Восстановление деталей наплавкой металла

Наплавкой называется процесс нанесения одного расплавленного металла (называемого присадочным) на поверхность другого (называемого основным). При этом основной металл также расплавляется на небольшую глубину для образования гомогенного соединения. Цель наплавки может быть различной: восстановление утраченной геометрии детали или придание ей новой формы, образование поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами (такими как повышенная твердость, износостойкость, антифрикционность, коррозионная стойкость, жаростойкость и пр.), упрочнение наплавкой.

Наплавку можно производить на любые поверхности — плоские, конические, цилиндрические, сферические. В больших пределах может меняться и ее толщина — от нескольких долей миллиметра до сантиметра и более.

Основные принципы наплавки

• Необходимо стремиться к минимальному проплавлению основного металла. Это достигается путем наклона электрода в сторону, обратную ходу наплавки.
• Должно быть как можно меньшее перемешивание наплавленного металла с основным.
• Нужно стараться достичь минимальных остаточных напряжений и деформаций в детали. Это требование во многом обеспечивается соблюдением двух предшествующих.
• Необходимо снижать до приемлемых значений припуски на последующую обработку детали. Говоря другими словами, нужно наплавлять металла ровно столько, сколько необходимо, и не больше.

Применяются различные способы наплавки металла — электродуговая, газовая, электрошлаковая, индукционная, плазменная, импульсно-дуговая, вибродуговая, порошковая наплавки. Наибольшее распространение получила дуговая наплавка.

Материалы для наплавки существуют в различных формах. Это могут быть присадочные прутки, порошкообразные смеси, наплавочные покрытые электроды, порошковая и цельностержневая проволока. В электродуговой наплавке применяются в основном покрытые электроды, присадочные прутки и проволока.

Наплавка покрытыми электродами

Наплавка требует определенных навыков в работе. Надо при минимальном токе и напряжении, чтобы не увеличивать долю основного металла в наплавленном, оплавить оба компонента. Состав металла будет определять тип электрода, а толщину и форму — диаметр электрода. Напряжение дуги определяет форму наплавленного валика, при его повышении увеличивается ширина и уменьшается высота валика, возрастает длина дуги и окисляемость легирующих примесей, особенно углерода. В связи с этим стремятся к минимальному напряжению, которое должно согласовываться с током дуги.

Наплавка деталей из стали осуществляется, как правило, постоянным током обратной полярности (на электроде «плюс») в нижнем положении.

Детали из низкоуглеродистых и низколегированных сталей наплавляют обычно без предварительно нагрева. Но нередко требуется предварительный подогрев и последующая термообработка с целью снятия внутренних напряжений. Более детальные требования к наплавке сообщаются в документации на применяемые наплавочные электроды. Например, для электрода ОЗИ-3 приводятся следующие технологические особенности: «Наплавку производят в один-четыре слоя с предварительным подогревом до температуры 300-600°С. После наплавки рекомендуется медленное охлаждение. Возможна наплавка ванным способом на повышенных режимах. Прокалка перед наплавкой: 350°С, 1 ч.»

Поверхность детали перед наплавкой очищается от масла, ржавчины и других загрязнений.

Применяются различные схемы расположения наплавочных швов. В случае плоских поверхностей различают два основных вида наплавки — использование узких валиков с перекрытием друг друга на 0,3-0,4 их ширины, и широких, полученных увеличенными поперечными движениями электрода относительно направления прохода.

Другой способ — укладка узких валиков на некотором расстоянии один от другого. При этом шлак удаляют после наложения нескольких валиков. После этого валики наплавляются и в промежутках.

Во избежание коробления деталей, наплавление рекомендуется проводить отдельными участками, «вразброс», а укладку каждого последующего валика начинать с противоположной стороны по отношению к предыдущему.

Наплавка цилиндрической поверхности выполняется тремя способами — валиками вдоль образующей цилиндра, валиками по замкнутым окружностям и по винтовой линии. Последний вариант (по винтовой линии) является особенно удобным в случае механизированной наплавки, при которой детали в процессе наплавки придается равномерное вращение.

Для восстановления и повышения срока службы режущего, штампового и измерительного инструмента, а также деталей механизмов, работающих при интенсивном износе, применяется наплавка рабочих поверхностей твердыми сплавами, представляющими собой соединения таких металлов, как титан, вольфрам, тантал, марганец, хром и других с бором, углеродом, кобальтом, железом, никелем и пр.

При изготовлении новых инструментов и деталей с твердосплавной наплавкой, в качестве заготовок (оснований) применяются детали из углеродистых или легированных сталей. В случае ремонта деталей с большим износом, перед наплавкой твердыми сплавами делают предварительную наплавку электродами из малоуглеродистой стали.

Для получения более качественной наплавки, предупреждения образования трещин и снижения напряжений, во многих случаях целесообразен подогрев заготовок до температуры 300°C и выше.

Наплавка металлорежущего инструмента и штампов. Металлорежущие инструменты и штампы, работающие при холодной и горячей штамповке, наплавляют электродами ОЗИ-3, ОЗИ-5, ОЗИ-6, ЦС-1, ЦИ-1М и прочие марки. Металл, наплавленный этими электродами, обладает высокой сопротивляемостью к истиранию и смятию при больших удельных нагрузках и высоких температурах — до 650-850°C. Твердость наплавленного слоя без термообработки составляет от 52 HRC (ОЗИ-5) до 61 HRC (ОЗИ-3). Наплавляется 1-3 слоя общей толщиной 2-6 мм. Деталь перед наплавкой подогревают до температуры 300-700°С (в зависимости от марки электрода).

Наплавка деталей, работающих на истирание без ударных нагрузок. Если требуется получить наплавленный металл особо высокой твердости, можно использовать электроды для наплавки Т-590 и Т-620. Они специально предназначены для покрытия деталей, работающих на интенсивное истирание. Их стержень изготовлен из малоуглеродистой стали, зато в покрытия входят феррохром, ферротитан, ферробор, карбид бора и графит. Благодаря этим материалам твердость наплавленного металла может достигать 62-64 единиц по HRC.

Из-за того, что наплавленный металл обладает хрупкостью и склонностью к образованию трещин, изделия, наплавленные электродами Т-590 и Т-620, не предназначены для эксплуатации в условиях значительных ударных нагрузок. Наплавка твердосплавного металла производится в один-два слоя. Если требуется наплавлять большую толщину, нижние слои наплавляются электродами из малоуглеродистой стали и лишь заключительные — твердосплавными.

Наплавка деталей, работающих на истирание с ударными нагрузками. Детали из марганцовистых сталей (110Г13Л и подобные ей), работающие в условиях интенсивного поверхностного износа и высоких ударных нагрузок (в частности, рабочие органы строительного и землеройного оборудования), наплавляют электродами ОМГ-Н, ЦНИИН-4, ОЗН-7М, ОЗН-400М, ОЗН-300М и прочие марки. При их использовании твердость наплавляемого металла во втором слое получается 45-65 HRC при высоких значениях вязкости.

Наплавка нержавеющих сталей. Для наплавки деталей из нержавеющих сталей применяются электроды ЦН-6Л, ЦН-12М-67 и прочие марки. Стержень этих электродов изготовлен из нержавеющей высоколегированной проволоки. Кроме высокой коррозионной стойкости, наплавленный металл имеет еще и устойчивость к задиранию, что позволяет использовать эти электроды для наплавки уплотнительных поверхностей в арматурных изделиях.

При использовании некоторых электродов для наплавки нержавеющих сталей, рекомендуется производить предварительный и сопутствующий подогрев детали до температуры 300-600°С и осуществлять после наплавки термообработку.

Наплавка меди и ее сплавов. Наплавка меди и ее сплавов (бронз) может осуществляться не только на медное или бронзовое основание, но также на сталь и чугун. В этом случае создаются биметаллические изделия, имеющие необходимые эксплуатационные качества (высокую стойкость против коррозии, низкий коэффициент трения и прочие ценные свойства, присущие меди и ее сплавам) и обладающие при этом гораздо более низкой стоимостью в сравнении с деталями, изготовленными полностью из меди или ее сплавов.

Алюминиевые бронзы, в частности, обладающие высокими антифрикционными свойствами, очень хорошо работают в узлах трения, поэтому их наплавляют на червячные колеса, сухари и другие детали, работающие в условиях трения.

Наплавка деталей из технически чистой меди может производиться электродами «Комсомолец-100» или присадочными прутками из меди или ее сплавов. При наплавке меди на медь применяют предварительный подогрев до температуры 300-500°С.

Наплавленный слой желательно подвергать проковке, при температуре меди выше 500°С.

Если требуется наплавка бронзой, можно использовать электроды ОЗБ-2М, содержащие помимо, составляющей основу, меди также олово, марганец, никель и железо. Изделия, наплавленные электродами ОЗБ-2М, имеют высокую поверхностную износостойкость.

Наплавка меди и ее сплавов производится постоянным током обратной полярности в нижнем положении.

Наплавка в среде защитных газов

При восстановлении наплавкой деталей из углеродистых сталей можно использовать более дешевый углекислый газ. Учитывая тот факт, что CO₂ окисляет расплавленный металл, наплавочная проволока в этом случае должна иметь раскислители (марганец, кремний и пр.).

Наплавку меди и ее сплавов можно производить в азоте, который нейтрален по отношению к меди.

Высоколегированные стали, сплавы на магниевой и алюминиевой основе наплавляются в аргоне, гелии или их смеси.

Наплавку неплавящимся вольфрамовым электродом осуществляют в аргоне и гелии. Вообще, инертные газы, особенно, аргон, являются универсальными, подходящими для сварки и наплавки практически любого металла.

В качестве материалов для наплавки полуавтоматами углеродистых и низколегированных сталей применяются сварочные проволоки сплошного сечения (Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС), и специальные наплавочные (Нп-40, Нп-50, Нп-30ХГСА). Для наплавки нержавейки применяют проволоку из нержавеющей стали. Может осуществляться наплавка и порошковой проволокой, позволяющей получить наплавленный слой с особыми свойствами.

При восстановлении деталей наплавкой методом MIG/MAG применяют как и в случае MMA постоянный ток обратной полярности, обеспечивающий меньшее проплавление основного металла. При использовании вольфрамового электрода (метод TIG) используют прямую полярность, исключающую оплавление вольфрамового электрода. Наплавку нужно стараться вести как можно более короткой дугой — во избежание разбрызгивания металла.

Источник

РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВТУЛОК

К деталям типа втулок относятся вкладыши подшипников, направляющие втулки, детали сальниковых уплотнений, гильзы цилиндров компрессоров, цилиндровые втулки насосов и др. Основные дефекты деталей этого типа — износ наружных, внутренних цилиндрических и торцовых поверхностей, износ резьб, задиры и риски на трущихся поверхностях, трещины.

При ремонте подобных деталей вначале устраняют трещины, а затем наращивают изношенные рабочие поверхности способами наплавки, металлизации, гальваническими и пластмассовыми покрытиями или заливкой антифрикционными сплавами. В отдельных случаях, например, при ремонте гильз двигателей внутреннего сгорания, цилиндровых втулок насосов и компрессоров применяют способ ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей.

РЕМОНТ СМЕННЫХ ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК

Сменные цилиндровые втулки обычно применяют в машинах поршневого типа — компрессорах, насосах, двигателях внутреннего сгорания, скважинных штанговых насосах и др. Характерным дефектом этих деталей является износ внутренней рабочей поверхности, что приводит к увеличению зазора между трущимися поверхностями поршня и втулки и, следовательно, к нарушению плотности сопряжения. Несмотря на то, что цилиндровые втулки различных машин могут отличаться формой и размерами, процесс их ремонта аналогичен.

Цилиндровую втулку обычно ремонтируют способом ремонтных размеров. В зависимости от размера втулки выбирают станочное оборудование. Для малогабаритных втулок — гильз используют вертикальные расточные станки, а окончательную обработку выполняют на специальных хонинговальных станках.

Крупногабаритные втулки обычно растачивают на горизонтальных расточных станках многорезцовыми головками, закрепленными на бортштанге. После расточки поверхность подвергают шлифованию и хонингованию.

При коррозионно-механическом разрушении наружных уплотнительных поясков или буртов рекомендуется перед растачиванием внутренней поверхности втулки предварительно нарастить пояски и бурты наплавкой. Следует иметь в виду, что высокая температура при наплавке может вызвать коробление, а иногда и образование трещин. Поэтому лучше применять металлизацию или газовую наплавку с использованием медных электродов и в качестве флюса — буру. После наплавки уплотнительные бурты и пояски следует обточить на токарном станке и, приняв обточенные пояски за базовую поверхность, предварительно расточить, а затем прошлифовать отверстие на заданный ремонтный размер.

11.3. РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ДИСКОВ

К этой группе ремонтируемых деталей оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи относятся зубчатые колеса редукторов и коробок скоростей, цепные колеса лебедок, шкивы и др.

Характерными дефектами этих деталей являются износ, задиры и риски на рабочих поверхностях, смятие шпоночных канавок, коробление или погнутость. Эти детали ремонтируют преимущественно способами механической обработки, в частности, способом ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Втулка или наплавка.

Метод восстановления переходной втулкой.

—Переходную втулку растачивают из стали на токарном станке при обязательном соблюдении размеров под рабочую втулку или палец. В основном, это делается заранее, так как на месте растачиваемого отверстия поймать допуски легче и точнее по изначально изготовленной переходной втулке. Но бывает так, что заказчик просит произвести первичную обработку (убрать эллипс), и уже по полученным размерам заказывает самостоятельно втулки. Во втором случае заказчик несет полную ответственность за соблюдение размеров переходной втулки.

Сам процесс восстановления при данном способе имеет всего 3 этапа.

— Это центровка ( базирование ), первичная обработка ( удаление эллипса ) и запрессовка готовой втулки. Поэтому данный метод считается менее затратным по отношению к наплавке (все зависит от стоимости изготовления втулки). Но, если подумать, экономию при данном способе получает исполнитель , а не заказчик . Так как процесс и время обработки детали, а так же затраты на материалы(сварка, режущие инструменты и т.д.) прилично сокращаются.

+ Плюсы данного метода заключаются в сокращении времени и затрат, необходимых для обработки детали, и цена соответственно меньше. На этом мы считаем плюсы заканчиваются.

— А теперь о минусах этого способа.

Самый большой минус — это то, что при расточке отверстия под втулку, приходится жертвовать толщиной стенки. На заводе инженеры и специалисты не просто так рассчитывают нагрузку под каждое отверстие. Поэтому мы стараемся придерживаться их расчетам.

— Ни для кого не секрет, что каким бы способом не восстанавливали вашу деталь, она не будет служить вам вечно. Срок службы в основном зависит от того, как часто вы будете проводить техобслуживание, и какую нагрузку получает ваша техника во время эксплуатации.

Так как втулка не является целой частью детали, она со временем начинает разбивать отверстие или вовсе смещается. А при необходимости последующего ремонта, стенка детали станет еще тоньше, поскольку при первичной обработке как говорилось раньше, убирается эллипс. И тут без наплавки уже не обойтись, иначе стенка просто не выдержит нагрузку.

Восстановление отверстий методом наплавки.

Наплавка производится с помощью сварочного полуавтомата и наплавочного станка с использованием специальной металлической проволоки в среде защитных газов. Процесс восстановления методом наплавки требует больше времени и усилий на обработку детали.

При подготовке к наплавке, в первую очередь, производят установку и центровку мобильного расточного комплекса. Следующим этапом является первичная обработка до устранения эллипса. После первичной обработки, наплавляемую поверхность тщательно очищают от смазки и обезжиривают, затем устанавливают наплавочный станок, следом настраивается режим сварки и наплавочный станок. А дальше запускается процесс наплавки отверстия под строгим контролем опытного сварщика. После того, как наплавочный станок завершает свой рабочий цикл, последующим этапом является черновая обработка, а затем чистовая, с подачей резца часовым индикатором (точность 0,01 мм.).

+ Плюсы данного способа.

Стенка отверстия детали сохраняет заводской размер, тем самым не утрачивается коэффициент запаса прочности.

Обработанная поверхность получает повышенную твердость.

Отсутствие ограничений по размерам наплавляемых поверхностей изделий.

Восстановление торцевых частей детали.

— Минусы использования наплавки

Стоимость восстановления выше, чем при использовании переходной втулки.

Трудность наплавки деталей тяжелой формы.

Изделия из чугуна тяжело обрабатываются, так как при наплавке приводят к отбеливанию, то есть выделению цементита. Но, не смотря на это, мы успешно восстанавливаем отверстия из чугуна методом наплавки.

Подводя итоги, хотим сказать, что не важно кто будет вам производить ремонт отверстий, а важно то, чтобы вы получили качественный результат.

Источник