Дуговая наплавка под флюсом. Нагрев и расплавление металла, так же как при сварке, осуществляются теплом дуги, горящей между плавящимся электродом и основным металлом под слоем флюса. Наплавка под флюсом является одним из основных видов механи­зированной наплавки. Основными преимуществами являются не­прерывность и высокая производительность процесса, незначитель­ные потери электродного металла, отсутствие открытого излучения дуги. Отличительной особенностью наплавки под флюсом является хороший внешний вид наплавленного слоя (гладкая поверхность и плавный переход от одного наплавленного валика к другому). В процессе наплавки возможны четыре основных способа легирова­ния наплавленного металла (рис. 18.4).

1.

Применение легированной проволоки или ленты и обычных плавленных флюсов. Для наплавки используют легированные сва­рочные проволоки, специальные наплавочные проволоки и леги­рованные ленты, в том числе спеченные. Наплавка производится под флюсами АН-20, АН-26 и др., которые выбирают в зависимости от состава электродного металла.

2. Применение порошковой проволоки или порошковой ленты и обычных плавленных флюсов. Порошковая проволока или лента расплавляется в дуге и образует однородный жидкий расплав. Этот способ позволяет получить наплавленный металл с общим содер­жанием легирующих примесей до 40—50%. Марка порошковой проволоки или ленты выбирается в зависимости от необходимого типа наплавленного металла и его требуемой твердости.

3. Применение обычной низкоуглеродистой проволоки или ленты и легирующих наплавленных флюсов (керамических). Этот способ позволяет ввести в наплавленный металл до 35% легирующих примесей. При наплавке наибольшее применение получили кера­мические флюсы АН К-18 и А НК-19, обеспечивающие хорошее формирование наплавленного металла, легкую отделимость шлако­вой корки, высокую стойкость наплавленного металла против об­разования пор и трещин.

4. Применение обычной низкоуглеродистой проволоки или ленты и обычных плавленных флюсов с предварительной укладкой легирующих материалов на поверхность наплавляемого изделия. Здесь возможна предварительная засыпка или дозированная подача легирующих порошков, а также предварительная укладка прутков или полосок легированной стали, намазывание специальных паст на место наплавки и др. Во всех случаях нанесенный легирующий материал расплавляется дугой и переходит в наплавленный металл.

В связи с тем что в технологии выполнения между наплавкой и сваркой много общего, для наплавки применяется то же оборудо­вание, что и при сварке соответствующими способами.

Наплавку углеродистых и низколегированных сталей выполня­ют под плавленными флюсами ОСІД-45, АН-348-А. Флюс АН-60 пригоден для одно - и многоэлектродной наплавки низкоуглероди - стых и низколегированных сталей на нормальных и повышенных скоростях, а также для наплавки электродными лентами.

Наплавку легированных сталей производят под низкокремни­стыми плавленными флюсами АН-22, АН-26 и др., а высоколеги­рованные хромоникеливые стали и стати других типов с легкоокис - ляющимися элементами (титан, алюминий)—под фторидными флюсами АНФ-1 и АНФ-5.

Для предупреждения образования шлаковых включений и не­проваров в наплавленном слое при многослойной наплавке необ­ходимо тщательно удалять шлаковую корку с предыдущих слоев.

Дуговая наплавка в защитных газах. Наплавку в защитных газах применяют в тех случаях, когда невозможны или затруднены подача флюса и удаление шлаковой корки. Преимуществами данного вида наплавки являются визуальное наблюдение за процессом и возмож­ность его широкой механизации и автоматизации с использованием серийного сварочного оборудования. Ее применяют при наплавке

деталей в различных пространственных положениях, внутренних поверхностей, глубоких отверстий, мелких деталей и сложных форм и т. п. Технология выполнения наплавки в защитных газах во многом сходна с технологией наплавки под флюсом, отличие лишь в том, что вместо флюсовой применяют газовую защиту зоны сварки. Помимо перечисленных преимуществ это освобождает сварщика от необходимости засыпки флюса и удаления шлака. С целью уменьшения разбрызгивания металла наплавка в защитном газе производится самой короткой дутой. Наплавку плоских повер­хностей во избежание коробления деталей производят отдельными участками «вразброс». Цилиндрические детали можно наплавлять по винтовой линии как непрерывным валиком, так и с поперечными колебаниями электрода: Короткие участки могут наплавляться про­дольными валиками вдоль оси цилиндрической детали, но здесь возможно возникновение деформации, которые в процессе наплав­ки следует уравновешивать. Для этого наплавка каждого последу­ющего валика должна производиться с противоположной стороны по отношению к уже наплавленному. При наплавке внутренних цилиндрических и конических поверхностей применяют СП с тыль­ные удлиненные мундштуки.

Наплавка может производиться в углекислом газе, аргоне, гелии и азоте. Высоколегированные стали, а также еллавы на алюмини­евой и магниевой основе наплавляются в аргоне или гелии. На­плавка меди и некоторых ее сплавов может производиться в азоте, который ведет себя по отношению к ней нейтрально- При наплавке углеродистых и легированных сталей используют более дешевый углекислый газ. Наплавка может производиться как плавящимся, так и неплавящимся электродами. Неплавяшийся вольфрамовый электрод обычно применяют при наплавке -» аргоне и гелии. Наибольшее распространение получила наплавка в углекислом газе плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности. Учитывая, что углекислый газ окисляет расплавленный металл, в наплавочную проволоку обязательно вводят раскислители (марга­нец, кремний и др.). При наплавке применяют как проволоку' сплошного сечения, так гг порошковую. Для наплавки деталей из углеродистых и низколегированных сталей с целью восстановления их размеров применяют сварочные проволоки сплошного сечения Св-08ГС, Св-08 Г2С, Св-12ГС, а также наплавочные Нп-40, Нп-50, Нп-ЗОХГСА и др. При необходимости получения наплавленного слоя с особыми свойствами применяют порошковые проволоки.

Недостатком способа является то, что в процессе наплавки в углекислом газе наблюдается сильное разбрызгивание жидкого металла, приводящее к налипанию брызг на мундштук и засорению сопла горелки. Кроме того, возможность сдувания газовой струи ветром затрудняет наплавку на открытом воздухе.

Дуговая наплавка порошковыми проволоками. Наплавка порош­ковой проволокой с внутренней зашитой основана на введении в сердечник проволоки кроме легирующих компонентов также шла­кообразующих и газообразующих материалов. Применение флюсо­вой и газовой защиты при наплавке такой проволокой нс требуется. Легирующие элементы порошковой проволоки переходят в шов, а газо- и шлакообразующие материалы создают защиту' металла от азота и кислорода воздуха. В дуге тонкая пленка расплавленного шлака покрывает капли жидкого металла и изолирует их от воздуха. Разложение газообразующих материалов создает поток защитного газа. После затвердевания на поверхности наплавленного валика образуется тонкая шлаковая корка, которая может не удаляться при наложении последующих слоев. При наплавке используют различ­ные самозащитные порошковые проволоки. Для наплавки низко - углеродистых слоев используют сварочные проволоки типа ПП-АНЗ и др. Для получения слоев с особыми свойствами приме­няют специальные проволоки. Так, для наплавки деталей, работа­ющих при больших давлениях и повышенных температурах, применяют порошковую проволоку ПП-ЗХВЗФ-О, наплавку дета­лей, подвергающихся интенсивному абразивному износу, произво­дят самозащитной порошковой проволокой ПЛ-У15Х12М-0 (буква О в обозначении марки порошковой проволоки указывает, что данная порошковая проволока предназначена для наплавки откры­той дугой).

Технология выполнения наплавки самозащитной порошковой проволокой в основном ничем не отличается от технологии наплав­ки в углекислом газе. Открытая дуга дает возможность точно направлять электрод, наблюдать за процессом формирования на­плавляемого слоя что имеет большое значение при наплавке деталей сложной формы. Одним из преимуществ этого способа является применение менее сложной аппаратуры по сравнению с аппаратурой, применяемой при наплавке под флюсом и защитном газе, а также возможность выполнять наплавочные работы на открытом воздухе; увеличивается производительность по сравне­нию с наплавкой под флюсом и в защитных газах, снижается себестоимость наплавляемого металла.

Плазменная наплавка и напыление. Сущность этого метода заключается в том, что нагрев присадочного металла и основного осуществляется сжатой дугой или газовой плазмой, выделенной или совпадающей со столбом дуги. Механизм образования наплавлен­ного слоя такой же, как и при других способах дуговой наплавки. Из наплавочных материалов при плазменной наплавке используют проволоку', прутки и порошки. Схема плазменной наплавки с
вдуванием порошка в дуту показа­на на рис. 18.5. Между вольфрамо­вым электродом 1 и внутренним соплом 2 возбуждают дугу. Плаз­мообразующий газ, проходя через нее, создает плазменную струю 3 косвенного действия, которая обеспечивает расплавление приса­дочного порошка. Другая дуга 4 прямого действия, горящая между электродом / и основным метал­лом.5, совпадает с плазменной струей прямого действия. Послед­няя создает необходимый нагрев поверхности, обеспечивая сплав­ление порошка и основного метал­ла. Изменяя значение силы тока сжатой дуги прямого действия, можно достичь минимальной вели­чины проплавления основного металла. Толщину наплавленного слоя можно изменять в пределах 0,3—10 мм с разбавлением основ­ным металлом от 3 до 30%. При плазменной наплавке с присадочной проволокой косвенная дуга горит между вольфрамовым электродом и соплом, а дуга прямого действия —между вольфрамовым элект­родом и присадочной проволокой. От этих дут получает теплоту и основной металл. Изменяя силу тока, регулируют долю основного металла и производительность наплавки. Наплавляемое изделие в этом случае в сварочную цепь не включено.

Из защитных газов при плазменной наплавке применяют аргон, азот, углекислый газ, смеси аргона с гелием или азотом и др. Выбор защитного газа связан со степенью его воздействия на наплавляе­мый и основной металлы. В качестве плазмообразующего могут применяться аргон, гелий, углекислый газ, воздух и др. Для обес­печения стабильного протекания процесса наплавки необходимо применять неплавящиеся электроды из такого материала, который способен без разрушения выдерживать нагревание до высоких температур. Таким требованиям лучше всего отвечают электроды из чистого вольфрама или с присадками диоксида тория, оксидов лантана и иттрия. Преимущества этого вида наплавки —малая глубина проплавления основного металла, возможность наплавки гонких слоев, высокое качество и гладкая поверхность наплавлен­ного металла.

Помимо наплавки плазменный нагрев может использоваться также для напыления поверхностных слоев. Процесс напыления отличается от наплавки рядом особенностей. Напыление — это
процесс нанесения металлических слоев из частиц напыляемого ма­териала, нагретых до температуры плавления или близких к оплав­лению, на неоплавленную поверхность обрабатываемой детали. При напылении присадочный материал используется в виде проволоки или порошков, подаваемых в сжатую дугу, где он нагревается струей мзового потока и с большой скоростью подается на поверхность изделия. Толщггна напыленного слоя может изменяться от сотых до десятых долей миллиметра. Напыление более ТОЛСТЫХ СЛОЄЕ обычно не производится в связи с тем, что толстые слои склонны к отслоению от поверхности детали (откалывание). Напыление можно производить как металлами и сплавами, так и различного вида соединениями —оксидами, карбидами, нитридами ит. п.

Технологически в отличие от наплавки напьь. ение выполняют по способу косвенного нагрева выделенной дуговой плазмой. Если при наплавке расстояние от сопла горелки до изделия составляет 6—25 мм, то при напылении —50—120 мм и более. Напыленные слои обладают меньшей плотностью и большей пористостью по сравнению с наплавленными и более склонны к откалыванию от поверхности дельти при нарушении технологии - Однако в них практически отсутствует разбавление основным металлом

Электрошлаковая наплавка. При электрошлаковой наплавке для оплавления основного и присадочного металла служит шлаковая ванна, разогреваемая проходящим через нее электрическим током. Этот способ наплавки, как правило, сочетается с принудительным формированием наплавляемого слоя. Сущность процесса электро­шлаковой наплавки (рис. 18.6) состоит в том, что в пространстве, образованном поверхностью наплавляемого изделия 1 и формиру­ющим кристаллизатором 4, охлаждаемым водой, создается ванна расплавленного шлака J, в которую подается электродная проволока

5. Ток, проходя между' электродом и изде­лием, нагревает шлаковую ванну до темпе­ратуры выше 200СГС, в результате чего электродный и основной металлы оплав­ляются, образуя металлическую ванну, при затвердевании которой формируется на­плавленный слой 2.

Для осуществления процесса электро­шлаковой наплавки различных поверхно­стей необходима достаточно глубокая шлаковая ванна, получение которой проще всего при вертикальном или наклонном расположении деталей. По сравнению с дуговой наплавкой это менее универсаль - р и L. 18 6. Схема электрошла - ный способ, но он весьма эффективен В кобой наплавки на вертикаль тех случаях, когда на деталь необходимо ную поверхность наплавить слой металла большой толщины
(более 14—16 мм). Благодаря применению большой силы то­ка и электродов большого сече­ния можно достичь высокой производительности —до 150 кг наплавленного металла в час.

В качестве присадочного ме­талла применяют наплавочные проволоки (одну или несколь­ко), которые могут иметь воз­вратно-поступательные переме­щения поперек сварочной ван - Р и с 18 7 СхеМ11 вибродуговои наплавки:

/ — PunminvKuimfi наконечник. 2—электрод - НЫ, а ТаКЖЄ электродные ленты, ная проволоки..? - де кіль. 4 — наплавленный

пластины ИЛИ стержни большо - слои

го сечения, иногда и трубы, которые используют для наплавки цилиндрических поверхностей. При наплавке обычно применяют флюсы АН-8, АН-22 и др.

Вибродуговая наплавка. Этот способ обычно используется для наплавки деталей типа тел вращения диаметром от 8—10 мм и более. Сущность этого метода наплавки заключается в том, что основной и электродный металл нагревается до расплавления теплотой, ко­торая выделяется в результате возникновения периодически повто­ряющихся электрических разрядов, т. е. прерывисто горящей элек­трической дуги. Наплавленный слой образуется в процессе кристал­лизации расплавленного основного и электродного металла (рис. 18.7). Малая длительность и прерывистость горения электрической дуги обусловлены вибрациями электродной проволоки, которые создаются с помощью электромагнитных или механических вибра­торов. В процессе вибраций наблюдаются короткие замыкания вследствие прикасания электродной проволоки к наплавляемому изделию (основному металлу), а во время отрыва проволоки возни­кает большой силы ток и загорается электрическая дута. При среднем значении тока Ід= 150 А экстраток достигает 1000 А.

Длительность горения дуги составляет 0.002—0,003 с.

Наплавочная установка состоит из вибродуговой головки, ап­паратуры управления, вращателя, источника тока. Во время наплав­ки выполняются следующие движения: вращение наплавляемой детали, поступательное движение вибродуговой головки вдоль про­дольной оси наплавляемой детали, подача проволоки в зону дути и вибрация проволоки. Питание осуществляется от выпрямителей, сварочных генераторов, а также от низковольтных трансформаторов с вторичным напряжением 12—16 В и более. Более высокие пока­затели достигаются при наплавке на постоянном токе обратной полярности. Обычно в сварочную цепь включают индуктивность, значение которой выбирают в зависимости от частоты вибрации
электродной проволоки, напряжения, рода тока и других факторов. Для наплавки пригодны сварочные проволоки диаметром 0,8—2,0 мм. С целью защиты расплавленного металла от взаимодействия с окружающей средой наплавка ведется в струях жидкостей или защитных газов, а также под слоем флюса. Применяются водные растворы кальцинированной соды; смеси катьцинированной соды, мыла и глицерина; эмульсии глицерина.

Прерывистость процесса позволяет получать зону термического влияния малой ширины, поэтому наплавленные детали имеют весьма малые деформации, что особенно важно при наплавке сложных изделий, изготовленных с высокой точностью.

Если наплавка выполняется в струе жидкости, происходит ус­коренное охлаждение наплавленного металла, поэтому он имеет повышенную твердость и износостойкость. Вибродуговая наплавка эффективна, если необходимо наплавлять слои металла небольшой толщины.

Недостатками вибродуговой наплавки являются сравнительно низкий коэффициент наплавки и невысокая производительность наплавки.