ti-V-B

Интенсивное гидроабразивное изнашивание

в агрессивных средах (насосы для подачи кислот,

детали реакторов для синтеза азотных

удобрений, устройства для переработки

пищевых смесей)

АМОТЕК 9АМОТЕК 209Ni-BИнтенсивное абразивное изнашивание

(посадочные места фрикционных узлов)

Для газопламенного напыления покрытий используют аппаратуру и установки проволочного и порошкового типов. Первые предназначены для нанесения покрытий из алюминия, цинка, стали и других металлов (табл. 31), напыление порошкообразных материалов выполняют с помощью аппаратов, приведенных в табл. 32 (при расходе газа Qг и давлении газа рг).

Аппараты МГИ применяют для ручного напыления, другие — для ручного и механизированного. Наряду с подбором оптимальных параметров режима напыления очень важной является операция по подготовке поверхности детали, которая выполняется дробеструйной обработкой или путем нанесения рельефа типа рваной резьбы. Недостатком способа в ходе работы является повышенный шум (до 85 дБ), вынуждающий оператора работать в наушниках.

Основным инструментом для напыления является специальная горелка, тип которой зависит от условий проведения работы (табл. 33).

При детонационном напылении в специальной камере в результате взрыва формируется высокоскоростная струя продуктов взрыва и порошка. Вследствие взаимодействия напыляемого порошка с продуктами детонации создается достаточная тепловая и кинетическая энергия для получения прочного слоя необходимой толщины на поверхности обрабатываемой детали.

Этот способ напыления позволяет:

  • получать покрытие с мелкой пористостью (0,5…1,5%) и высокой (до 100 МПа) прочностью сцепления с основой;
  • наносить покрытия на различные материалы (металлы, стекло, керамику, пластмассы) без деформации поверхности;
  • управлять химическим составом продуктов детонации, создавая восстановительную, нейтральную или окислительную атмосферу.

Недостатком являются повышенный шум (до 140 дБ) процесса, а также вредные выделения продуктов сгорания и частиц порошка.

Таблица 31.  Технические характеристики аппаратов для напыления проволокой

МаркаНапыляемая

проволока

Qг, м3p , МПаПроизво-дитель-ность, кг/ч *Габариты, ммМасса, кг
Диа-метр, ммСкорость

подачи,

м/ч

сжа-того воз-духаацети-ленапро-пана-бута-накисло-родасжатого

воздуха

ацети-ленапро-пана-бута-накисло-родаустано-вкигоре-лки
УГМ-12…46…101,32,50,4…0,50,06…0,10,2…0,423/4,8252,2
МГИ-4А2…458…720601,23,50,4…0,50,06…0,10,2…0,523/5,7220x110x2082,2
МГИ-4П2…458…720600,95,50,4…0,50,06…0,10,2…0,523/7220x110x2082,2
МГИ-55…6150313,70,50,20,550/14550x310x275
Могул КО1,2; 1,6; 3,290…480720,71,382,5

* В числителе — для цинка, в знаменателе — для алюминия.

Таблица 32.  Технические характеристики аппаратов для напыления порошковых материалов

МаркаПроизводительность,

кг/ч, по материалу

Коэф-фици-ент рас-хода мате-риалаQг, м3p , МПаЕм-кость пита-теля, дм3Масса, кг
поли-мер ПНФ-12поро-шок ПГ-10Н-01кера-микасжатого

воздуха

ацети-ленапро-пана-бут-анакис-лоро-дасжатого

воздуха

ацети-ленапро-пана-бута-накис-лоро-дауста-новкигоре-лки
УГПЛ-П110,85251,20,3…0,60,5…1,50,3…1,01014,51,3
УГПТ-П50,961,20,2…0,612211,0
УГПУ6…182,20,91,2…2,11,22,2…60,111,10,1…0,6301,0
УПТР-8610,51,10,966…100,7…1,20,6…1,21…2,50,3…0,60,07…0,110,7…3,00,1…0,40,6171,6
Могул-92,51,20,92
Л54050,1…80,9…1,80,2…30,1…100,07…0,350,07…0,10,22…0,250,2…0,82,525
УН-1340,2…40,2…10,2…30,2…60,50,10,150,8375

Основным элементом детонационно-газовой установки (ДГУ) для распыления является камера в виде ствола постоянного сечения или в виде трубы переменного сечения, в которой имеются отверстия для введения рабочей газовой смеси, порошка и запального устройства. При автоматическом режиме требуется водяное охлаждение камеры. Технические характеристики ДГУ приведены в табл. 34.

Таблица 33. Технические данные горелок для газопорошковой наплавки

ТипДавление ацетилена, МПаРасходВид напыляемого порошкаСпособ наплавкиНазначениеМасса горелки, кг
ацетилена, л/чпорошка, г/ч
Малой мощности ГН-1Не менее 0,01140…300До 0,9Хромоборноникелевые сплавыРучной, с подачей порошка через пламя с последующим оплавлениемНаплавка на поверхности мелких деталей и механизмов для их упрочнения и исправления дефектов литья или механических повреждений0,75
Средней мощности ГН-2Не менее 0,01350…600До 2,0То жеТо жеТо же, на детали средних размеров0,77
Большой мощности ГН-3Не менее 0,02150…1750Не менее 5,0»Ручной, с подачей порошка через пламя с последующим оплавлениемВосстановление изношенных и упрочнение новых крупногабаритных деталей, исправление литья1,1
ГН-4Не менее 0,03800…1100До 3,6Никель-алюминиевые порошки с экзотермическими свойствамиМеханизированный с внешней подачей порошка без последующего оплавленияУпрочнение новых и восстановление изношенных деталей, имеющих форму тел вращения1,3
Евроджет ХS-88602…4Хромоборно-никелевые сплавы, ПГН-10Н-01Ручной и механизированныйЗащита деталей любой конфигурации1,5

Таблица 34. Технические характеристики установок для детонационного напыления

Маркар, МПаQг, м3СтволСко-рост-рель-ность,

Гц

Мощ-ность, ВтМасса, кг
АЦПБКАВЗАЦПБКАВЗДиа-метр, ммРасполо-жение
Молния0,150,20,360,7…

0,9

1,5…

10,8

0,7…

6,5

20Г2…6250200
Гамма0,150,20,360,7…

0,9

1,5…

10,8

0,7…

6,5

20В2…6250350
Днепр 10,02…

0,09

0,02…

0,2

0,02…

0,2

0,06…

0,6

0,06…

0,6

22Г, В2…5300
Днепр 20,140,20,20,30,422Г2…10200
АДК-10,150,50,80,41,2…

2,2

1,2…

2,3

5,0…

8,0

20…2521,5Г2…4350170
АДК-1М0,12…

0,14

0,3…

0,5

0,7…

0,8

0,4…

0,6

1,8…

3,2

1,8…

3,2

5,8…

8,0

20…2521,5Г3…61500170
ДНП-50,150,02…

0,2

0,02…

0,2

0,02…

0,2

0,06…

0,2

4,54,54,54,54,520Г1,5…425050
ДНП-80,02…

0,2

0,02…

0,2

0,02…

0,2

0,06…

0,4

1,550,90,925, 20,

10

Г, В4…636036
УДК-224Г1…7
УН-1020,120,02…

0,4

7,0…

8,0

12Г43000835

Примечание. АЦ — ацетилен, ПБ — пропан-бутан, К — кислород, А — азот, ВЗ — воздух, В — вертикальное положение ствола, Г — горизонтальное положение ствола.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *