Механизированные способы сварки и наплавки

Механизированная сварка (наплавка) может быть автоматической и полуавтоматической. В первом случае механизированы как подача электродного материала в виде проволоки или ленты в зону сварки (наплавки), так и относительное перемещение электрода и детали. Во втором случае механизирована только подача электрода, то есть электродная проволока по шлангу подается к держателю, который сварщик перемещает относительно детали.

Автоматическая сварка и наплавка под флюсом. Оборудование для автоматической наплавки включает сварочную головку, токарный или специальный станок, источник питания и аппаратный ящик.

Сварочная головка (автомат) состоит из механизма подачи элект­родной проволоки или ленты (обычно протягивающие ролики) с меха­низмом регулирования скорости подачи, механизмов и устройств для подъема, опускания, поворота головки и т. п.

У некоторых установок для наплавки (У-653 и др.), кроме меха­низма подачи электрода к детали, имеется еще механизм, осуществляю­щий поперечное колебание электрода, что дает возможность получать в один проход наплавленный слой значительной ширины. Это повы­шает производительность и улучшает качество наплавки.

Наибольшее распространение получили следующие автоматы (головки): А-580М, АБС, АДС-1000-3, А-874Н, 0КС-1252М, А384-МК и др. Сварочные (наплавочные) головки для наплавки тел вращения устанавливают на токарные или специальные станки (установки У-651, У-653 и др.).

Для сварки и наплавки плоских поверхностей сварочные головки устанавливают на самоходную тележку.

Для полуавтоматической сварки применяют шланговые полуавто­маты ПШ-5, ПШ-54, ЦДШМ-500. В качестве источников питания ис­пользуют сварочные преобразователи ПСО-500, ПСУ-500, свароч­ные трансформаторы типа ТСД-500 и ТСД-1000, сварочные выпрями­тели ВСС-400, ВКСМ-500, ВКСМ-1000 и др.

Для сварки и наплавки под флюсом применяются: сварочные и наплавочные проволоки (см. выше) диаметром до 6 мм для сварки и диаметром до2мм для наплавки; стальная лента толщиной 0,4... 1,0мм и шириной 10...40 мм; порошковые проволоки и ленты с наполнением, составляющим обычно 10...15% от массы проволоки (ленты). В качестве наполнителя вводят защитные шлако- и газообразующие, раскисляю­щие и легирующие материалы. Порошковые проволоки или ленты мо­гут быть как самозащитные, содержащие защитные компоненты в наполнении, так и требующие дополнительной защиты флюсами или газовой средой.

Наиболее распространены для наплавки: самозащитные порошко­вые проволоки ПП-АН105, ПП-АН106, ПП-АН121, ПП-АН170; порош­ковые проволоки для наплавки под флюсом ПП-АНЮЗ, ПП-АН104, ПП-АН120, ПП-У25Х17Т-0, ПП-ЗХ2В8; порошковые ленты ПЛ-АН101, ПЛ-АН 102, ПЛ-А171 и др.

Для механизированной наплавки чугуна выпускается порошковая проволока ППЧ-3. Ведутся работы по применению для механизиро­ванной наплавки металлокерамической ленты, которую изготовляют холодной прокаткой порошков с последующим спеканием в защитной среде, например ленты ЛМ-70ХЗМН, ЛМ-5ХВ4ВФС и др.

Применение порошковых проволок или лент позволяет получать наплавленный слой требуемого состава и качества и экономить элект­родные материалы.

Флюсы, применяемые при сварке и наплавке, подразделяются по способу своего приготовления на два основных вида: плавленые и керамические.

Плавленые флюсы получают сплавлением компонентов. В своем составе они имеют в основном стабилизирующие, шлако- и газообразующие элементы, но не содержат легирующих элементов. Наибольшее распространение для сварки и наплавки углеродистыми и низколегированными проволоками или лентами (как сплошными, так и порошковыми) получили флюсы марок АН-348А, ОСЦ-45 и АН-60. В состав этих флюсов входят окись кремния (Si0₂), окись алюминия (А1₂0₃), окись марганца (МnО), окись магния (MgO), окись железа (FeO), фтористый кальций (CaF₂) и другие компоненты.

Керамические флюсы, кроме компонентов — плавле­ных флюсов, содержат легирующие добавки (обычно в виде ферро­сплавов — феррохром, ферромарганец и др.) для получения наплав­ленного слоя с нужными свойствами. Наплавку ведут низкоуглероди­стыми проволоками без термообработки наплавленного слоя.

Все компоненты керамического флюса измельчают, тщательно перемешивают и замешивают на жидком стекле. Полученную пасту гранулируют в зерна, которые затем просушивают и прокали­вают.

В настоящее время широко используют керамические флюсы АНК-18 и АНК-19, в состав которых входят хром и марганец. При отсутствии нужных керамических флюсов можно изготовить собствен­ными силами заменяющие их флюсы-смеси, например добавляя в плавленый флюс АН-348А чугунную стружку или серебристый графит (4...6%), или ферросплавы (например, феррохром 2%).

Наплавку под флюсом ведут на постоянном токе при обратной полярности. Сварку можно вести и на переменном токе. Наплавка под флюсом проводится при напряжении 26...36 В, в зависимости от рода и сечения электродного материала, плотность тока значительно больше, чем при ручной сварке,— до 50... 100 А/мм² сечения электрода и более. Скорость наплавки, то есть скорость перемещения электрода относи­тельно детали или наоборот, бывает обычно в пределах 12...80 м/ч, а скорость подачи проволоки — 50... 120 м/ч (до 300 м/ч). Толщина наплавляемого слоя регулируется изменением диаметра и скорости подачи электрода или шага наплавки. Обычно шаг наплавки прини­мается равным от 2 до 6 диаметров электрода за оборот детали. Каж­дый валик должен перекрывать предыдущий на 1/3... 1/2 его ши­рины.

Вылет электрода из мундштука устанавливают в пределах 10... 25 мм. Кроме того, для получения шва хорошего качества электрод должен быть смещен от зенита в сторону, противоположную направле­нию вращения детали на 5...20 мм (в зависимости от диаметра детали, силы тока и т. п.).

Сварка и наплавка под флюсом как способ восстановления деталей имеют ряд достоинств: высокую производительность и стабильность процесса; хорошее качество наплавленного слоя (однородность, плот­ность, равномерность); хорошее сплавление слоя с основным метал­ лом; возможность получения слоев значительной толщины (до 8 мм и более); большие возможности получения наплавленного слоя с задан­ным химсоставом и свойствами.

Вместе с тем наплавка под флюсом имеет и ряд недостатков: быстрый и глубокий нагрев ведет к изменению физико-механических свойств и деформации деталей, особенно деталей малого сечения; необходимость и трудность (особенно при наплавке) отделения шлаковой корки; трудность удержания флюса и ванны расплавленного металла на поверхности деталей малого диаметра (менее 60 мм); невозможность получения толщины слоя менее 2,0 мм.

Поэтому наплавку под флюсом применяют главным образом для восстановления деталей больших габаритов и сечений, имеющих значительный износ (детали ходовой части тракторов, оси и валы большого диаметра и т. д.).

В последнее время широкое распространение получила широко­слойная наплавка колеблющимся электродом. При этом электрод движется вдоль образующейся цилиндрической детали и наплавляется по всей длине шейки. Наплавка ведется как электродами с внутренней защитой, так и под флюсом.

Сварка и наплавка в среде защитных газов. Схемы способов электро­дуговой сварки или наплавки в среде защитных газов показаны на рисунке 24. В зону горения дуги под небольшим давлением подают 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, так и неплавящимся электродом. В последнем случае дуга горит между деталью и электродом (обычно вольфрамовым), а присадочный материал вводят в зону дуги отдельно. Неплавящиеся электроды широко применяют при сварке деталей из алюминия и его сплавов.

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

Наплавка в среде углекислого газа. Уста­новка имеет газовую аппара­туру, механизм подачи про­волоки и источник питания током.

Газовая аппаратура со­стоит из баллона с газом и установленных на нем элек­трического подогревателя газа, газового редуктора, осушителя, а также шлангов, пода­ющих газ к держателю или наплавочной головке.

Рабочее давление газа 0,05...0,2 МПа, расход газа при наплавке 10...16 л/мин.

Наплавка в углекислом газе ведется на постоянном токе при обрат­ной полярности.

Для питания установки постоянным током применяют источники тока с жесткой характеристикой: преобразователи ПСГ-500, ПСУ-500, селеновые выпрямители ВСС-300 и др. Рабочее напряжение при сварке тонколистовых конструкций и наплавке изношенных деталей неболь­шого диаметра находится в пределах 17...22 В при диаметре проволоки 0,5...1,2 мм и в пределах 23...28 В при диаметре проволоки 1,2... 2,0 мм. Плотность тока 150...200 А на 1 мм² сечения электрода.

С увеличением сечения детали применяют больший диаметр элект­родной проволоки и больший вылет электрода из горелки (от 8 до 15 мм). Смещение электрода от зенита при наплавке цилиндрических деталей 3...8 мм. Скорость наплавки обычно 25...50 м/ч, скорость подачи проволоки в зависимости от ее диаметра 100...300 м/ч. Подача электрода вдоль детали при наплавке цилиндрических поверхностей равна 2,0...3,5 диаметра проволоки за один оборот.

В качестве электродного материала при сварке (наплавке) в угле­кислом газе применяют сплошные и порошковые проволоки. Под действием высокой температуры углекислый газ (С0₂) при сварке распадается на окись углерода (СО) и атомарный кислород, окисляю­щий наплавленный металл. Поэтому при наплавке (сварке) в углекис­лом газе используют проволоки с повышенным содержанием марганца и кремния, являющихся раскислителями, например проволоки Св- 08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС, Св-18ХГС при сварке и проволоки НП- ЗОХГСА, НП-40Г, НП-50Г при наплавке. Применяют также порошко­вые проволоки ПП-АНЗ, ПП-АН4, ПП-ЗХ2В8Т, ПП-Х12ВФТ и др.

Для наплавки в углекислом газе используют полуавтоматы А-547У, А-537, ПДГ-500, автоматы АДПГ-500, переоборудованные головки А-580, ОКС-1252, универсальные установки У-651, У-653 и др.

Для холодной сварки чугуна в углекислом газе хорошие результаты дает проволока ПАНЧ-11. Это проволока на никелевой основе и ее можно применять без газовой защиты.

Наплавка стальных и чугунных деталей в защитной среде водяного пара. Водяной пар полу­чают в парообразователях различных конструкций. В парообразова­теле, показанном на рисунке, вода поступает из бачка в правую часть трубки 1 по 8... 10 капель в 1 мин. К трубкам подводится напряжение (может быть использован сварочный трансформатор), вследствие чего трубки нагреваются. Вода скапливается у заглушки и поступает через отверстия в трубке в пространство между разогре­тыми трубками. Здесь вода превращается в пар, поступающий в левую часть трубки, откуда он выходит в зону наплавки нагретым до темпе­ратуры 140...200°С. Наплавка ведется при напряжении 20...22 В.

Сварка и наплавка в среде защитных газов имеет ряд достоинств: высокая производительность, не уступающая сварке или наплавке под флюсом; наплавку можно вести в любом пространственном положении; отсутствие шлаковой корки упрощает ведение процесса; детали мало нагреваются, поэтому можно производить сварку и наплавку тонко­стенных деталей; можно получать наплавленные слои небольшой тол­щины.

К недостаткам этого вида сварки и наплавки следует отнести ограниченную возможность получения твердых и износостойких наплавленных слоев, разбрызгивание металла при сварке.

Вибродуговая наплавка. Этот процесс отличается от рассмотренных выше способов механизированной сварки и наплавки тем, что при этом способе наплавки конец электрода совершает колебательные движения в плоскости, перпендикулярной наплавляемой поверхности, а также и тем, что наплавленный слой охлаждается.

Схема установки для вибродуговой наплавки. Наплавочная головка устанавливается на суппорт токарного станка и перемещается с ним вдоль детали, а наплавляемая деталь устанавливается в центры станка и приводится во вращение.

Головка для вибродуговой наплавки, кроме обычного механизма подачи проволоки, имеет вибратор, сообщающий колебательное движение хоботку мундштука. В вибраторе установлен электромагнит, через обмотки которого пропускается переменный ток, вследствие чего пластина (якорь), связанная с хоботком головки, то притягивает­ся к электромагниту, то отходит от него, и таким образом хоботок с электродной проволокой получает колебательное движение. Частота колебаний равна частоте перемены направления тока (100 раз в с), а размах составляет 1,5...2,5 мм. Вы­пускаются наплавочные головки с механическим вибратором (ОКС-12- 62М, ОКС-65-69), где колебательное движение хоботка головки соз­дается кулачковым или эксцентриковым приводом.

Охлаждение наплавленного слоя производится охлаждающей жидкостью (обычно 3,..5%-ный раствор кальцинированной соды в воде), подаваемой насосом. Небольшое количество жидкости (до 0,3 л/мин) подается непосредственно в зону горения дуги, одновременно охлаж­дая мундштук наконечника, остальная часть жидкости (2...2,5 л/мин) направляется на наплавленный слой на некотором удалении от зоны горения дуги. В электрическую цепь последовательно с источником питания, деталью и электродом включается дроссель (катушка индуктивности), представляющий собой железный сердечник с обмот­кой. Индуктивность электрической цепи при вибродуговой наплавке обычно составляет 300...400 мкГ.

Наплавка ведется на постоянном токе обратной полярности при напряжении 16...24 В (чаще всего 18...22 В).

Благодаря вибрации электрода и значительной индуктивности цепи при отходе электрода от детали возникает электродвижущая сила самоиндукции, напряжение повышается до 28...30 В и загорается элек­трическая дуга. Происходит плавление электрода и наплавка металла на деталь.

Наплавленный валик интенсивно охлаждается за счет теплоотвода в деталь и охлаждающую жидкость и получает закалку. Последующий валик наплавленного металла, частично расплавляя предыдущий, создает зону отжига. Это приводит к тому, что наплавленный слой получается пестрым по структуре и твердости.

Для вибродуговой наплавки применяют сварочные и наплавочные проволоки диаметром 1,2...2,2 мм, скорость подачи электродной проволоки берется в пределах 0,75...3,0 м/мин, а шаг наплавки — 1,0... 1,5 диаметра проволоки.

При вибродуговой наплавке в качестве защитной среды, кроме охлаждающей жидкости, могут применяться защитные газы (в том чис­ле водяной пар) и флюсы.

В качестве источника питания применяют сварочные преобразова­тели (ПСГ-500, ПСУ-500), выпрямители, а также низковольтные генераторы типа АНД-500/1000.

На ремонтных предприятиях сельского хозяйства наибольшее распространение получили головки для вибродуговой наплавки ОКС-1252 и ОКС-6569 с механическим вибратором. Используются вибродуговые головки ГВНД-72 для двухэлектродной наплавки, которая на 60...80% производительнее одноэлектродной и позволяет получить наплавлен­ный слой более высокого качества.

Восстановление изношенных деталей вибродуговой наплавкой имеет ряд преимуществ перед другими способами восстановления. Низкое напряжение, при котором идет процесс, и его прерывистый характер позволяют вести наплавку при малой глубине нагрева дета­ли, практически без ее деформации. Этому же способствует интенсив­ное охлаждение. Совмещая процесс наплавки и закалки слоя, можно получать слои малой толщины — от 0,5 до 2,5 мм. Все это делает данный способ наплавки особенно удобным при восстановлении дета­лей малого диаметра.

Однако появление внутренних напряжений в наплавленном слое и возможность образования микротрещин вследствие интенсивного охлаждения приводят к снижению усталостной прочности детали, что ограничивает область применения вибродуговой наплавки для дета­лей, работающих в условиях тяжелых, знакопеременных и ударных нагрузок.

Электрошлаковая сварка и наплавка. На наплавляемую деталь устанав­ливают охлаждаемую форму-кокиль (ползун). Зазор между деталью и кокилем определяет толщину наплавляемого слоя. В начале процесса кокиль находится внизу на специальной подкладке (металлической или графитовой). В кольцевой зазор насыпают флюс и начинают подачу электродов (обычно их несколько) в виде проволоки, ленты, пластин. Вначале между электродами и подкладкой возбужда­ется электрическая дуга, расплавляющая электроды и шлак, пока не образуется рас­плавленная шлаковая ванна глубиной 30...40 мм. При относительно малых объе­мах начальной сварочной ванны первую порцию жидкого флюса можно получить в отдельном тигле. В дальнейшем дуга гаснет и флюс поддерживается в расплавленном состоянии теплом, выделяемым при прохож­дении через него тока. При этом флюс на­гревается до температуры более 2000°С, что и обусловливает плавление поверхностного слоя детали и металла электродов. По мере заполнения формы (кокиля) расплавленным металлом ползун перемещается вверх по детали. В результате теплоотвода в деталь и медную форму расплавленный металл ох­лаждается и затвердевает. Напряжение тока 28...45 В в зависимости от электропровод­ности флюса.

Электрошлаковая наплавка является высокопроизводительным процессом. Наплавленный слой получается ровный, хорошего ка­чества и любого желаемого химического состава. К недостаткам спосо­ба следует отнести сложность его исполнения и дорогостоящее обору­дование. Этот способ применяется только на специализированных предприятиях, в основном для наплавки слоев большой толщины на крупногабаритные детали (опорные катки тракторов и др.).

Плазменная наплавка и резка металлов. Плазмой называют высокотемпературный весьма ионизированный газ, то есть газ, содержащий большое количество заряженных частиц. Плазма создается пропуска­нием газа через дуговой разряд в узком канале, диаметр которого равен примерно диаметру столба дуги. Проходя через столб дугового разряда, газ сильно ионизируется, образуя плазменную струю с вы­сокой концентрацией энергии.

Плазменную струю получают в устройстве, которое назы­вают плазменной горелкой или плазмотроном. В плазменной горелке к отрицательному полюсу источника постоян­ного тока подключается неплавящийся вольфрамовый электрод (катод), а к положительному — кольцевой, охлаждаемый водой полый электрод—сопло (анод), изготавливаемый обычно из меди или ее сплавов, либо деталь. Струя плазмообразующего газа пропуска­ется через кольцевой зазор между электродами. Плазмообразующий газ, проходящий через дугу, выходит в форме факела плазмы. Тем­пература плазменной струи весьма высокая— 15000... 18000°С и выше.

В качестве плазмообразующих газов применяют аргон, гелий, азот, водород и другие, чаще всего аргон.

Плазменный нагрев и наплавка могут осуществляться по различ­ным схемам соединения источника питания электрическим током с электродами плазменной горелки (плазмотрона), с деталью и присадоч­ным материалом.

В зависимости от назначения плазменного нагрева — наплавка, резка, закалка — и требуемой степени нагрева детали может выбирать­ся та или иная схема соединений.

В качестве присадочных материалов при плазменной наплавке применяют проволоку, прутки и металлические порошки. Присадоч­ные порошки могут вдуваться в дугу, подаваться отдельно, либо зара­нее наноситься на наплавляемую поверхность.

Кроме плазмообразующего газа, в зону наплавки может подавать­ся защитный газ. На рисунке 30 показана схема наплавки металличес­кого порошка плазменным нагревом с подачей защитного газа.

Примерный режим плазменной наплавки: сила тока 200...400 А, рабочее напряжение 40...90 В, расход плазмообразующего газа 1,5... 2,5 л/мин, расстояние от горелки до детали 10...20 мм, скорость на­плавки 0,15...0,20 м/мин. Толщина наращиваемого слоя 0,5...2,0 мм.

Для плазменной наплавки выпускаются установки УМП-4, УМП-5, УПУ-3.

Преимущества процесса: хорошее сцепление наплавленного слоя с основным металлом, малые припуски на последующую обработку, хорошее качество наплавленного слоя. К недостаткам следует отнести относительно высокую стоимость оборудования, потребность в плазмообразующем газе, низкую производительность и большое термическое влияние на деталь.

Газопламенное наплавление порошковых мате­риалов. В факел ацетиленокислородного пламени га­зовой горелки, направлен­ный на восстанавливаемую поверхность, подается при­садочный порошок. В фа­келе пламени частицы по­рошка оплавляются или доводятся до тестообразно­го состояния и потоком га­зов наносятся на восстанав­ливаемую поверхность, внедряются в ее неровно­сти или частично спекают­ся с ней.

Нанесенный слой можно дополнительно оплавить пламенем горелки (без по­дачи порошка), что значи­тельно улучшает прочность сцепления его с поверхностью детали.

Присадочный порошок подается в факел газового пламени из бач­ка, укрепленного на горелке с помощью транспортирующего газа (кислород), либо непосредственно из бачка в факел пламени.

Выпускаются установки УПН-5 и УПН-8 с горелкой и пистолетом для нанесения порошков (пистолет ОКС-5531). Выпускаются установ­ки и на базе обычных газосварочных горелок. В качестве присадочного материала применяются самофлюсующиеся порошки (например, твер­досплавные порошки СНГН, ВСНГН) и смеси металлических порош­ков. Производительность установок до 10 кг/час.

Восстановление деталей заливкой жидким металлом осуществляется в специальных формах. Изношенную деталь тщательно очищают от грязи, масла, ржавчины, покрывают слоем специального флюса (1... 2 мм) и сушат. После этого деталь нагревают и помещают в металлическую форму (кокиль), также нагретую до температуры 200...250°С. Через литник формы заливают перегретый расплавленный чугун или сталь. Расплавленный металл заполняет промежуток между стенкой формы и поверхностью изношенной детали, размягчает (подплавляет) поверхность детали, проникает (диффундирует) в нее и таким образом соединяется с ней. В некоторых случаях для улучшения скрепления залитого слоя с деталью в ней перед заливкой сверлят отверстия или залитый слой после затвердевания сваривают с деталью. Этот способ значительно производительнее автоматической наплавки, имеет бо­лее низкую стоимость, позволяет восстанавливать детали с большим и неравномерным износом. Наплавленная поверхность получается ров­ной, с минимальным припуском на механическую обработку или вовсе не требует ее. Недостаток этого способа — необходимость сложного оборудования (литейного, заливочных установок, специальных форм и т. д.), невозможность наращивать слои малой толщины. Поэтому способ восстановления заливкой металлом применяют на специализи­рованных предприятиях с большой программой, имеющих литейные цехи или установки для восстановления деталей с большим износом. Этим способом восстанавливают массивные детали, в основном детали ходовой части тракторов (катки, направляющие колеса, звенья гусе­ниц и др.).

Восстановление деталей наплавкой намораживанием. Наплавляемую поверхность детали очищают и предварительно подогревают до температуры 850...1000°С во флюсе для удаления оксидной пленки. Затем подогретую деталь погружают в расплавленный металл (напри­мер, чугун), находящийся в графитовом тигле. Поверхность расплав­ленного металла покрыта расплавленным флюсом, содержащим 40% буры и 60% борного ангидрида. Металл в тигле должен быть нагрет на 50...120°С выше температуры плавления. При прохождении детали сквозь расплавленный флюс поверхность ее дополнительно очища­ется.

После небольшой выдержки деталь извлекают из расплава. При этом расплавленный металл смачивает очищенную поверхность де­тали, диффундирует в нее и соединяется с ней. Вследствие того, что температура детали ниже температуры расплавленного металла, часть металла затвердевает на поверхности детали.

Для восстановления стальных деталей применяют расплав чугуна, твердых сплавов (например, Сормайт-1) или их смеси (например, смесь КБХ-80% и Сормайт-1—20%).

Время выдержки в расплаве до 4 с. Толщина наплавленного (на­мороженного) слоя до 1,7 мм.

В настоящее время этот способ наплавки применяется главным образом для восстановления поверхностей рабочих органов, работаю­щих в условиях абразивного изнашивания, например зубьев ковшей экскаваторов, лап культиваторов, зубьев борон и др.

Восстановление деталей электроконтактной приваркой металлического слоя. В последнее время для восстановления деталей применяют электроконтактные процессы, при которых присадочный материал в виде ленты толщиной 0,4...0,5 мм, проволоки диаметром до 2,0 мм или порошка приваривается или напекается контактным способом на поверхность детали. При этом присадочный металл расплавляется лишь частично в месте соприкосновения (контакта) с поверхностью детали. Ток большой силы (8...20 кА) от трансформатора подается на деталь и на присадочную проволоку (ленту) через изготовленный из меди наплавляющий электрод-ро­лик. Благодаря наличию специального прерывающего устройства или с помощью мощных конденсаторов ток подается кратковременными импульсами, которые вызывают разогрев присадочной проволоки (лен­ты) и детали в месте контакта, расплавление их тончайших поверхно­стных слоев и сваривание. Этому способствует также и ролик, кото­рый прижимает проволоку (ленту) к детали, пластически деформирует ее и формирует валик. Усилие прижатия ролика 1,3...1,6 кН (для ленты).

Деталь вращается с такой окружной скоростью, при которой сва­рочные точки от каждого импульса перекрывают друг друга. Так, при ленте скорость вращения рекомендуется давать такую, чтобы полу­чить 6...7 сварочных точек на 1 см шва. При приварке ленты рекомен­дуется скорость наплавки 2...4 м/мин, а длительность сварочных импульсов 0,08...0,12 с. Так как прижимной электрод-ролик переме­щается вдоль детали, то присадочная проволока (лента) приваривается последовательно по всей наращиваемой поверхности детали.

Производительность при электроконтактной наплавке весьма вели­ка (до 100 см²/мин). Толщина наращиваемого слоя 0,2...1,5 мм. Ос­новное преимущество этого способа состоит в том, что сварка проходит при небольшой глубине плавления и малом тепловом воздействии на деталь (не более 0,3 мм). К недостаткам следует отнести ограничен­ность толщины наплавленного слоя и сложность установки.

Электроконтактное напекание металлических порошков. К месту контакта электрода-ролика с деталью подается металлический порошок, например железный порошок ПЖ-3 или ПЖ-5. Сразу после начала подачи порошка ролик с помощью пневмоцилиндра прижимается к детали с усилием 0,75... 1,2 кН на сантиметр ширины ролика. Одновременно включается на­пряжение от понижающего трансформатора, которое подается на деталь, вращающуюся в центрах или патроне станка, и на прижимной электрод-ролик. Порошок, который непрерывно подается к месту контакта ролика с деталью, прокатывается между ними. Через ролик, слой металлического порошка и деталь проходит ток. Процесс проте­кает при напряжении 0,7...1,2 В и большой силе тока 2500...3500 А на сантиметр ширины ролика.

Под действием тока металлический порошок и поверхностный слой детали нагреваются до температуры 1000...1300°С. Раскаленные частицы порошка спекаются между собой и, внедряясь в раскаленный поверхностный слой детали, спекаются с ней. При достаточно большой мощности источника тока (трансформатора) ширина слоя может дохо­дить до 30...35 мм, что позволяет в ряде случаев проводить напекание на всю ширину детали. Толщина слоя за один проход зависит от диа­метров прижимного ролика и детали и колеблется в пределах от 0,3 до 1,5 мм. Напекание может проводиться в несколько слоев с промежуточ­ной зачисткой каждого слоя. Скорость напекания 0,17...0,25 м/мин.

Напеченный слой имеет невысокую твердость, но может подвергать­ся закалке (при соответствующем химическом составе порошка). Од­нако даже незакаленный слой обладает высокой износостойкостью вследствие его довольно высокой микропористости (до 30%) и, следо­вательно, высокой масловпитывающей способности.

Преимуществами процесса являются: высокая производительность, малый нагрев детали и, следовательно, малая глубина теплового воздействия, высокая износоустойчивость напеченного слоя.

Недостатки — ограниченная толщина напекаемого слоя, сложность механизации и дозирования подачи металлического порошка.

Наиболее целесообразно применять рассматриваемый способ для восстановления шеек валов, работающих в подвижных сопряжениях (например, шейки коленчатых валов, толкатели клапанов), фасок кла­панов и посадочных шеек под подшипники качения.

Сварка трением. Одна из свариваемых деталей закрепляется в пат­роне станка и приводится во вращение, а вторая деталь установлена неподвижно, но прижимается к первой с определенным усилием. Под действием сил трения происходит разогрев свариваемых деталей в месте их контакта. Когда температура деталей достигнет 1100...1300°С, мгновенно прекращают вращение и проводят осадку (проковку) одной детали дополнительным осевым усилием. При этом происходит свари­вание деталей, часть металла выдавливается из зоны сварки и образу­ется валик вокруг места сварки.

Удельное давление при нагреве колеблется в пределах 10...80 МПа в зависимости от материала детали, а давление при осадке примерно в 2 раза больше. Скорость вращения детали выбирается в зависимости от ее диаметра и металла.

Сварка трением может осуществляться на токарных станках, но промышленность выпускает для этого вида сварки специальные ма­шины-полуавтоматы (МСТ-23, МСТ-35 и др.) и автоматы (МСТА-31, МСТА-2 и др.).

Сварка трением применяется для сварки валиков (например, при­варка новой части валика, взамен изношенной, к валику турбокомпрес­сора), трубчатых деталей (например, приварка хвостовиков к сверлам, метчикам) и т. п.

Достоинства сварки — хорошее качество сварного соединения, малое потребление мощности, простота механизации и автоматизации процесса и др. Недостаток — ограниченность формы и размеров свариваемых деталей.

Контрольные вопросы

1. Как выбирают электроды, присадочные материалы и режим для сварки или наплавки стальных деталей? 2. Как сваривать и наплавлять детали, чтобы деформация их была наименьшей? 3. Каковы особенности сварки чугунных деталей? 4. Какова технология горячей сварки чугунных деталей и область ее применения? 5. Каковы общие правила холодной сварки чугуна? 6. Как ведется холодная электродуговая сварка чугуна стальными электродами способом отжигающих валиков? 7. Каковы особенности и технология сварки алюминиевых деталей? 8. Какова сущность элект­родуговой сварки под слоем флюса и какие электродные материалы, флюсы и режим наплавки применяют при этом? 9. Каковы схема и сущность процесса вибродуговой наплавки? 10. Каковы преимущества и недостатки вибродуговой наплавки и какова область ее применения? 11. В чем сущность процессов сварки в среде защитных газов? 12. В чем сущность сварки в среде углекислого газа и пара? 13. В чем сущность и как осуществляется электроконтактная приварка проволоки (ленты) и напекания металлических порошков? 14. В чем сущность процесса плазменной наплавки? 15. В чем сущность технологии восстановления деталей заливкой жидкого металла и наплавкой «намораживанием»?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: