24 ремонт конструкций наплавкой под слоем флюса

Наплавка под слоем флюса – сущность, преимущества и недостатки

Содержание:

Наплавкой металла называют процесс, во время выполнения которого на поверхность заготовки при помощи сварочного оборудования наносится слой металла.

Существует несколько видов наплавки металла, различаемых по своим техническим характеристикам:

• по степени механизации процесса наплавка может быть ручной, механизированной, автоматизированной и автоматической;
• по тому способу, которым металл в процессе наплавки защищается, выделяется наплавка под слоем флюса, наплавка под предварительно расплавленным покрытием электрода, которая, в свою очередь, может производиться в вакууме или в среде защитного газа.
• по самому характеру процесса наплавка может быть непрерывной или прерывистой.

Сущность наплавки под слоем флюса.

Наплавка под слоем флюса представляет собой процесс, во время которого сварочная дуга между сварочным электродом и металлической деталью защищается с помощью слоя предварительно расплавленного флюса — толщина слоя при этом может колебаться от 20 до 40 миллиметров. Стоит отметить, что до расплавленного состояния флюс доводится при помощи той же сварочной дуги.

Такая защита необходима для того, чтобы оградить металл от воздействия окружающего воздуха, предотвращая, таким образом, возникновение окисления металла кислородом. Кроме того, слой флюса выполняет и еще одну задачу – он не позволяет расплавленному металлу разбрызгиваться и сохраняет тепло. Таким образом, флюс позволяет добиться экономии металла и повышает производительность труда сварщика.

При проведении наплавки под слоем флюса, как правило, в качестве электрода выступает сварочная проволока, не имеющая покрытия. Диаметр проволоки выбирается в зависимости от задач, поставленных перед сварщиком, и может варьироваться от 1 до 6 миллиметров.

Что касается вида тока, используемого при наплавке под слоем флюса, то чаще всего здесь применяется ток с обратной полярностью – плюс от источника электрического тока подается на сварочную проволоку, а минус – на наплавляемую поверхность изделия. Для того, чтобы еще больше повысить производительность этого метода, часто используют ленточные электроды или подачу сразу двух проволок в зону наплавки с помощью двух полуавтоматических приспособлений.

Преимущества наплавки под слоем флюса.

Дуговая наплавка под флюсом занимает лидирующие позиции среди всех видов наплавки металла, благодаря тем преимуществам, которыми она обладает. К основным достоинствам наплавки под слоем флюса можно отнести:

• высокую производительность труда. Особенно хорошо это достоинство проявляется в тех случаях, когда производится наплавка на большую площадь поверхности изделия, обладающего достаточно простой формой;
• невысокую сложность процесса. Наплавка под слоем флюса не требует высокой квалификации от сварщика, поэтому для ее производства не требуется искать специалиста, обладающего большим опытом именно в этом спектре сварочных работ;
• высокое качество работы. При применении наплавки под слоем флюса внешний вид валика из наплавленного металла обладает отличными эстетическими характеристиками, что имеет большое значение для внешнего вида всей детали. Кроме того, получаемый в результате наплавки валик обладает высокой прочностью и надежностью и прекрасно проявляет себя в ходе дальнейшей эксплуатации изделия;
• высокую безопасность работы сварщика. Сокрытие сварочной дуги под слоем флюса позволяет избежать разбрызгивания расплавленного металла, что значительно повышает безопасность рабочего, предотвращая возможность получения ожогов.

Недостатки наплавки под слоем флюса.

Вместе с несомненными достоинствами наплавка металла под слоем флюса имеет и определенные недостатки. И основными минусами этого вида наплавки можно считать:

• высокую стоимость оборудования. Как правило, оборудование, применяемое в ходе наплавки под слоем флюса, стоит дороже, чем оборудование для ручной дуговой наплавки с применением стержневых электродов с покрытием;
• большую зону нагрева, из-за чего этот вид наплавки не может быть применен в тех случаях, когда требуется наплавка металла на мелкие изделия, особенно, в том случае, если эти изделия обладают достаточно сложной формой;
• кроме того, часто к недостаткам этого вида наплавки относят и тот факт, что он снижает усталостную прочность металлической детали, причем, показатель снижения прочности металла может в некоторых случаях достигать 40%.

И все же, несмотря на все недостатки, наплавка металла под слоем флюса продолжает оставаться самым распространенным способом наплавки, так как позволяет существенно экономить ресурсы – и не только сам металл, но и энергетические ресурсы предприятия, что, в свою очередь, приводит к снижению стоимости получаемых в результате применения этого способа наплавки изделий.

Источник

Восстановление деталей сваркой и наплавкой под слоем флюса

Существует несколько видов наплавки металла, различаемых по своим техническим характеристикам:

• по степени механизации процесса наплавка может быть ручной, механизированной, автоматизированной и автоматической;
• по тому способу, которым металл в процессе наплавки защищается, выделяется наплавка под слоем флюса, наплавка под предварительно расплавленным покрытием электрода, которая, в свою очередь, может производиться в вакууме или в среде защитного газа.
• по самому характеру процесса наплавка может быть непрерывной или прерывистой.

Сущность наплавки под слоем флюса.

Наплавка под слоем флюса представляет собой процесс, во время которого сварочная дуга между сварочным электродом и металлической деталью защищается с помощью слоя предварительно расплавленного флюса — толщина слоя при этом может колебаться от 20 до 40 миллиметров. Стоит отметить, что до расплавленного состояния флюс доводится при помощи той же сварочной дуги.

Такая защита необходима для того, чтобы оградить металл от воздействия окружающего воздуха, предотвращая, таким образом, возникновение окисления металла кислородом. Кроме того, слой флюса выполняет и еще одну задачу – он не позволяет расплавленному металлу разбрызгиваться и сохраняет тепло. Таким образом, флюс позволяет добиться экономии металла и повышает производительность труда сварщика.

При проведении наплавки под слоем флюса, как правило, в качестве электрода выступает сварочная проволока, не имеющая покрытия. Диаметр проволоки выбирается в зависимости от задач, поставленных перед сварщиком, и может варьироваться от 1 до 6 миллиметров.

Что касается вида тока, используемого при наплавке под слоем флюса, то чаще всего здесь применяется ток с обратной полярностью – плюс от источника электрического тока подается на сварочную проволоку, а минус – на наплавляемую поверхность изделия. Для того, чтобы еще больше повысить производительность этого метода, часто используют ленточные электроды или подачу сразу двух проволок в зону наплавки с помощью двух полуавтоматических приспособлений.

Формула изобретения

1. Способ автоматической электродуговой наплавки под флюсом наружных или внутренних поверхностей тел вращения, при котором электроды одной или нескольких групп электродов устанавливают со смещением в горизонтальной плоскости против направления вращения тела с линейным и угловым отклонением от «зенита» и с расстоянием между электродами каждой группы, выбранным из условия формирования общей ванны жидкого металла по всей ширине наплавляемого валика, запитывают их от одного или нескольких источников электрического тока и формируют наплавкой на обрабатываемой поверхности кольцевой валик с площадью, равновеликой площади обрабатываемой поверхности, при вращении тела и одновременном перемещении одной или нескольких групп электродов в прямом и обратном направлениях вдоль его образующей, которую совмещают с подачей флюса, отличающийся тем, что электроды устанавливают с линейным отклонением от «зенита» на 5-20 мм и угловым отклонением от «зенита» более 30°, а наплавку осуществляют на обратной полярности и одинаковом для электродов каждой группы технологическом режиме, при этом устанавливают погонную энергию, позволяющую формировать вытянутую вдоль тела вращения ванну жидкого металла и шлака с соотношением ее геометрических размеров не менее чем 3:1, а наплавку ведут со скоростью продольного перемещения электродов, в 28-32 раза превышающей линейную скорость вращения тела.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наплавке используют флюс с предельной температурой жидкотекучести шлака, близкой к температуре солидуса металла наплавляемого тела.

Преимущества наплавки под слоем флюса.

Дуговая наплавка под флюсом занимает лидирующие позиции среди всех видов наплавки металла, благодаря тем преимуществам, которыми она обладает. К основным достоинствам наплавки под слоем флюса можно отнести:

• высокую производительность труда. Особенно хорошо это достоинство проявляется в тех случаях, когда производится наплавка на большую площадь поверхности изделия, обладающего достаточно простой формой;
• невысокую сложность процесса. Наплавка под слоем флюса не требует высокой квалификации от сварщика, поэтому для ее производства не требуется искать специалиста, обладающего большим опытом именно в этом спектре сварочных работ;
• высокое качество работы. При применении наплавки под слоем флюса внешний вид валика из наплавленного металла обладает отличными эстетическими характеристиками, что имеет большое значение для внешнего вида всей детали. Кроме того, получаемый в результате наплавки валик обладает высокой прочностью и надежностью и прекрасно проявляет себя в ходе дальнейшей эксплуатации изделия;
• высокую безопасность работы сварщика. Сокрытие сварочной дуги под слоем флюса позволяет избежать разбрызгивания расплавленного металла, что значительно повышает безопасность рабочего, предотвращая возможность получения ожогов.

Сущность процесса наплавки под флюсом, оборудование и материалы.

Отличительной особенностью процесса автоматической сварки под флюсом является то, что сварочная дуга горит не на открытом воздухе, а под слоем зернистого сыпучего флюса. Под действием тепла дуги расплавляется основной металл детали, электродная проволока и часть флюса, непосредственно прилегающая к зоне наплавки. Электродная проволока подаётся вниз в зону наплавки со скоростью её плавления, плавится и переходит в пол в виде отдельных капель.

Расплавленный флюс образует плотную эластичную оболочку флюсо-газовый пузырь. Поверх этого пузыря находится слой жидкого шлака, (см. “Разрез горения дуги под флюсом”). Флюсово-газовый пузырь надёжно защищает расплавленный металл от вредного воздействия кислорода и азота в воздухе, а также предохраняет металл от разбрызгивания.

Во флюсово-газовом пузыре создаётся большое давление газов, которое оттесняет часть жидкого металла в сторону противоположную направлению наплавки. После остывания жидкого металла образуется наплавленный слой покрытый затвердевшей шлаковой коркой.

Шлаковая корка удаляется с поверхности наплавленного металла лёгкими ударами молотка или зубила в торец корки. При наплавке больших цилиндрических или конических изделий её удаляют специальным скребком.

Преимущество автоматической наплавки под слоем флюса по сравнению с ручной электродуговой наплавкой:

1. Автоматическая наплавка повышает производительность труда на сварочно-наплавочных работах в 6-7 раз.

2. В результате рационального использования тепла дуги уменьшается расход электроэнергии. При ручной сварке на 1 кг наплавленного металла расходуется 6-7 квт-ч электроэнергии, а при автоматической – 3,5 квт-ч.

3. Потери электродного материала в виде огарков на разбрызгивании и угар при ручной наплавке составляет 20-30%, а при автоматической наплавке под флюсом не более 2-4%.

4. При автоматической наплавке качество наплавленного слоя не зависит от квалификаций сварщика, в то время как при ручной наплавке качество слоя в значительной степени определяется квалификацией рабочего.

Высокая производительность труда при автоматической наплавке под слоем флюса объясняется тем, что допускается большие плотности тока (150-200) без опасности разогрева электрода, т. к ток подводится через контакт на небольшом расстоянии от конца электрода.

Автоматическая наплавка нашла широкое применение при восстановлении деталей тракторов и с.-х. машин (катки, оси, колёса). Восстановить детали менее 50 мм наплавкой под флюсом не рационально т. к. сыпучий флюс не будет удерживаться на поверхности детали. Кроме того, детали будут подвергаться чрезмерному нагреву, при котором увеличивается коробление и появляется опасность их прожога. Такие детали лучше восстанавливать вибродуговой наплавкой с применением порошковой проволоки.

На плакате (лаборатория ремонта машин) приведена схема установки для наплавки цилиндрических деталей. Для наплавки деталей под слоем флюса выпускаются наплавочные головки различных конструкций. Основные части наплавочной головки — механизм подачи проволоки с редуктором для изменения скорости её подачи, бункер для флюса с флюсопроводом и специальный мундштук для проволоки. Наплавочную головку укрепляют изолированно на суппорте токарного станка, снабжённого редуктором для изменения часты вращения детали под от 0,29 до 4 об/мин. Электродная проволока сматывается с кассеты, а флюс под действием собственного веса подаётся на бункера. Для питания дуги используется источник постоянного тока. Переменным током пользуются сравнительно редко. При колебаниях напряжения переменного тока в сети дуга менее устойчива, вследствие чего получается неровный наплавленный слой. ”Минус” источника тока соединяется с массой станка, “плюс” с электродной проволокой. Для автоматического управления процессом (подача проволоки, включения станка и источника тока) предназначен аппаратный ящик.

Ток поступает к детали через медно – графитные щётки и кольцевую медную шину, закреплённую на патроне станка. Метал наплавляют при продольном перемещении суппорта с наплавочной головкой.

Станки

Для наплавки цилиндрических деталей используются токарные станки. Тип токарного станка определяется исходя из размеров восстанавливаемой детали, (высота центров станка, расстояние от патрона задней бабки). Для наплавки можно использовать изношенные останки, т. е. высокой точности от них не требуется. Число оборотов станка должно регулироваться в диапазоне 0,5 до 5 об/мин. Большинство токарных станков имеет минимальное число оборотов 10-20 об/мин. Поэтому для снижения числа оборотов установка оборудуется редуктором.

Наплавочные автоматы

Для наплавки деталей применяются наплавочные автоматы А-384Н, А-384 и др. Основные части наплавочной головки – механизм подачи проволоки с редуктором для изменения скорости её подачи, бункер для флюса с флюсопроводом и специальный мундштук для проволоки.

Недостатки наплавки под слоем флюса.

Вместе с несомненными достоинствами наплавка металла под слоем флюса имеет и определенные недостатки. И основными минусами этого вида наплавки можно считать:

• высокую стоимость оборудования. Как правило, оборудование, применяемое в ходе наплавки под слоем флюса, стоит дороже, чем оборудование для ручной дуговой наплавки с применением стержневых электродов с покрытием;
• большую зону нагрева, из-за чего этот вид наплавки не может быть применен в тех случаях, когда требуется наплавка металла на мелкие изделия, особенно, в том случае, если эти изделия обладают достаточно сложной формой;
• кроме того, часто к недостаткам этого вида наплавки относят и тот факт, что он снижает усталостную прочность металлической детали, причем, показатель снижения прочности металла может в некоторых случаях достигать 40%.

И все же, несмотря на все недостатки, наплавка металла под слоем флюса продолжает оставаться самым распространенным способом наплавки, так как позволяет существенно экономить ресурсы – и не только сам металл, но и энергетические ресурсы предприятия, что, в свою очередь, приводит к снижению стоимости получаемых в результате применения этого способа наплавки изделий.

Автоматическая наплавка

Автоматическая наплавка твердых сплавов предпочтительнее ручной наплавки как по качеству получаемой наплавки, так и по значительно большей производительности. Получение высоких механических и металлургических свойств наплавки при этом методе достигается легированием наплавленного металла хромом, марганцем, углеродом, вольфрамом и другими элементами путем применения стандартной электродной или специальных порошковых проволок. В качестве флюса используются стандартные плавленные и специальные легирующие керамические флюсы.

При наплавке малогабаритных деталей полого сечения для охлаждения детали и предупреждения растекания расплавленного (основного и наплавленного) металла и шлака внутренняя поверхность омывается проточной водой.

Восстановление опорных валков прокатных станов (отбеленный чугун или низколегированная сталь) производится автоматической наплавкой малоуглеродистой электродной проволокой (Св-08) под керамическим флюсом, за счет которого осуществляется легирование наплавленного слоя углеродом, марганцем, хромом или наплавкой порошковой проволокой (марки ПП-ЗХВ8), обеспечивающей легирование (углеродом, ванадием, хромом и др.) металла под плавленным флюсом АН-20.

Автоматическая дуговая наплавка под флюсом при использовании обычных режимов и электродной проволоки обеспечивает m = 0,45÷0,65. Введение в зону дуги дополнительной изолированной присадочной проволоки позволяет снизить т до 0,17. Замена проволоки лентой или использование электродной проволоки в сочетании с поперечными колебаниями обеспечивает надежную наплавку при m = 0,08÷0,15. Снижение т до 0,2—0,3 достигается также при многоэлектродной наплавке, когда несколько электродных проволок подсоединяют к одному зажиму источника питания, а дуга блуждает с одного электрода на другой и горит в общей полости.

Наплавка ведется как при использовании плавленых флюсов, так и керамических. Состав флюса и электродной проволоки выбирают в зависимости от состава наплавленного слоя. В качестве электродного металла используют сварочную проволоку, применяемую при сварке сталей и сплавов, специальную электродную проволоку для наплавки по ГОСТ 10543—82, порошковую проволоку и ленту, например, порошковую проволоку ПП-АН120 типа 18Х1Г1М по ТУ 14-4-684—76 в сочетании с флюсом АН-348-А или АН-60 для наплавки катков и натяжных колес гусеничных машин, посадочных мест валов и др.; порошковую ленту ПЛ-АН101 типа 300Х25М3Н3Г2 по ТУ 48-19-43—73 в сочетании с флюсом АН-15М для наплавки высокохромистого износостойкого сплава типа «Сормайт-1» на детали, работающие в условиях интенсивного абразивного изнашивания при нормальных и высоких температурах.

Используются также спеченные металлокерамические ленты; например, лента спеченная электродная ЛС-70ХЗНМ типа 70ХЗГСНМ по ГОСТ 22366-77 и сочетании с флюсом АН-60 или АН-20П для наплавки деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания: деталей ходовой части грузовых автомобилей и тракторов, а также деталей металлургического оборудования.

Автоматическая вибродуговая наплавка в струе защитной (охлаждающей) жидкости (рис. 236) применяется при восстановлении изношенных деталей машин. Способ состоит в том, что к вращающейся детали подается электродная проволока, подключенная к источнику питания. Зона наплавки охлаждается жидкостью. Подача проволоки сопровождается продольной ее вибрацией с помощью вибратора. При вибрации проволоки возникают короткие замыкания цепи, стабилизирующие процесс и способствующие переносу электродного металла. Наплавка производится стальной проволокой диаметром 1,5 — 2 мм.

Рис. 236. Принципиальная схема вибродуговой наплавки: 1 — сварочный генератор; 2 — деталь; 3 — жидкость; 4 — магнит вибратора; 5 — подача проволоки.

Способ электрошлаковой наплавки (рис. 237) рассчитан на применение электродов большого сечения, что позволяет значительно повысить производительность процесса. Этим способом можно производить наплавку высокохромистых ледебуритных сталей (Х12), быстрорежущих, ряда аустенитных сталей и других сплавов.

Рис. 237. Схема электрошлаковой наплавки: а — плоской поверхности; б — цилиндрической поверхности; в — конической поверхности; 1 — наплавляемая деталь; 2 — наплавленный металл; 3 — медный ползун; 4 — электродная проволока; 5 — токоподводящий мундштук; 6 — медный кокиль.

Автоматическая наплавка применяется, кроме того, для изготовления двухслойных изделий (наплавка цветных металлов и сплавов на сталь, чугун и другие металлы).

мтомд.инфо

Автоматическая наплавка под слоем флюса порошковой и сплошной проволокой позволяет резко поднять производительность, экономичность, улучшить качество наплавки и условия труда рабочих-сварщиков. Повышение производительности достигается прежде всего за счет увеличения силы сварочного тока, а также непрерывности процесса. Однако увеличение силы тока сопровождается увеличением глубины провара и доли основного металла в наплавленном слое, что при наплавке износостойких сплавов крайне нежелательно.

Автоматическая наплавка под флюсом

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике наиболее распространена однодуговая автоматическая наплавка под слоем флюса. Для уменьшения доли основного металла в валике производят наплавку в несколько слоев. Постоянный состав металла устанавливается обычно с третьего слоя.

Указанным способом наплавляют детали доменного, размольного, прокатного и другого оборудования, где наплавленный слой должен обладать свойствами:

• либо высокохромистых ледебуритных сталей типа Х12;
• либо хромовольфрамовой стали марки ЗХ2В8;
• либо высокомарганцовых аустенитных сталей Г13Л [120].

Применение настоящего способа требует наличия специального сварочного оборудования и оснастки. Он наиболее производителен по сравнению с прочими дуговыми методами наплавки. Его рационально применять при больших объемах наплавки на прямолинейных участках детали или на деталях, имеющих поверхности вращения большого диаметра. Наплавка криволинейных коротких швов, штампов с криволинейной формой ручьев, деталей с поверхностью вращения небольшого диаметра данным способом невозможна.

Схема автоматической наплавки под флюсом

Дуга горит между сварочной проволокой 1 и свариваемым изделием 5 под слоем гранулированного флюса 4. Ролики 2 специального механизма падают в электродную проволоку в зону дуги 6. Сварочный ток (переменный или постоянный прямой или обратной полярности) подводится к проволоке с помощью скользящего контакта 3, а к изделию – постоянным контактом. Сварочная дуга горит в газовом пузыре, который образуется в результате плавления флюса и металла.

Кроме того, расплавленный металл защищен от внешней среды слоем расплавленного флюса 8. По мере удаления дуги от зоны сварки расплавленный флюс застывает и образует шлаковую корку 10, которая впоследствии легко отделяется от поверхности шва. Флюс засыпается впереди дуги из бункера слоем толщиной 40–80 мм и шириной 40– 100 мм. Нерасплавленный флюс после сварки используется повторно. Расплавленные электродный и основной металлы 7 в сварочной ванне перемешиваются и при кристаллизации образуют сварной шов 9.

Преимущественное применение находит наплавка проволокой (проволочным электродом). Однако в последнее время все большее распространение получает наплавка ленточными или комбинированными электродами.

Источник