Ремонт деталей сваркой виды сварки

Восстановление деталей сваркой и наплавкой

По статистике при восстановлении деталей в 60% случаев используется сварка и наплавка. Сваркой устраняют механические повреждения. Наплавкой восстанавливают изношенные поверхности деталей.

Сущность восстановления сваркой и наплавкой

Оба метода основаны на тепловом воздействии, отличаются только настройки используемого оборудования. Наплавка ― это нанесение на поверхность деталей слоя из сплава основного и присадочного металла. Наплавкой восстанавливают не только геометрические размеры, но также наносят покрытия для повышения жаростойкости, прочности, износоустойчивости и т. д. Процедура выполнятся на поверхности любой формы― от плоской до конической и сферической.

Сварка ― это процесс создания соединения металлических элементов методом плавления или давления. Этим способом заделывают трещины, сколы, отверстия от пробоин, крепят отломившиеся элементы. С такими повреждениями рам, поддонов, кузовов, обоих мостов постоянно сталкиваются при ремонте автомобилей. Сварку также применяют совместно с другими восстановительными процедурами.

Для качественного восстановления деталей сваркой и наплавкой необходимо:

• не допускать сильного смешивания основного металла с наносимым;
• плавить основной металл на минимальную глубину;
• не делать больших припусков на последующую обработку;
• принимать меры по снижению остаточных напряжений и деформации.

Подготовка деталей

Перед восстановлением детали сваркой или наплавкой с поверхности удаляют ржавчину, окалину, грязь металлической щеткой или пескоструйной обработкой до блеска. Обезжиривание выполняют растворителем или нагревом поверхности до 300⁰C. На кромках закрепляемых элементов снимают фаски. У трещин разделывают края под углом 120 — 140⁰, на концах сверлят отверстия диаметром 3 — 4 мм. Глухие трещины углубляют насквозь, чтобы газы при сварке не образовывали поры.

С деталей, которые уже восстанавливались, сначала удаляют остатки нанесенного ранее слоя. Затем проводят процедуру очистки. Если износ не больше 1 мм, с места восстановления снимают слой на глубину 0,5 — 1 мм шлифовальным кругом или резцом. Это обеспечит однородность структуры нанесенного сплава.

Электродуговая сварка и наплавка

Это самая распространенная технология восстановления в промышленности и на дому. Она легко выполняется на обычном сварочном оборудовании. Работу выполняют плавящимися покрытыми электродами и неплавящимися с присадочной проволокой.

Качество конечного результата определяется параметрами электродов. Для ремонта сваркой площадь поперечного сечения стержней выбирают в зависимости от размера повреждения, толщины металла. Для создания слоя с заданными параметрами выбирают марки электродов с легирующими присадками. Они могут содержаться в металле и обмазке стержней.

Наплавку на детали из низкоуглеродистых сталей, которые не подвергались термической обработке, проводят сварочными электродами. Форму изделий из закаленной легированной, высокоуглеродистой стали восстанавливают наплавочными электродами с присадками или стержнями из твердых сплавов. Ими же наносят слои на режущие кромки инструмента для обработки металла.

Для предотвращения деформирования, детали из высокоуглеродистой легированной стали предварительно нагревают до 300⁰C.

После окончания работы проводят отпуск для снятия внутренних напряжений в сварочных швах. Для низкоуглеродистой, низколегированной стали предварительный нагрев не требуется.

На цилиндрическую поверхность валики накладывают тремя способами:

• в виде спиралей;
• в форме замкнутых окружностей;
• параллельно оси вращения.

На плоские поверхности наплавляют рядом расположенные широкие валики либо узкие с перекрытием 0,3 — 0,5 по ширине. На место большого износа сначала накладывают слой из низколегированной стали. Наплавку и сварку элементов небольшой толщины выполняют на постоянном токе обратной полярности. Толстостенные детали сваривают переменным или постоянным током с прямой полярностью.

Восстановление деталей в среде защитных газов

Этим способом восстанавливают детали наплавкой и сваркой толщиной от 0,6 мм и валов диаметром до 5 см. Поступающий под давлением к месту сварки газ защищает расплавленный металл от соприкосновения с воздухом. Самые качественные швы получаются в среде аргона или гелия, однако из-за их высокой цены чаще пользуются углекислым газом. В среде азота восстанавливают детали из меди.

При нагреве до высокой температуры из углекислого газа выделяется кислород, который способствует выгоранию углерода, марганца, кремния. Поэтому для работы со сталью применяют сварочную или присадочную проволоку с высоким содержанием этих элементов. Выбор диаметра в диапазоне 0,5 — 2,5 мм зависит от толщины деталей. Наплавку на нержавеющую сталь проводят проволокой из нержавейки, желательно той же марки.

Восстановление в среде углекислого газа выполняют на постоянном токе обратной полярности. Чтобы процесс протекал стабильно, выбирают сварочное оборудование с жесткими характеристиками. Автоматической наплавкой восстанавливают детали диаметром от 10 мм из низкоуглеродистых сортов стали.

Подачу проволоки настраивают так, чтобы не возникали короткие замыкания или обрывы дуги. Скорость наплавки определяется по толщине создаваемого слоя. Валики накладывают с шагом 2,5 — 3,5 мм.

Сварка и наплавка под слоем флюса

Восстановление этим способом проводят электрической дугой, которая горит под расплавленным флюсом. Таким образом, создается эластичная оболочка, защищающая расплавленный металл от соприкосновения с воздухом. Флюсы также поддерживают стабильность горения дуги, раскисляют, легируют, рафинируют наплавляемый металл.

Для сварки и наплавки применяют два вида флюсов:

1. Керамические, состоящие из металлических и неметаллических компонентов, что позволяет проводить легирование в большом диапазоне.
2. Плавленые не содержат металлических компонентов, поэтому возможности легирования ограничены десятыми долями процента. По сравнению с керамическими видами эти флюсы дешевле, лучше защищают, со швов легче отделяется шлак. Плавлеными флюсами с высоким содержанием кремния пользуются при нанесении слоев из углеродистых, низколегированных сортов стали.

Наплавку металла под флюсом проводят сварочной проволокой без покрытия. Диаметр (1 — 6 мм) определяют по толщине создаваемого слоя, формы валиков, габаритов деталей. Чтобы увеличить производительность, восстановление ведут ленточными электродами шириной до 10 см или одновременно двумя проволоками с подачей разными механизмами.

Восстановление выполняют на постоянном токе с обратной полярностью. На круглых деталях валики располагают с шагом 2 — 6 диаметра проволоки. Для уменьшения деформации на плоской поверхности наплавку ведут через валик или поочередно на разных участках.

Другие способы восстановления

Также популярны альтернативные методы восстановления:

1. Вибродуговая наплавка отличается от обычной электросварки тем, что электрод кроме поступательного движения совершает перпендикулярные колебания частотой 90 — 100 кол/сек. В ходе процесса металл переносится мелкими каплями в сварочную ванну небольшого размера. Этим достигается незначительная глубина проплава, высокая прочность сцепления материала электрода с металлом детали.
2. Пламенная наплавка проводится за счет нагрева основного металла и присадочной проволоки струей ионизированного газа, направляемой в рабочую зону соплом горелки.
3. Электроконтактную наплавку выполняют методом пластической деформацией после нагрева металла детали и присадочного материала импульсным током. Отличается высокой производительностью (до 150 см²/мин), незначительным термическим воздействием, малым проплавлением.

Перспективными считают способы наплавки (сварки), прошедшие экспериментальную проверку:

• электронно-лучевая;
• высокочастотным током;
• лазерная;
• пропиткой композиционных сплавов;
• взрывом;
• самораспространяющимся высокотемпературным синтезом.

Особенности восстановления деталей из чугуна

Сложность восстановления чугунных деталей связана с тем, что при быстром остывании шов становится чрезмерно хрупким, так как в металле остается много углерода. Поскольку у материалов деталей и швов коэффициенты усадки разные, во время и после окончания сварки образуются трещины. При высокой температуре углерод и кремний выгорают с образованием шлака и газов, которые при быстром остывании остаются внутри швов в виде пор, включений.

Для получения прочных однородных швов восстановление выполняют методом горячей сварки. Деталь предварительно медленно нагревают до 650 — 700⁰C в течение 1,5 — 2 часов в печи. Затем переносят в термос, чтобы температура во время работы не упала ниже отметки 500⁰C. Сварку или нанесение слоя ведут через люк. После окончания восстановления деталь отжигают при 600 — 650⁰C в печи или термосе. Инструкция рекомендует снижать температуру со скоростью 50 — 100⁰C/час.

Если ремонт выполняют газовой горелкой, в качестве присадочного материала применяют стержни из чугуна.

Электросварку проводят чугунными электродами с покрытием, в состав которого входит до 50% графита. Из-за низкой производительности, сложности оборудования, этим способом пользуются редко.

Восстановление холодной сваркой выполняют без предварительного нагрева. Поэтому принимают меры для предотвращения деформирования и образования дефектов. Газовой горелкой чугун плавят медленно, но без перегрева. Электросварку проводят постоянным током обратной полярности, диаметр электродов 3 — 4 мм. Валики при наплавке накладывают вразброс участками по 40 — 50 мм. Прежде чем начать следующий, предыдущий шов охлаждают до 50 — 60⁰C.

В зависимости от решаемых задач для холодной сварки применяют присадочные стержни и электроды:

• чугунные;
• стальные;
• комбинированные;
• пучковые;
• монелевые;
• медно-стальные.

При восстановлении деталей, следует учитывать, что независимо от метода наплавки, нанесенный металл будет неоднороден по механическим параметрам, структуре, химическому составу. Поэтому если деталь работает в условиях больших нагрузок, рекомендуется заменить ее новой.

Источник

Ремонт деталей сваркой виды сварки

Сварка и наплавка являются самыми прогрессивными и широко распространенными способами ремонта деталей. Они занимают около 70% всего объема работ по восстановлению деталей. Сваркой и наплавкой рекомендуют ремонтировать детали, изготовленные из стали, чугуна и цветных металлов, например, блоки цилиндров, головки блоков цилиндров, коленчатые валы, картеры, опорные катки, направляющие колеса, звенья гусениц, ковши, валы, оси. Ремонт деталей этими способами наиболее экономичный, не требует сложного оборудования и прост при выполнении технологического процесса.

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сварку применяют для соединения и закрепления отломанных и добавочных деталей (втулок, пластин, зубчатых венцов), заделки трещин, разрывов, пробоин.

Наплавкой называется процесс нанесения с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавку применяют для восстановления изношенных поверхностей деталей, а также повышения износостойкости поверхностей трения.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В настоящее время при ремонте применяются следующие основные виды сварки и наплавки деталей: ручная дуговая сварка и наплавка; автоматическая дуговая наплавка под флюсом; автоматическая вибродуговая наплавка; дуговая сварка и наплавка в защитном газе.

Ручная дуговая сварка и наплавка. Ручная дуговая сварка применяется для заварки трещин в блоках и головках цилиндров, картерах, для восстановления сварных швов в рамах и корпусах, заварки отверстий, приварки отломанных частей и добавочных деталей. Ручная дуговая наплавка применяется для наплавки изношенных поверхностей отверстий, валов, осей, ножей отвалов, щек дробилок, звездочек и т. д. Ручная дуговая сварка и наплавка осуществляется неплавящимися угольными, графитовыми или вольфрамовыми и плавящимися металлическими электродами. Сварка и наплавка неплавящимися электродами имеют ограниченное применение, используются только при сварке цветных металлов и наплавке изношенных поверхностей твердыми сплавами. В ремонтном производстве широко применяется дуговая сварка и наплавка плавящимися металлическими электродами.

Для повышения производительности труда и снижения расхода электроэнергии в ремонтном производстве применяются высокопроизводительные методы ручной дуговой сварки и наплавки пучком электродов и трехфазной дугой.

Сварка и наплавка пучком электродов применяется тогда, когда требуется наплавлять большое количество металла. Сущность этого метода состоит в следующем. Несколько обычных покрытых обмазкой электродов складывают вместе и скрепляют проволокой. Контактные концы сваривают и вставляют в электродержатель. В этом случае получается блуждающая дуга, так как горит она попеременно между отдельными электродами и поверхностью детали (рис. 46). При сварке и наплавке пучком, состоящим из пяти и более электродов, часть стержней не включается в цепь сварочного тока, и они плавятся за счет тепла сварочной ванны. Сварка и наплавка пучком электродов может выполняться на повышенном токе и увеличивает производительность в 1,5—2 раза.

Рис. 46. Схема горения дуги в пучке электродов:
1, 2, 3 — электроды; 4 — деталь

Применение этого метода на 20—30% снижает расход электроэнергии за счет лучшего использования тепла дуги. Кроме того, значительно уменьшается местный нагрев детали, вследствие чего деталь меньше подвергается короблению.

Сварка и наплавка трехфазной дугой применяется там, где требуется наплавлять большой объем металла. Этим методом сваривают детали из низколегированных и легированных сталей большой и средней толщины, а также ведут наплавку твердых сплавов. Для сварки и наплавки трехфазной дугой применяют специальные электроды, состоящие из двух стержней (рис. 47, а), имеющих общее покрытие, но изолированных один от другого. Зачищенные концы стержней соединяют с электродержателем особой конструкции (рис. 47, б), позволяющим подводить ток к каждому стержню отдельно. При сварке (наплавке) две фазы присоединяют к электродержателю и третью — к изделию. В процессе сварки (наплавки) горят одновременно три дуги, две — между каждым стержнем и деталью (рис. 47, а) и одна — между двумя стержнями. Вследствие выделения большого количества тепла производительность сварки (наплавки) по сравнению с однофазной увеличивается в 2—3 раза. При диаметре стержней электрода 6 мм и трехфазной дуге можно наплавить до 8 кг металла в час, при этом за счет лучшего использования тепла расход электроэнергии снижается на 20—30%. Питание дуги производится от специальных трансформаторов типа 3-СТ и ТТС-400.

Процесс сварки и наплавки металла состоит из трех этапов: подготовки деталей, сварки (наплавки), зачистки.

Подготовка деталей. Если поверхности, подлежащие сварке или наплавке, загрязнены или покрыты ржавчиной, в наплавленном металле будут образовываться шлаковые включения, непровар, трещины. Газовые поры появляются в наплавленном металле, если поверхность покрыта маслом или влагой. Эти дефекты значительно ухудшают качество сварки (наплавки) или приводят к браку. Поэтому все детали, поступающие на сварку или наплавку, тщательно очищают от грязи, ржавчины и других загрязнений.

Рис. 47. Сварка трехфазной дугой:
а — схема процесса; б — заварка трещин 86

Затем детали обезжиривают в горячих растворах, моют в горячей воде и сушат. Наплавляемую или свариваемую поверхность желательно очистить до металлического блеска пескоструйной обработкой, стальными щетками, абразивными кругами или резцом. Если поверхности отверстий или валов имеют неравномерный износ, превышающий 0,5 мм на сторону, то такие поверхности протачивают резцом. Это связано с тем, что рабочая поверхность детали с небольшим износом, если ее предварительно механически не обработать, после наплавки может оказаться в переходном слое, который имеет пониженные механические свойства. Изношенные или поврежденные резьбы (внутренние и наружные) перед наплавкой необходимо срезать для того, чтобы в углубления старой резьбы не попадал шлак, так как загрязнения между гребнями резьбы трудно очистить. В противном случае при наплавке могут образовываться шлаковые включения или поры, снижающие качество наплавленного металла.

Имеющиеся на наплавленной поверхности отверстия, шпоночные пазы и канавки заделывают медными графитовыми вставками, которые после наплавки удаляют. Трещины подготавливают к сварке путем разделки кромок при помощи шлифовального круга на гибком валу. Для этого может быть использовано зубило. При толщине стенок детали до 5 мм разделку можно не делать, а ограничиться зачисткой, прилегающей к трещине поверхности шириной 15—20 мм с каждой стороны. При большой толщине стенок (до 12 мм) трещины разделывают V-образно. Если толщина стенок свариваемой детали более 12 мм, трещину разделывают с двух сторон Х-образно. Концы трещин рекомендуется засверливать, чтобы при сварке они не распространялись дальше.

Сварка и наплавка металла. Для получения доброкачественного сварного соединения или заданного качества наплавленного слоя при восстановлении деталей первостепенное значение имеют правильный выбор типа и марки электрода, а также режимов сварки (наплавки). Выбор электрода зависит от характера устраняемого дефекта, марки материала (сталь, чугун, алюминий), из которого изготовлена деталь, и требований к наплавляемому слою.

При заварке трещин или поломок обычно применяют сварочные электроды. Они подразделяются на ряд типов от Э-34 до Э-145. Основной характеристикой каждого типа является временное сопротивление разрыву сварного соединения. Оно указывается в наименовании типа электрода. Например, электроды типа Э-42 дают сварное соединение, имеющее временное сопротивление разрыву, равное 4,2 МПа. К каждому типу может относиться несколько марок электродов. Например, к типу Э-42 относятся электроды марок ОЗЦ-1,0ММ-5; к типу Э-42А — электроды ЦМ-8, УОНИ-13/45П, ОЗС-3; к Э-46 —ОЗС-4, АНО-3, АНО-4; к типу Э-50А —электрод УОНИ-13/55 и др.

Перечисленные типы электродов применяются для сварки мало-и среднеуглеродистых сталей. Стержни всех электродов изготовлены из проволоки Св-08 диаметром от 1,6 до 12 мм. Типы и марки электродов отличаются друг от друга покрытием (обмазкой). Электроды с меловой обмазкой, состоящей из 70—80% молотого мела и 20—30% жидкого стекла, относятся к типу Э-34. Меловая обмазка является только стабилизирующей, т. е. способствующей устойчивому горению дуги. Остальные типы и марки электродов имеют качественную обмазку. Эта обмазка, кроме стабилизирующих, содержит защитные, шлакообразующие и газообразующие, а иногда раскисляющие и легирующие элементы. Условное обозначение типов составов покрытий: руднокислое — Р, рутиловое — Т, фтористо-кальциевое—Ф, органическое — О. Полное условное обозначение электрода по ГОСТу содержит последовательно марку и тип электрода, его диаметр, вид состава покрытия и номер ГОСТа. Например, электрод ЦМ-7 диаметром 5 мм, относящийся к типу Э-42, и имеющий покрытие руднокислого типа, будет иметь обозначение ЦМ-7-Э-42-5-Р-ГОСТ 9467—75.

Сварка малоуглеродистых (с содержанием углерода до 0,20%), а также низколегированных сталей, например, марок 15Х, 20ХНА, 20Х, ЗОХ не встречает трудностей.

Углеродистые и легированные стали со средним и высоким содержанием углерода свариваются труднее и склонны к образованию пор и трещин, поэтому при сварке и наплавке средне- и высокоуглеродистых и легированных сталей требуется предварительный подогрев деталей. При содержании углерода от 0,2 до 0,3% детали рекомендуется подогревать до температуры 100—150 °С, от 0,3 до 0,45%—до 150—250 °С, от 0,45 до 0,80%—до 250—400 °С. При восстановлении изношенных деталей дуговой наплавкой выбор электродов зависит от марки стали наплавляемой детали, необходимой твердости и износостойкости наплавленного слоя.

Наплавку изношенных поверхностей деталей, изготовленных из малоуглеродистой стали и не подвергающихся термической или хи-микотермической обработке, можно проводить сварочными электродами.

При наплавке деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей (например, сталей марок 30, 35, 45, ЗОХ, 40Х), закаленных, а также из малоуглеродистой стали, но с цементированной поверхностью, должны применяться специальные наплавочные электроды или твердые сплавы.

ГОСТ 10051—75 устанавливает ряд типов наплавочных электродов, различаемых по химическому составу наплавленного слоя. Обозначение типа электрода расшифровывается следующим образом: буквы «ЭН» означают «электрод наплавочный», затем указываются основные химические элементы, входящие в состав наплавленного слоя, и их среднее содержание в процентах. Обозначение химических элементов общепринятое: У — углерод, С — кремний, Г — марганец, Н — никель, X — хром, Т —титан и т. д. Сначала указывается содержание углерода. При этом, если в обозначении типа электрода имеется буква «У», то содержание углерода дано в десятых долях процента, а если она отсутствует — в сотых долях.

Последние цифры указывают твердость слоя ( HRC ). Например, обозначение типа электрода ЭН-14Г2Х-30 означает: электрод наплавочный, в наплавленном слое содержится 0,14% углерода, 2% марганца, 1% хрома, твердость слоя — 30 HRC .

Указания на твердость наплавленного слоя (НВ) содержатся иногда и в обозначениях марки электрода, например, электрод ОЗН-300, Т-590 и др. Типам электродов соответствуют определенные марки электродов. Полное условное обозначение наплавочного электрода содержит его марку, тип, диаметр и ГОСТ. Например, электрод марки ОЗН-300 типа ЭН-15ГЗ-25 диаметром 5 мм будет иметь обозначение: ОЗН-300-ЭН-15ГЗ-25,5,0 —ГОСТ 10051—75 и ГОСТ 9466—75.

Стержни наплавочных электродов изготовляют как из углеродистой, так и из легированной сварочной проволоки. Легирующие элементы вводят в наплавленный слой как и& покрытия и материала стержня, так и только из материала покрытия.

Наиболее широкое применение для наплавки деталей дорожных машин нашли электроды марок ОЗН-300 (тип ЭН-15ГЗ-25), ОЗН-400 (тип ЭН-20Г4-40); для наплавки деталей из высокомарганцовистой стали ПЗ — электроды ОМГ-Н (тип ЭН-70ХН-25); для наплавки быстроизнашивающихся деталей, которые работают в условиях абразивного изнашивания, — электроды марок Т-590, Т-620, ЦС-1, ЦС-2 и др. В последние годы для получения наплавленных слоев высокой твердости применяют трубчатые наплавочные электроды ЭТН-1, ЭТН-2, ЭТН-3, ЭТН-4. В качестве наполнителя используют твердые сплавы, чаще всего сормайт, ферросплавы, карбид вольфрама. Для холодной сварки (наплавки) деталей из чугуна применяют электроды марок ОМЧ-1, МСТ, МНЧ-1 ЦНИИВТ, ЦЧ-ЗА, АНЧ-1 и др. Для сварки чистого алюминия применяют электроды марки ОЗА-1, а для сварки сплавов алюминия — ОЗА-2.

Основными параметрами режимов сварки и наплавки являются: род тока и полярность, диаметр электродной проволоки, величина сварочного тока и напряжение дуги. Дуговая сварка и наплавка металла может производиться постоянным или переменным током. На постоянном токе дуга горит более устойчиво. Сварку (наплавку) на постоянном токе можно вести на прямой и обратной полярности. При сварке (наплавке) на прямой полярности к детали присоединяют «плюс» источника тока, а к электроду—«минус». На обратной полярности наоборот. Тепло электрической дуги распределяется (примерно) следующим образом: положительный полюс — 43%, отрицательный полюс — 36% и электрическая дуга — 21%. Это необходимо учитывать при выборе полярности. Обычно к детали подключают положительный полюс в тех случаях, когда она имеет большую массу и требует значительного количества тепла для нагрева. Детали, имеющие небольшую массу или толщину ( HRC 55—58.

Порошковая проволока представляет собой металлическую оболочку, плотно наполненную порошкообразными легирующими элементами— шихтой. Шихту применяют разную. Простейшей и наиболее дешевой является мелкая чугунная стружка с добавлением до 20% доменного ферромарганца. Наплавленный слой обладает хорошей износостойкостью и имеет твердость HRC 40—60 в зависимости от примененной шихты.

Порошковые ленты (рис. 51, а) состоят из двух лент (изготовленных из полосовой стали 0,8 толщиной 0,6 мм и шириной 50 мм) и порошковой легирующей смеси, расположенной в ячейках одной из лент. В качестве легирующей смеси применяют различные компоненты, состоящие из ферросплавов. Физико-механические свойства наплавленного металла определяются составом легирующих смесей и режимами наплавки. Наплавленный слой обладает хорошей износостойкостью и имеет твердость HRC 48—54.

Рис. 51. Наплавка порошковой лентой:
а — порошковая лента; б — схема автоматической установки для наплавки под флюсом: 1, 2 — ленты; 3 — порошковая шихта; 4 — бухты с лентой; 5, 6 — формирующие ролики; 7 — подающие ролики; 8 — дозатор шихты; 9 — щелевой паз; 10— бункер с порошком; 11 — обжимные ролики; 12 — шланг для флюса; 13 — бункер для флюса; 14 — токоподво

Разработана установка, в которой совмещены процессы изготовления порошковой ленты и наплавки (рис. 51, б). Процесс изготовления порошковой ленты сводится к пропусканию лент между формирующими роликами, которые придают лентам П-образную и гофрированную ячейкообразную форму, наполнению ячейки нижней ленты легирующей смесью и обжатию ленты роликами. При наплавке дуга горит под слоем флюса.

Автоматическая вибродуговая наплавка — это дуговая наплавка плавящимся электродом, который вибрирует, вследствие чего дуговые разряды чередуются с короткими замыканиями. Подача и перемещение электрода вдоль наплавляемой поверхности детали механизированы.

Этот вид наплавки прост, не требует дефицитных материалов, позволяет наплавлять на детали диаметром от 8 мм и выше слой металла толщиной 0,5—3,5 мм. При этом деталь не испытывает деформаций, а твердость слоя может быть доведена до HRC 50—58 без последующей термической обработки. Вибродуговая наплавка может проводиться в жидкой среде, среде защитных газов (аргон, углекислый газ и др.) и под флюсом. Большее распространение получила наплавка в жидкой среде.

Принципиальная схема установки для вибродуговой наплавки показана на рис. 52. Наплавляемую деталь закрепляют в центрах или трехкулачковом патроне токарного станка. На суппорте станка устанавливают изолированно от массы вибродуговую головку. К детали и головке подводят ток низкого напряжения. К наплавляемой поверхности вращающейся детали роликами 5 из кассеты 6 автоматически через вибрирующий мундштук подается электродная проволока, которая все время вибрирует. Соприкасаясь с поверхностью детали, проволока оплавляется под действием импульсных электрических разрядов и расплавленный металл электрода приваривается к поверхности. Для охлаждения и закалки наплавленного слоя к нему через специальный канал в мундштуке насосом из системы охлаждения подается жидкость, состоящая из 4—6%-ного раствора кальцинированной соды в воде. Вибрация мундштука осуществляется при помощи электромагнитного вибратора.

Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщины наплавляемого слоя и силы тока. Чем толще наплавляемый слой, тем берут больший диаметр проволоки.

Например, для наплавки слоя толщиной до 1 мм применяют проволоку диаметром 1—1,6 мм, для слоя 2 мм — диаметром до 2,5 мм и для слоя толщиной больше 2 мм — диаметром — 2—3 мм.

Рис. 52. Схема установки для вибродуговой наплавки

Режимы наплавки. Наплавку ведут постоянным током при обратной полярности. Сила тока определяется диаметром электродной проволоки и скоростью ее подачи при наплавке. Для проволоки диаметром 1,3—1,8 мм рекомендуется сила тока 100— 200 А. На практике силу тока выбирают по величине его плотности. Например, при диаметре электродной проволоки до 2 мм плотность тока принимают 60— 75 А/мм2, для проволоки большего диаметра — 50—70 А/мм2. Наиболее рациональное напряжение при наплавке слоя толщиной до 1 мм 12—15 В, при большей толщине 15—28 В.

Расход охлаждающей жидкости составляет для средне- и высокоуглеродистых, а также легированных сталей 0,3—0,5 л/мин, для малоуглеродистых— 1 л/мин. При наплавке тонких деталей из низкоуглеродистых сталей обычно расходуется 3—5 л/мин.

Наплавка ведется по винтовой линии. После, наплавки поверхность обрабатывают шлифованием, первоначально грубым (обдирочным), а затем чистовым под требуемый размер. При наплавке проволокой Св-08 поверхность легко обрабатывается резцами.

Оборудование. Широкое распространение получили автоматические наплавочные головки типов УАНЖ-5, УАНЖ-6, ГМВК-2, ВГ-4, ВГ-8М и другие в сочетании со сварочными преобразователями (ПСО-300, ПСУ-300, ПСУ-500) и выпрямителями (ВС-400, ИПП-500, ВАГГ-15-600), а также токарно-винторезными станками типов 1А62, 1А64, 1Д63А и др.

Для подачи охлаждающей жидкости используют систему охлаждения токарного станка или устанавливают насос с подачей 6—10 л/мин и бачок вместимостью до 100 м. Токарные станки переоборудуют для того, чтобы получить частоту вращения детали в пределах от 0,5 до 20 об/мин.

Дуговая сварка и наплавка в среде защитных газов. Схемы процесса дуговой сварки или наплавки в среде защитного газа показаны на рис. 53. В зону горения дуги под небольшим давлением подается газ, который вытесняет воздух из этой зоны и защищает расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха. Сварку и наплавку в среде защитных газов можно вести как плавящимся (рис. 53, а), так и неплавящимся (рис. 53, б) электродом (обычно вольфрамовым), а присадочный материал вводится в зону дуги отдельно.

Неплавящиеся электроды широко применяются при сварке (наплавке) деталей из алюминия и его сплавов.

В качестве защитных газов применяют аргон, гелий (для сварки и наплавки всех металлов), азот (для сварки и наплавки меди и ее сплавов), углекислый газ (для сварки и наплавки стали и чугуна).

Полуавтоматическая наплавка в защитной средеуглекислого газа. Наплавку ведут постоянным током на обратной полярности плавящимся электродом. Подача электродной проволоки механизирована.

Рис. 53. Схема сварки (наплавки) в среде защитных газов:
а—плавящимся электродом; б—неплавя-щимся электродом;
1— газовое сопло; 2 — плавящийся электрод; 3 — дуга; 4 — защитный газ; 5—деталь; 6 — присадочный пруток; 7 — неплавящийся электрод

Газоэлектрическую горелку перемещают при наплавке вручную, применяя те же приемы, что и при ручной дуговой наплавке металлическим электродом. Рабочее напряжение при наплавке тонколистовых конструкций и деталей небольшого диаметра находится в пределах 17—22 В при диаметре проволоки 0,5—1,2 мм, и в пределах 28—32 В при диаметре проволоки 2,0—2,5 мм для более толстых листовых конструкций и деталей большего диаметра. Наибольшее распространение при сварке получили электродные проволоки марок Св-08ГС, Св-10ГС, Св-10ХГ2С, Св-ЮХГСА, а для наплавки — Нп-ЗОХГСА.

Сила сварочного тока зависит от диаметра и скорости подачи электродной проволоки. Для наиболее распространенных диаметров проволоки 0,8—2 мм при сварке стыковых соединений толщиной до 3 мм сила тока находится в пределах 70—180 А, а скорость подачи проволоки 170—260 м/ч. Меньшему значению диаметра проволоки соответствуют меньшие значения силы тока и скорости подачи. При наплавке режим несколько иной, чем при сварке. Так, при диаметре наплавляемой детали от 10 до 40 мм и диаметре проволоки 0,8—1,2 мм сила тока находится в пределах 75—95 А, а скорость подачи проволоки 175—250 м/ч. Первые значения соответствуют меньшим диаметрам проволоки и детали, а последние — большим. Рабочее давление углекислого газа в горелке находится в пределах 0,03—0,15 МПа (0,3—1,5 кгс/см2).

Установка для наплавки в среде углекислого газа состоит из газовой аппаратуры, полуавтомата для наплавки и источника питания током.

Газовая аппаратура состоит из баллона с газом, осушителя, подогревателя, газового редуктора, расходомера, шлангов и др. Полуавтоматы для наплавки применяют следующих марок: А-547Р, А-547У, А-537, А-929 и др.

Источниками тока могут быть сварочные преобразователи ПСГ-900 и ПСГ-500, а также выпрямители ВСС-300, ВСК-300 и др. Полуавтоматическую наплавку (сварку) в среде углекислого газа применяют для соединения деталей кабин, оперения, устранения трещин и отверстий на стальных деталях, заварки трещин в картерах коробок передач и других деталях из серого чугуна.

Полуавтоматическая аргонодуговая наплавка. Наплавку ведут постоянным током на прямой полярности или переменным током так же, как и при наплавке в среде углекислого газа.

Рис. 54. Горелка для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

Аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом является одним из лучших способов наплавки алюминия и его сплавов. В качестве неплавящегося электрода преимущественно применяют вольфрамовые стержни диаметром от 0,8 до 6 мм. Проволока для наплавки (сварки) алюминия и его сплавов применяется диаметром 0,8—6 мм из чистого алюминия (Св-АВ00, Св-А1), из алюминиево-магниевого сплава (Св-АМг-3, АМг-5 и др.), из алю-миниево-марганцевого сплава (Св-АМц) и из алюминиево-крем-ниевого сплава (Св-АК-3, Св-АК-5 и др.). Дуга горит между вольфрамовым электродом и деталью. Подача проволоки для наплавки (сварки) в зону горения дуги механизирована.

Сила тока принимается в зависимости от диаметра вольфрамового электрода и толщины свариваемой детали. При толщине свариваемой детали от 1 до 8 мм силу тока можно принять равной 40—50 диаметрам электрода, а при толщине от 6 до 12 мм — 50— 60 диаметрам. Рабочее напряжение составляет 22—26 В.
Установка для наплавки (сварки) в среде аргона состоит из сварочного преобразователя постоянного тока (ПСУ-300, ПСУ-500), реостата, газоэлектрической горелки (АР-9, АР-10, ГРАД-200, ГРАД-400 и др.), механизма подачи проволоки, редуктора с расходомером газа и баллона с газом. Горелка для аргонодуговой наплавки (сварки) неплавящимся вольфрамовым электродом состоит из головки (рис. 54) и корпуса. К корпусу присоединяется кабель, в котором размещены шланг для аргона и токопровод. Вольфрамовый электрод, размещенный в головке горелки, крепится при помощи цанговой втулки и закрывается колпаком 5. Поток аргона формируется вокруг электрода и зоны сварки (наплавки) соплом. Сварочная проволока подается в зону горения дуги в гибком шланге, который крепится к корпусу горелки. Расход аргона составляет от 2 до 12 дм3/мин.

Преимущества сварки и наплавки в защитных газах: стоимость наплавки (сварки) на 20% ниже, чем наплавки под слоем флюса; почти полная защита металла шва от окружающего воздуха; хорошая видимость открытой дуги обеспечивает точность наложения шва; меньше расход электродов, чем при ручной сварке (наплавке). В последнее время при ремонте деталей дорожных машин применяется плазменная, лазерная и высокочастотная сварка и наплавка. Плазменная наплавка основана на том, что тугоплавкие жаропрочные и износостойкие покрытия различной толщины наносятся на деталь с помощью низкотемпературной плазмы. Лазерная сварка — это сварка плавлением, при которой для местного расплавления соединяемых частей деталей используется энергия светового луча, полученного от оптического квантового генератора. Высокочастотную сварку или наплавку ведут в индукторе токами высокой частоты на специальных высокочастотных установках. При сварке и наплавке могут возникать следующие дефекты: подрезы, прожоги, непровары, пористость, трещины и шлаковые включения.

Рис. 55. Планировка рабочего места для вибродуговой наплавки:
1 — источник тока; 2 — электродвигатель: 3 — щит с электроизмерительными приборами; 4 — кронштейн с кассетой; 5 — вентиляционная установка; в — бак для охлаждающей жидкости; 7 — консольный кран с электротельфером; 8 — шкаф; 9 — станок для наплавки; 10 — тумбочка для инструмента; Л — верстак; 12 — наплавочная головка; 13 — деревянный настил; 14 — стеллаж; 15 — верстак с вертушкой для перемотки проволоки

Контроль сварки и наплавки осуществляется внешним осмотром, замером швов, механическими испытаниями, химическим анализом, рентгеновским просвечиванием, а также ультразвуковой, люминесцентной, электромагнитной дефектоскопией и др. Обнаруженные дефекты подлежат исправлению.

Организация рабочих мест. Рабочие места для сварочных и наплавочных мест должны располагаться в отдельных помещениях или кабинах, изготовленных из металлических разборных щитов высотой 1,8—2,0 м. Участок сварки (наплавки) ремонтного предприятия обычно имеет несколько рабочих мест, каждое из них целесообразно специализировать с учетом технологических особенностей выполняемых работ. В качестве примера можно назвать следующие специализированные рабочие места: сварка чугунных деталей сложной конфигурации; сварка и наплавка деталей из цветных металлов и их сплавов; сварка и наплавка стальных деталей; сварка и наплавка рам; автоматическая дуговая сварка и наплавка под слоем флюса вибродуговая наплавка (рис. 55).

Оборудование участка следует размещать так, чтобы создать удобство в обслуживании и затрачивать минимальное количество движений в процессе работы. Стены и потолок участка наплавки должны быть окрашены в светлые тона. Норма освещенности рабочего места должна составлять не менее 150 Лк. Участок должен быть оборудован местной вытяжной вентиляцией, стеллажами для деталей и подъемно-транспортным оборудованием. Проходы между оборудованием должны быть не менее 1,5 м.

Вопросы организации и оборудования рабочих мест сварки и наплавки должны решаться в каждом конкретном случае в зависимости от типа и мощности ремонтного предприятия, его производственных возможностей, объектов ремонта, принятой технологии, санитарных норм, техники безопасности и других факторов.

Источник