Наплавка — это процесс нанесения слоя присадочного металла на основной металл, который расплавляется только с поверхности, на небольшую глубину. Наплавку можно осуществлять металлом того же состава, что и основной, и другим металлом, значительно отличающимся от основного по свойствам и химическому составу. Так, например, сталь и чугун наплавляют цветными металлами (латунью, бронзой), твердыми или износоустойчивыми сплавами и др. С помощью наплавки восстанавливают первоначальные размеры изношенных деталей, придают рабочим поверхностям антифрик­ционные свойства, повышают их твердость и стойкость против абразивного износа и т. п.

Для получения требуемой глубины проплавления при наплавке необходимо регулировать степень нагрева основного и присадочного металлов. Это облегчается при использовании газового пламени, что является существенным преимуществом данного способа. Газо­кислородное пламя также защищает наплавляемый металл от оки­сления кислородом окружающей среды и от испарения элементов, входящих в состав наплавляемого металла и придающих ему задан­ные свойства (антифрикционнесть, износостойкость и др.). Недо­статок газовой наплавки — более низкая ее производительность по сравнению с электрическими способами нагрева и большее терми­ческое воздействие на основной металл.

С помощью газового пламени наиболее часто наплавляют сталь­ные и чугунные детали латунью, так как при этом получаются лучшие результаты. Бронзу и медь более целесообразно наплав­лять с применением электрических способов нагрева. Латунь на­плавляют на детали с целью создания уплотнительных поверхностей в запорных элементах арматуры, применяемой в различных отраслях промышленности, конструкциях клапанов некоторых типов дви­гателей, насосов и тому подобных изделий.

Основное требование в данном случае—получение плотного слоя, без пор и газовых включений. Не допускаются также включения свободного железа, что возможно в случае наплавки разнородных металлов с ограниченной растворимостью, к которым относится система Си —Zn—Fe.

Для получения прочной связи наплавленного металла с основ­ным необходимо получение хорошего контакта между жидким наплавляемым и основным металлами. Этот контакт определяется условиями смачивания на границе их соприкосновения, где обра­зуются межкристаллические связи. Основную активную роль в процессе смачивания выполняет флюс (в основном бура), который раскисляет поверхность контактирующих металлов (основного и присадочного) и защищает их от окисления во время нагрева. Сма­чивание улучшается с повышением температуры нагрева основного металла до определенного предела. Если нагрев недостаточен или металл перегрет, то наплавляемый металл собирается в виде капель и плохо смачивает наплавляемую поверхность.

Наилучшие результаты при наплавке латуни на сталь и чугун достигаются 6иЬйХ5тгГтох1ИИ газо°бразного флюса раз­работанного ° * ^ГЕНМАШем, при достаточно нйжой тем­пературе нагрева основного металла — в пределах ^ С.

Для уменьшения испарения цинка и снижения газона'сыщегнности наплавленного металла, как и при сварке латуни, используют пламя с увеличенным избытком кислорода (зр 40%)

В качестве наплавляемого металла применяют все марки латуней, в которых содержание свинца не превышает 0,1%. Для наплавки слоев, прилегающих непосредственно к основному металлу, не следует использовать кремнистые латуни (ЛВД2-05 ЛКЯП я и дР-)> так как при этом образуется хрупкая прослойка, й осМвйюм пред­ставляющая твердый раствор кремния в a-железе со сРелним со_ держанием кремния более ц% ' ’

Никель в латуни уменьшает вредное влияние кремния при высоком содержании последнего, обеспечивает бездымность процесса и высо­кую прочность сцепления с наплавляемой деталью из стали или чугу­на. Плотный наплавленный металл бескремнистой латуни и отсутствие испарения цинка обеспечивает только газообразный флюс БМ-1.

Поверхность наплавляемого металла обрабатывают механичес­ким путем. Литейная или прокатная корка должна быть предва - 138

рительно удалена. Поверхностные дефекты (заусенцы, трещины и пр.) тщательно вырубают. Перед наплавкой в канавку острые углы последней закругляют. Размеры сечения канавки должны обеспе­чивать свободный доступ в нее пламени и прутка и равномерный нагрев качавки. Поверхности деталей перед наплавкой зачищают до металлического блеска. Присадочный металл для лучшего плав­ления и надежной защиты газовым пламенем должен иметь круглое сечение, а также поверхность, очищенную от окислов и загрязнений.

При применении порошкообразных флюсов используют пламя с избытком кислорода. Наплавку с газообразным флюсом БМ-1 кремнистых латуней проводят нормальным пламенем. Мощность пламени при наплавке принимают следующую.

Диаметр прутка, Мощность по ацети-

мм лену, дм’/ч

4- 6 4С0-700

8—10 660-1100

10-12 1050-1750

Крупные изделия сложной формы наплавляют с предваритель­ным общим подогревом до температуры 500° С. Для массивных деталей можно применять сопутствующий подогрев второй горел­кой с наконечником № 5 при толщине стенки более 20 мм и массе детали свыше 70 кг.

При наплавке латуней на сталь и чугун вместо ацетилена можно применять пропан-бутан-кислородное пламя с коэффициентом за­мены ацетилена пропан-бутаном ^ = 1, флюс БМ-1.

При оптимальной скорости истечения смеси расстояние мунд­штука от поверхности ванны равно 25—35 мм (при механической на­плавке 40—45 мм). Плотный беспористый наплавленный металл полу­чается при отношении кислорода к пропану в смеси Ро = 3,5 4. При

меньшем значении (30 в пламени образуется избыток паров воды, что уменьшает содержание в нем паров борного ангидрида — флю­сующего вещества. Водяные пары также способствуют увеличению количества газовых включений в наплавляемом металле. Повыше­ние мощности пропан-бутан-кислородного пламени увеличивает скорость наплавки и поэтому делесообразно в пределах до 30% от указанных выше норм для ацетилена.

При недостатке флюса не обеспечивается нормальное раскисле­ние и защита жидкого металла от испарения цинка; избыток флюса затрудняет сплавление латуни со сталью или чугуном. Для улуч­шения процесса смачивания основного металла латунью при руч­ной наплавке приходится удалять стекловидную пленку флюса с помощью поперечных колебаний прутка. В этих условиях смачи­вание начинается при температуре 800° С и протекает нормально в интервале температур 800—850° С. При механической наплавке самопроизвольное разрушение пленки флюса начинается только при температуре 820—850° С, так как в этом случае пруток подается без поперечных колебаний. При ацетилено-кислородном пламени, имеющем большую концентрацию теплоты и более высокую темпе-

ратуру, этих затруднений не возникает в связи с быстрым нагре­вом пленки флюса до температуры, необходимой для ее разрушения.

Наплавку латуни на сталь и чугун производят левым способом, или непрерывным валиком, или обратноступенчатым швом - ® по­следнем случае в месте соединения валиков необходимо перекры­вать предыдущий участок на 15—20 мм. Наплавку ведут в нижнем положении, ^располагая поверхность детали под углом к

горизонтали Ді/НІ получения большей толщины наплавленного" слоя.

Яш-ОБ™131^ второго и последующих слоев кремнистой латУнью первый слой, наплавляемый бескремнистои латунью, дол­жен оставаться нерасплавленным на толщину не менее 2 мм от основного материала для сохранения прочности его сцепления с нею. ' При наплавке чугуна с порошкообразным флюсом следует учитывать возможность выгорания из него графита при температуре 900—950° С, продукты сгорания которого затрудняют смачивание. Поэтому графит предварительно выжигают с поверхности детали окислительным пламенем горелки. При наплавке чугуна возможно его отбеливание вследствие высокой температуры нагрева. Наплавка чугуна латунью с порошковыми флюсами требует высокой квали­фикации сварщика и ее рекомендуется применять лишь в исключи­тельных случаях.

При газофлюсовой наплавке латуни на чугун и сталь вначале деталь прогревают горелкой до температуры 700° С, при которой начинается смачивание основного металла латунью. До темпера­туры 500° С нагревать можно без подачи флюса в пламя горелки, далее — только g ^тасом. Наплавляемую поверхность распола­гают под углом ° ^ к горизонтали, наплавку ведут левым спо-

30—60° НИЗУ ввеРх> уг°л наклона оси мундштука к горизонтали

’ угол между осями мундштука и прутка gg_______ , Конец

прутка должен быть погружен в ванну жидкого металла. *

При правильном течении процесса наплавки металл ложится компактным валиком; выделение паров окиси цинка отсутствует; ванна расплавленной латуни не кипит; часть ванны, не подвергаю­щаяся воздействию пламени, закрыта сплошной пленкой шлака, поверхность наплавленного металла гладкая и покрыта сплошной коркой шлаков коричневого цвета; поры, свищи и инородные вклю­чения отсутствуют.

При наплавке последующих слоев угол между осью мундштука и поверхностью основного металла может быть увеличен. Проковка и очистка предыдущих слоев перед наплавкой последующих не тре­буется. Вследствие более низкой температуры наплавки при при­менении газообразного флюса графит при наплавке чугуна не вы­горает и предварительного выжигания не требуется.

Для механизапигт-мяттпявки разработаны специальные станки, например, станок ^ФН-І-бО конструкции ВНИИАВТОГРтд^1^1’ Станок используют для наплавки плоских кольцевых повертиАШ& (уплотнительных колец в арматуре). При некоторой модернизации этого станка возможна наплавка поверхностей других очертаний.

140

Твердыми и износоустойчивыми сплавами наплавляют детали, рабочие поверхности которых подвергаются абразивному износу или испытывают ударную нагрузку в процессе работы: буровой инстру­мент, зубья ковшей экскаваторов, лемеха плугов, клапаны, центры токарных станков, штампы, режущий инструмент (сверла, фрезы, резцы) и пр. Наплавке лучше всего поддаются углеродистые стали с содержанием не выше 0,6% С, хромоникелевые и ванадиевые стали. Марганцовистые, хромомолибденовые, кремнистые стали, склонные к закалке и трещинообразованию при наплавке, а также чугун труднее поддаются наплавке и требуют предварительного подогрева. Для получения ровного, плотного слоя без пор, трещин и отслоений требуется, чтобы наплавляемый сплав имел более низ­кую температуру плавления, чем основной металл, а его коэффици­ент линейного расширения был бы близок к таковому для основного металла. Для наплавки используют зернистые и порошковые напла­вочные смеси, литые сплавы в виде прутков, стальную наплавоч­ную проволоку и электроды, трубчатые наплавочные стержни и пр.

Из износостойких сплавов широкое применение находят: стали­нит — порошкообразная смесь, состоящая из железа, хрома, мар­ганца, углерода и кремния; вокар-зернистая наплавочная смесь, содержащая вольфрам и образующая в наплавленном металле твер­дый раствор высокотвердых карбидов вольфрама в железе; реллиты — трубчато-зернистые сплавы ТЗ на основе вольфрама с 3% С; висхом — дешевая зернистая смесь, не содержащая воль­фрама и состоящая из железа, углерода (6%), марганца, хрома; боридная порошковая смесь, состоящая из 50% боридов хрома и 50% железного порошка.

При газопламенной наплавке находят применение в основном литые износостойкие сплавы, так как порошкообразные и зернистые смеси сдуваются газовым пламенем. Литые сплавы имеют темпера­туру плавления 1260—1300° С и представляют собой твердый рас­твор карбидов хрома в кобальте (стеллиты) или в никеле и железе (сормайты). Сплавы на основе железа более дешевы, но более хрупки, чем сплавы на никелевой и кобальтовой основе. Стеллиты имеют большую вязкость, коррозионную стойкость и лучшие наплавоч - ♦ ные свойства по сравнению с сормайгами.

Сормайг выпускают в прутках диаметром 6—7 мм, длиной 450 мм и в виде порошка, крупного и мелкого. Прутковый сормайг применяют для газовой или электродуговой наплавки пуансонов, матриц, роликов, деталей засыпных аппаратов доменных печей, пропусков прокатных станов, лемехов плугов и т. п. Порошковый сормайг используют для наплавки т. в. ч. деталей почвообрабаты­вающих машин и других деталей. Твердость наплавленного слоя

HRC 73-74.

Если деталь изношена, то перед наплавкой твердым сплавом ее наплавляют низкоуглеродистой проволокой до восстановления Пер­мі

воначального профиля. Затем это место очищают от шлаков и ока­лины, снимают фаску или делают выточку (канавку). При наплавка сормайтом № 1 глубина выточки или канавки равна: для деталей, работающие г"°, "утирание, 1,5—2,5 мм; для режущих кромок ин­струмента ’ * >5 мм; для инструмента, работающего при ударах,—

не более 0,5 мм. При наплавке сормайтом № 2, который менее хру­пок, чем сормайт № * > глубину канавки (фаски) увеличивают в 2 раза. Глубина канавки определяет толщину рабочего слоя наплавки. Ширина фаски равна 5—до мм-

Поверхность детали перед наплавкой зачищают до металличе - кого блеска напильником или абразивом. Наплавку ведут левым способом, наконечником № 2, 3 или 4, в зависимости от размеров детали. В процессе наплавки пламенем горелки непрерывно подо­гревают наплавляемую поверхность металла Подогрев считается достаточным, когда на детали появляется тонкая пленка жидкого металла. Наплавку ведут слегка науглероживающим пламенем, так как окислительное пламя вызывает выгорание легирующих примесей наплавляемого слоя и снижение его твердости. Присадоч­ный пруток держат впереди пламени, обогревая его с торца и с боков. Перемещение горелки осуществляется так же, как и при газовой

сварке. Толщина слоя должна быть не более g_____ у мм во избежание

выкрашивания наплавленной кромки.

Твердый сплав можно наплавлять на предварительно подогре­ваемую деталь до темпеРатУры 500—750° С. Подогрев предупреждает коробление детали и улучшает качество наплавки. Наплавку ведут в нижнем положении. Для лучшего сплавления наплавляемого слоя с основным металлом в качестве флюса применяют прокален­ную буру.

После наплавки обязательно медленное охлаждение для пред­отвращения появления трещин в наплавленном слое.

Для наплавки бурового инструмента в нефтяной промышленности используют стержни ТЗ, представляющие собой стальную трубку размером б X 0,5 мм, заполненную крупкой из карбидов вольфрама. При наплавке стержнями ТЗ в наплавленном металле содержится 15% железа и 85% карбидов вольфрама, обеспечивающих высокую твердость и износоустойчивость наплавленного слоя. Карбиды воль­фрама вкраплены в железо в виде зерен.

Для механизации наплавки однотипных деталей применяют спе­циальные станки. Например, для газопламенной наплавки износо­стойких сплавов на режущую кромку лемехов применяется станок