Наплавка. Вибір раціонального способу

При виборі способу відновлення вироби, а також підвищення його зносостійкості слід враховувати особливості способів наплавлення і придатність їх до відновлення тих чи інших деталей. Особливу увагу при виборі матеріалу наплавки слід приділяти тим властивостей наплавленого металу, які найбільш характерні для роботи деталі, щоб міцність і зносостійкість її була вищою порівняно з ненаплавленной деталлю.
Доцільність застосування будь-якого способу наплавлення визначається та економічною ефективністю для кожного конкретного способу, для кожної деталі. Якщо взяти середню вартість ручного дугового наплавлення за 100%, то автоматична наплавлення під флюсом складе 74%, вибродуговая наплавлення — 82%. Середня вартість відновлення ручним дуговим наплавленням становить 25— 35% від вартості виготовлення нових деталей.
При економічному розрахунку вибору способу наплавлення повинні бути враховані наступні фактори:
- вартість відновлення деталі наплавленням порівняно з вартістю виготовлення нової заготовки звичайними методами (куванням, литтям, штампуванням і т. д.);
- вартість механічної і термічної обробки (до наплавлення і після) порівняно з вартістю обробки нової деталі з заготівлі; якість продукції (у тих випадках, коли воно залежить від деталі, піддається наплавленні);
- витрати на експлуатацію і ремонти машини або агрегату за тривалі періоди часу до і після застосування наплавляються деталей; зміну їх продуктивності;
- вплив наплавлення на витрати дефіцитних матеріалів;
- організація праці і механізації наплавочних робіт.
Особливої уваги при виборі раціонального способу наплавлення вимагає електрозварювальне обладнання. Деякі метали і сплави можна наплавляти тільки певним способом. У той же час багато способи наплавлення вимагають спеціалізованого обладнання.
ТЕХНІКА НАПЛАВЛЕННЯ
Наплавлення ведуть правим способом в нижньому положенні полум'ям з надлишком ацетилену.
При цьому спереду зліва направо переміщують пальник, за нею — присадочні дріт. Полум'я спрямоване безпосередньо на рідку ванну металу і формується зварний шов, завдяки чому досягається найкраща захист металу шва від повітря і забезпечується повільне охолодження його. Місце наплавлення попередньо підігрівають пальником з нахилом під кутом 30-60° при відстані пальника від поверхні наплавлення 15-20 мм. Потім полум'я підводять на відстань 3-5 мм, вводять у полум'я кінець присадочного стрижня і доводять наплавляемую поверхню до стану «запотівання», т. е. до розплавлення надзвичайно топкого поверхневого шару (0,1 мм). На кінець присадочного стрижня утворюється крапля розплавленого металу, яка, відокремившись від стрижня, розтікається по поверхні деталі.
В процесі наплавлення необхідно стежити за характером полум'я. Не можна наближати і вводити ядро полум'я в ванну, необхідно прагнути уникати тривалих перегрівів ванни і повністю доводити пруток до розжареного стану.
У разі вимушеного перегріву пальник потрібно повільно відводити догори по спіралі, щоб полум'я тривалий час омивало вже наплавлені ділянки. Формування шва залежить від тиску газового потоку полум'я, руху кінця присадного дроту, сили тяжіння краплі, сили поверхневого натягу розплавленого металу. Для отримання кращого формування шва і якості наплавлення рекомендується перемішувати ванну кінцем присадочного прутка. На початку наплавлення кут нахилу досягає 80°, а в процесі наплавлення дещо зменшується.
Кут нахилу мундштука пальника залежить від товщини наплавленого металу і його теплофізичних властивостей. Чим більше товщина металу, чим вище теплофізичні властивості металу (температура плавлення і теплопровідність), тим більшим повинен бути кут нахилу пальника. Діаметр присадочной дроту залежить від товщини наплавленого металу і від потужності газового полум'я.
При наплавленні деталі товщиною понад 16 мм діаметр присадочной дроту складає 6-8 мм В якості присадки застосовують сплави сормайт-1, сормайт-2, карбіди вольфраму, стеллит. Для попередження викривлення і ослаблення внутрішніх напружень наплавлення рекомендується вести назад — ступінчастим способом від більшого до меншого перерізу. При наплавленні необхідно застосовувати теплові мідні пластини-підкладки та відповідні затискні пристосування.
При наплавленні деталей з багнистими стінками або гострими крайками рекомендується щоб уникнути їх оплавлення підігрівати більш ретельно і повільно наконечниками менших номерів. Після наплавлення деталі необхідно повільно охолодити в піску або печі.
Таблиця 1. Режими наплавлення твердих сплавів
Сплав Марка Діаметр присадки, мм Товщина наплавленого шару Попередній підігрів, °З
ударна навантаження, мм истирающая навантаження, мм
Карбіди вольфраму Стеллит Т3 ВК 1 ВК2 6 (трубка, стінка 0,5) 5-7(стрижень) 2,3-3,0 1,5-2,0 4-8 - 500-750 -
Середньо - і високовуглецеві сталі при наплавленні схильні до утворення тріщин. Деталі товщиною 3-5 мм наплавляють без попереднього підігріву. Вуглецеві сталі, які містять більше 0,4% З, рекомендується підігрівати перед наплавленням до 250-350°С. Після наплавлення слід застосовувати високий відпуск при 750-800°с З наступним охолодженням в піску.
Хромисті сталі з вмістом хрому 12-14% також схильні при наплавленні до тріщин. Щоб уникнути перегріву сталі, наплавлення проводять полум'ям зниженій потужності. При наплавленні цих сталей питома витрата ацетилену на 1 мм товщини беруть не більше 70 л/ч.
Застосування попереднього підігріву перед наплавленням знижує небезпеку утворення тріщин. Після наплавлення рекомендується термічна обробка.
Таблиця 2. Флюси для газової наплавлення твердих сплавів
Найменування складових Хімічне позначення ГОСТ Номер флюсу
1 2 3
Зміст складових у % і за вагою
Бура Бікарбонат натрію Кремнезем Вуглекислий натрій Двовуглекислий натрій Na2B4O7 NaHCO3 SiO2 Na2CO3 NaHCO3 8429-57 2156-52 - - - 100 - - - - 50 47 3 - - - - - 50 50
Таблиця 3. Товщина наплавленого шару деталей сормантом
Найменування вироби Рекомендована товщина наплавленого шару, мм
сормайт 1 сормайт 2
Ріжучі частини обрізних матриць, ножів, прес-ножиць, пуансонів і т. д. 1,5-2,5 До 5,0
Деталі, що працюють на стирання зі значним навантаженням; формувальні, витяжні, высадочные матриці і пуансони, центри верстатів 2,5-3,5 До 7,0
Ролики фасонні, пропуски прокатних станів 2,2-3,0 До 6,5
Деталі, що працюють на стирання з незначним навантаженням: обтискні матриці і пуансони, напрямні планки, ролики, повзуни верстатів і т. д. 3-4,5 Не наплавляються
Деталі, що працюють з мінімальним навантаженням: згинальні матриці і пуансони, ножі бесцентрово-шліфувальних верстатів, напрямні плитки і т. д. До 6,0 Не наплавляються
Для отримання зносостійкості наплавлення застосовують сплави сормайт-1 і сормайт-2.
Склад флюсів, застосовуваний для газової наплавлення, наведено в табл. 2.
Товщина наплавленого шару сормайта в залежності від умов роботи, включаючи припуск на механічну обробку, вказана в табл. 3.
ДЕФЕКТИ НАПЛАВЛЕНИХ ДЕТАЛЕЙ ТА ПРИЧИНИ ЇХ ПОЯВИ
За своїм характером дефекти поділяють на внутрішні, не виявляються зовнішнім оглядом, і зовнішні, які виявляються при візуальному огляді наплавленной деталі. До внутрішніх дефектів відносяться непровари, тріщини, пористість, шлакові включення.
Непровари — відсутність сплавлення, тобто структурної зв'язку між прилеглими один до іншого обсягами металу. Непровари може бути між основним і наплавленим металом, а також між окремими шарами наплавленого металу.
Причинами непровара можуть бути погана підготовка поверхні, що підлягає наплавленні, наявність на ній окалини, іржі, фарби, шлаку, масла та інших забруднень; недостатня теплова потужність дуги; блукання або відхилення дуги під впливом магнітних полів (особливо при наплавленні на постійному струмі); незадовільна якість зварювальних матеріалів; порушення електричних характеристик наплавочних установок; коливання сили зварювального струму і напруги на дузі в процесі наплавлення.
Непровари є неприпустимим дефектом у виробах, що працюють при вібраційному навантаженні. В цьому випадку по крайках непроваров виникає концентрація напружень, яка і викликає руйнування металу.
Тріщини — часткове місцеве руйнування наплавленого вироби. Створюючи в шві дефекти, тріщини викликають зниження статичної міцності і внаслідок місцевої концентрації напружень різко знижують динамічну і вібраційну міцність наплавленной деталі.
Причинами образования трещин могут быть: наплавка деталей из конструкционных легированных сталей в жестко заделанных контурах; глубокий провар детали из толстолистовой кипящей стали вследствие повышенного содержания серы, ликвирующей в толще металла при кристаллизации наплавленного металла; высокая скорость охлаждения при наплавке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе; применение высокоуглеродистой электродной проволоки при наплавке конструкционной легированной стали; малый коэффициент формы провара (глубокие и узкие швы) при автоматической наплавке под флюсом; виконання наплавочних робіт при низьких температурах.