Преимущества плазменной наплавки обеспечиваются как источ­ником теплоты, которым является сам жидкий металл наплавки, так и возможностью регулирования температуры нагрева основ­ного и присадочного металлов, а также регулирования длитель­ности контактирования твердой и жидкой фаз. Регулирование указанных факторов в первую очередь определяется изменением режима наплавки, одним из осйовных элементов которого является сварочный ток. Проведенные авторами исследования показали, что изменение величины тока между неплавящимся электродом и токоведущей присадочной проволокой приводит к значитель­ному изменению характера переноса металла в дуге и к изме­нению давления плазменной струи на жидкую ванну металла напЛавки.

Влияние величины тока на характер переноса металла в дуге при плазменной наплавке исследовалось при помощи ско­ростной киносъемки процесса переноса, а также непосредствен­ным замером параметров капель (при наплавке их в'водяную ванну).

Процесс переноса металла с проволоки на изделие исследо­вался при наплавке бронзы Бр. КМцЗ-1 0 2 мм на сталь Ст. З на нескольких режимах при помощи скоростной кинока­меры СКС-1. Исследование показало, что при применяемых режи­мах плазменной наплавки перенос металла с проволоки на изде­лие осуществляется каплями (рис. 11). Вес и размер капли, дли­тельность пребывания капли на торце проволоки, длительность полета капли с увеличением тока уменьшаются (рис. 12), а скорость
переноса капель металла увеличивается (табл. 3). Аналогичные данные получены при непосредственном [замере капель металла, полученных при наплавке проволоки Св-02Х19Н9 0 2мв ванну

с водой. Полученные зависимости параметров капель (вес G, объем У), длительности пребывания капель на торце проволоки (tK) и скорости их переноса с торца проволоки на изделие (vnep) от сварочного тока (vlt tK, vnep, G=f (/„) представлены на рис. 13 и 14.

Рис. 12. Процесс переноса металла при наплавке бронзы Бр. КМцЗ-1 на режимах: а — 1п 150 а, скорость переме­щения пленки 1000 кадр/сек; б—/я'160 а, скорость переме­щения пленки 3000 кадр/сек; в — 1п 170 а; скорость пере­мещения пленки 4000 кадр/сек

Располагая данными по влиянию режима плазменной наплавки (тока наплавки) на изменение параметров капель и их переноса в дуговом промежутке, можно проанализировать влияние режима

увеличивается примерно на 4%. Изменение температуры'капли в процессе переноса с изменением тока имеет сложный характер. Из табл. 3 видно, что с изменением тока от 150 до 180 а суммарная поверхность переносимых капель увеличивается. В промежутке между торцом проволоки и изделием температура капли вначале увеличивается (первая область), а затем уменьшается (вторая об­ласть). При этом протяженность первой области, где температура струи еще выше температуры капель, с увеличением тока увели­чивается, а гак как с увеличением тока суммарная поверх­ность капель жидкого ме­талла тоже увеличивает­ся, увеличивается и темпе­ратура нагрева капель. Затем начинается умень­шение температуры капли. При этом, как показано в [44], чем больше рас­стояние от торца прово­локи до изделия, тем меньше температура капли у поверхности изделия.

С уменьшением размера

капли (опять-таки в _силу увеличения суммарной по­верхности переносимых ка­пель) уменьшение темпе­ратуры капель в процессе их переноса во 2-й обла­сти происходит быстрее. Однако при наплавке плаз­менной струей с токоведущей присадочной проволокой и расстоя­ниях от торца проволоки до изделия, обычно принимаемых

равными 10—15 мм, с увеличением тока и уменьшением разме­

ров капель они не успевают значительно охлаждаться (в рассмат­риваемом диапазоне токов). Поэтому с увеличением тока темпе­ратура капель и, следовательно, температура ванны жидкого металла на поверхности изделия увеличивается, что приводит к увеличению перегрева поверхности основного металла и дли­тельности контактирования твердой и жидкой фаз.

На глубину проплавления основного металла и степень пере­мешивания наплавленного металла с основным и на перемещение жидкой ванны металла наплавки по наплавляемой поверхности большое влияние оказывает давление столба плазменной струи. Определение давления столба плазменной струи на сварочную ванну производилось с помощью водяного манометра. Плазменная струя направлялась на медную охлаждаемую проточной водой планку, в которой были просверлены отверстия 0 1 мм. К отвер­
стиям планки, с противоположной от действия плазмы стороны, припаивались медные трубки, при помощи которых образуе­мая от сверления полость соединялась с водяным манометром. Сверления в медной планке были выполнены таким образом, что позволили замерять давление плазменной струи в точ­ках с шагом 0,25 мм от оси плазменной струи. Расстояние от присадочной проволоки до охлаждаемой медной планки выбиралось в соответствии с расстоянием от присадоч­ной проволоки до жидкой металлической ванны и со­ставляло примерно 8 мм.

Чтобы избежать попадания жидкого присадочного ме­талла на отверстия в планке, сообщающиеся с водяным манометром, в эксперименте использовались два приема: давали увеличенную скорость подачи присадочной прово­локи марки Св-06Х19Н10Т, исключающую ее плавление; в качестве присадочной про­волоки использовали прово­локу из лантанированного вольфрама 0 2 мм, которая не расплавлялась на обычных скоростях подачи. Замеры давления плазмы этими дву­мя приемами дали идентич­ные результаты.

Приведенные на рис. 15 кривые зависимости давления плазменной струи на жидкую металлическую ванну от вели­чины тока наплавки и расстояния от оси плазмы соответствуют характеру кривых начального распределения температуры по пятну нагрева источника теплоты [14]. Как видно из рис. 15, с увеличе­нием тока наплавки давление плазменной струи резко увеличивает­ся (при постоянном расстоянии от торца проволоки до изделия), что приводит к увеличению проплавления основного металла.

Таким образом, проведенные исследования показали, что изме­нением режима плазменной наплавки можно регулировать степень перегрева наплавляемого металла и давление плазменной струи и, следовательно, степень нагрева или глубину проплавления основ­ного металла.