Наплавку тем или иным способом сварки применяют для нанесения на поверхность изделия слоя металла с заданными составом и свойствами. Наплавка используется как при изготовлении новых дета­лей (клапанов двигателей внутреннего сгорания, конусов и чаш загрузочных устройств доменных пе­чей, шарошек буровых долот и др.), так и при восстановлении изношенных деталей (колес железнодо­рожного подвижного состава, деталей сельскохозяйственных машин и др.). Автоматическая наплавка благодаря многократному восстановлению может сократить расход металла для изготовления изнаши­вающихся деталей во много раз.

Для наплавки широко применяют способы дуговой сварки. Требования, предъявляемые к наплав­ленному металлу, в ряде случаев могут быть обеспечены только при достаточно высоком содержании легирующих элементов. При сварке под флюсом такое легирование можно получить одним из способов, показанных на рис. 1 (лист 41). Преимуществами наплавки под флюсом являются непрерывность про­цесса, высокая производительность, малые потери электродного металла, отсутствие излучения дуги. Самая малая глубина проплавления и минимальное перемешивание основного и наплавленного металла достигаются колебанием электрода поперек шва (рис. 2, а), применением многодуговой (рис. 2, б), мно­гоэлектродной (рис. 2, в) наплавки и наплавки ленточным электродом (рис. 2, г) шириной до 200 мм. При наплавке тонкими (толщиной менее 0,5 мм) стальными лентами и лентами из цветного металла (меди, алюминия и др.) для увеличения жесткости ленты на участке между подающими роликами 1 (рис. 2, д) и токоподводяшими роликами, а также на вылете электрода применяют изогнутые ленты. Из­гиб осуществляется роликами 2 и 3.

Широко применяется дуговая наплавка порошковыми проволоками (рис.3,а) и порошковыми лен­тами (рис. 3, б... г), в состав сердечника которых кроме газо - и шла-кообразующих веществ входят и легирующие компоненты. Наплавка порошковыми лентами больших поверхностей дает значительное повышение производительности труда.

Для наплавки цилиндрических деталей малого диаметра применяют вибродуговую наплавку (рис. 4, а, б). Сущность способа состоит в том, что деталь 1 (рис. 4, б) наплавляется проволокой 2, которой виб­ратор 3 сообщает колебания, причем в зону сварки подается струя жидкости. Достоинством этого мето­да является минимальное коробление восстанавливаемой детали при толщине наплавляемого слоя 0,5 ... 0,2 мм, сохранение структуры металла вблизи наплавки, возможность наплавки деталей малых диамет­ров (15 ... 20 мм), внутренних отверстий и деталей со шлицевым соединением плоскостей. Однако боль­шие скорости охлаждения и отсутствие надежной защиты зоны сварки могут приводить к появлению трещин и ухудшению механических свойств. Поэтому при восстановлении ответственных деталей, ра­ботающих в тяжелых условиях переменных нагрузок, способ вибро дуговой наплавки с подачей жидко­сти не всегда пригоден. Стремление сохранить хорошие качества наплавки, получаемой под слоем флю­са, при всемерном уменьшении остаточных деформаций привело к использованию вибрации электрода при наплавке под флюсом, что обеспечивает надежное зажигание и горение дуги при весьма низких режимах. В сочетании с охлаждением наплавляемой детали такой способ дает существенное снижение остаточных деформаций при высоких механических свойствах. Схема устройства для наплавки валов небольшого диаметра таким методом показана на рис. 4,д. Флюсоудерживающее приспособление 2 кре­пится к сварочной головке и перемещается вместе с ней. Металлические щетки 3 прижимаются к дета­ли 1 и задерживают флюс. Снятие шлака производится резцом 4. Для лучшего отделения шлака и охла­ждения наплавляемой детали устанавливают охладитель 5, подающий сжатый воздух.

Наиболее дешев и прост способ легирования через порошковую шихту из ферросплавов, вводимую в слой флюса с помощью дозатора с щелью, регулируемой гайкой 1 (лист 42, рис. 5,а) с помощью за­слонки 3, соединенной с указателем 2. Дозатор 2 (рис. 5,6) крепится к мундштуку 1 головки автомата и представляет собой трубку с боковым вырезом. Устранение сепарации при введении неоднородных компонентов можно обеспечить применением многоканальных дозаторов (рис. 5, в).

В некоторых случаях весьма эффективно можно использовать наплавку под слоем флюса 3 (рис. 6) легированных сплавов лежачим пластинчатым электродом 2, имеющим легирующую обмазку 1. При ширине пластины до 200 мм производительность процесса составляет до 0,5 м2/ч.

Высокую производительность (до 30 кг/ч) обеспечивает плазменная наплавка с подачей в ванну двух плавящихся электродов 1 (рис. 7), подключенных последовательно к источнику питания и нагре­ваемых почти до температуры плавления. Защитный газ подается через сопло 2.

При плазменной порошковой наплавке (рис. 8) горелка имеет три сопла: 3 — для формирования плазменной струи, 4 — для подачи присадочного порошка, 5 — для подачи защитного газа. Один ис­точник тока служит для зажигания дуги осциллятором 2 между электродом и соплом, а другой источник тока формирует плазменную дугу прямого действия, которая оплавляет поверхность изделия и плавит порошок, подающийся из бункера 6 потоком газа. Изменяя ток обеих дуг устройствами 1, можно регу­лировать количество теплоты, идущей на плавление основного металла и присадочного порошка и, сле­довательно, долю металла в наплавленном слое.

На рис. 9 приведена конструкция порошкового питателя с дозирующим устройством черпающего типа. Ступенчатое изменение расхода порошка производят сменой черпающих дисков 2, отличающих­ся по толщине. К тройнику 1 подается инертный газ, который заполняет бункер с порошком и облегчает транспортирование порошка в сварочную ванну. Из корпуса дозирующего устройства порошок посту­пает в инжектор 3, а затем в зону сварочной ванны.

При индукционной наплавке нагрев поверхности изделия осуществляется индуктором 3 (лист 43, рис. 10). Электродная проволока 1, расплавляющаяся в индукторе 2, поступает к месту наплавки. Такой способ нашел применение при наплавке клапанов двигателей внутреннего сгорания и других деталей.

Газопорошковая наплавка позволяет упрочнять детали сложной конфигурации слоем минимальной толщины (0,1 ... 0,3 мм) почти без разбавления основным металлом. Для наплавки используют специ­альные горелки (рис. 11). Порошок из бункера под действием силы тяжести и инжектирующего дейст­вия кислородной струи поступает в пламя и на наплавляемую поверхность. Наплавку ведут грану­лированным самофлюсующимся порошком системы хром—бор—никель. Газопорошковую наплавку применяют в основном при ремонтных работах, для восстановления и упрочнения автотракторных де­талей, штампов, матриц и др. Большие возможности предоставляет электрошлаковая наплавка. Неко­торые приемы гакой наплавки на плоские и цилиндрические поверхности показаны на рис. 12 ... 15.

Для многократного использования расплавленного шлака разработан процесс непрерывной горизон­тальной электрошлаковой наплавки деталей с постоянной шлаковой ванной (рис. 16). Электрод подает­ся в шлаковую ванну 1 и, расплавляясь, заполняет углубление, образованное заготовкой 4 и стенками формирующих устройств (кристаллизаторов) 3. Шлаковик 2 неподвижен, а детали в формах периодиче­ски перемещаются.

Наплавка с совмещенной шлаковой ванной осуществляется при окунаний изделия 3 (рис. 17) в рас­плав металла, находящийся в кристаллизаторе 5 под шлаковой ванной. Кольцевой греющий электрод 4 поддерживает шлак в расплавленном состоянии в шлаковике 1. После наплавки одной детали в шлако­вую ванну опускается плавящийся электрод 2, который обеспечивает наличие расплавленного металла в кристаллизаторе 5. На рис. 18 представлена наплавка с шлаковым котлом, в котором расплавленный шлак 7 поддерживается в форме б. При опускании электрода 5 вниз часть шлака переливается в сосед­нюю форму 1, изолированную прокладкой 4, где осуществляется расплавление электрода 3. После нако­пления металла электрод удаляется и в форму опускается наплавляемая деталь 2. Аналогично наплавке деталей, изображенной на рис. 16, осуществляется электрошлаковая отливка деталей (рис. 19).

Для покрытия поверхности заготовок сплавом другого состава используют наплавку окунанием в расплав. Предварительно детали 3 (лист 44, рис. 21) нагревают индуктором 2 в расплавленном флюсе 1 для растворения пленки окислов на детали. Затем детали переносят и окунают в расплавленный сплав 5, находящийся во втором тигле 4. При погружении заготовки 7 (рис. 20) в сплав 2 пленка флюса 3 от­деляется от поверхности и всплывает, а сплав намораживается на заготовку.

При индукционно-шлаковой наплавке расплавление присадочного металла 1 (рис. 22) осуществляет­ся индуктором 2. Разогрев шлака 4 происходит при протекании тока между графитовым тиглем 5 и графитовым электродом б. Наплавляемая поверхность детали 3 облицовывается жидким металлом.

Электроконтактная наплавка проволокой применяется для ремонта цилиндрических деталей с глад­кой поверхностью (рис. 23, а) и по заранее проточенной резьбе (рис. 23,6). Канавки на изношенной по­верхности детали 2 (рис. 24) можно получить электромеханической высадкой резцом I, присоединен­ным к трансформатору, с одновременной приваркой проволоки 3, придавливаемой роликом 4. Элек­троконтактным способом можно наплавлять детали и порошком (рис. 25). Электроконтактная наплавка используется при изготовлении фрез и ленточных пил, у которых наплавляется режущая кромка.

Напыление позволяет восстанавливать изношенную поверхность при минимальном термическом воздействии на деталь. Расплавление проволок или порошка осуществляется дугой, плазмой или газо­вым пламенем. Для более прочного сцепления металлизированного слоя с основным металлом иногда на поверхности цилиндрических деталей нарезают резьбу, а по краям наплавки делают замки (рис. 26). На рис. 27 показана схема газопорошкового напыления. После напыления порошка слоем 0,1 ... 5,0 мм производят оплавление покрытия, которое получается гладким и беспористым. На рис. 28 (лист 45) по­казан вариант крепления изделий при напылении.

На рис. 29 ... 42 представлены варианты ремонта и изготовления различных деталей наплавкой. За - плавка изношенных отверстий соединительных муфт производится сваркой под флюсом на остающей­ся подкладке (рис. 29). Тормозной шкив из стали 35Л перед наплавкой по краям облицовывается прут­ками 1 (рис.30) для предупреждения отекания металла и флюса. Первый слой наплавляется сплошной проволокой для выравнивания изношенной поверхности. Второй слой, наплавленный порошковой про­волокой, обеспечивает нужную твердость. Третий слой, наплавленный сплошной проволокой,- позволя­ет легко обработать поверхность шкива.

При наплавке зубчатых колес применяют сплошную наплавку слоя после срезки изношенных зубьев (рис. 31, а) или наплавляют каждый зуб, применяя стальные вставки (рис. 31, б). Для крепления колес 1 (рис. 32) при наплавке можно применить конусные гайки 3, перемещающиеся на винте 2.

Для наплавки контактной поверхности большого конуса 1 (рис. 33) доменной печи успешно приме­няется печная наплавка композиционного сплава. В зазор между технологическим кольцом 5 и телом конуса 7 засыпают зерна релита 4, сверху в контейнер укладывают припой 3 и герметизируют внутрен­нее пространство приваркой крышки 2. При нагреве в печи при температуре 1150 °С внутреннее про­странство вакуумирует-ся, припой плавится, пропитывает зерна релита и соединяет их с основным ме­таллом. После наплавки кольцо и контейнер удаляют при механической обработке.

Конус 2 большого размера (рис. 34) армируют предварительно наплавленными композиционными плитами 7, укрепляя их болтами и обваривая по периметру. Поверхность швов 3 облицовывают компо­зиционными сплавами.

Для деталей 1 (рис. 35) загрузочных устройств доменной печи, имеющих сложную конфигурацию, применяют армирование рабочей поверхности плоскими трубами 2, предварительно наплавленными композиционным сплавом в печи методом пропитки. Внутреннюю полость труб 2 предварительно за­полняют металло-керамическим дробленым сплавом 4 и пропитывают припоем в печи. Трубы на по­верхности уложены с зазором 20 мм в направлении, перпендикулярном движению шихтовых материа­лов, и приварены швами 5, поверхность которых облицована композиционным сплавом 3.

Наплавка жидким присадочным металлом высокопроизводительна. Нагретая до высокой темпера­туры деталь 7 (рис. 36) помещается в литейную форму 4 и заливается жидким металлом 3. Поверхность детали перед наплавкой зачищается и покрывается тонким слоем флюса 2.

Для формирования жидкого металла при однопроходной групповой наплавке лопастей 1 (лист 46, рис. 37) бетоносмесителя порошковой лентой 2 устанавлен медный водоохлаждаемый кокиль 3. После наплавки детали разбивают по местам соприкосновения. Аналогично наплавляют зубья (рис. 38) ковша экскаватора. Упрочнение тарельчатых ножей (рис. 39, а) торфяных машин производится электрокон­тактной наплавкой высоколегированного металлического порошка на поверхность ножей. Режущая кромка получается трехслойной (рис. 39, б): слой 1 определяет износостойкость; закаленный слой 2 — прочность и исходный слой 3 — вязкость металла ножа. На рис. 39, в приведена принципиальная схема процесса, а на рис. 39, г показано взаимное расположение деталей.

Широко применяется наплавка клапанов двигателей внутреннего сгорания плазменной дугой, ин­дукционным способом (рис.40) и дугой в вакууме (рис.41).

При расплавлении индуктором (рис. 40, а) кольца 3, установленного на клапане 1 через прослойку флюса 4, жидкий металл 5 (рис. 40, б) "намораживается" при охлаждении клапана струями воды, пода­ваемой из резервуара 6 (рис. 40, в). При наплавке в вакууме дуга расплавляет кольцо 1 (рис. 41). Жид­кий металл 3 удерживается медной формой 2.

Наплавка внутренних поверхностей втулок 1 (рис. 42, а, б) может быть выполнена центробежным способом при расплавлении порошка 2 индуктором 3 (рис. 42, а) или дугой, горящей между угольными электродами 3 (рис.42,б).