В качестве сварочных материалов применяются присадочные проволоки Св-0Х18Н9, Св-02Х19Н9, Св-06Х19Н10Т и другие из нержавеющих сталей, аргон первого состава и лантанирован­ные вольфрамовые электроды.

Наплавку можно производить как с колебаниями плазменной головки, так и без колебаний.

Для получения качественного соединения аустенитного ме­талла наплавки с перлитным основным металлом поверхность последнего следует тщательно очищать от окислов, ржавчины и других загрязнений механическим путем или химической очисткой в травильных ваннах. Оптимальный сварочный режим подбирался путем наплавки отдельных валиков на пластины из малоуглеро­дистых и низколегированных сталей различных толщин с после­дующим изготовлением макрошлифов для определения качества соединения наплавленного металла с основным и глубины его проплавления. Оптимальные режимы наплавки малоуглеродистых и низколегированных сталей плазменной струей с токоведущей аустенитной проволокой 0 2 мм приведены в табл. 19.

Уменьшая длительность контактирования твердой и жидкой фаз, температуру перегрева наплавляемого металла и длитель­ность пребывания соединения в интервале температур 425° С — температура затвердевания металла наплавки, можно управлять диффузионными процессами на границе сплавления [11].

Достаточно хорошее формирование наплавленного металла и хорошее соединение его с основным металлом обеспечивается при наплавке плазменной струей на режимах, приведенных в табл. 19. При этом основные размеры соединения (рис. 57) можно с доста­точной для практики точностью определить из известных соотно­шений [76]:

05 Ю I I to •— О 05

0 05 1 I •— 00 to

05 М 00 О) I I I I Ю м СО О 05 м

Толщина стали в мм

4^ СП | 4^ СО СП

4*. СЛ | СЛ

Диаметр вольфрамового элек­трода в мм

г

Режимы наплавки нержавеющих сталей на малоуглеродистые и низколегированные стали плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой

>  з с S t3

ф 2

О W и п Ю X о а за и> а і

3 0

^•1	05	СЛ			05	сл
0 1	0 1	0 1	150	0 1	о	0 1
<П	^.1	<75		00	-vl	05
о	О	О		О	о	о

СО ь - ь - 05 | О м м V] ч ^ со

V— СЛ О СЛ СП о ________

СП о

4І. 4*. 4ik OOOOOONDG5

		СП		4*	4^	СП
1	СО 1	0 1	50	1	СО 1	0 1
	4^			4^	4^	4^
05	-vl	со		05		СО

00 00 00 00 00 00 00 00

СО - vj 05 о о о ^ I - II I ю — ° О 0 S ООО

СЛСЛСЛСЛСЛСЛСЛСЛ

сосооооососооооо

о со о о

СЛСЛСЛСЛСЛСЛСЛСЛ оооооооо

00 00 I о 00 00 |

00 00 00 00 00 00 00 00

юмюююююю оооооооо оооооооо

Напряжение на дуге между вольфрамовым электродом и каналом иэ в й

Напряжение на дуге между вольфрамовым электродом и проволокой иэ в в

Ток между вольфрамовым элек­тродом и каналом сопла Iэ в с

Расстояние от торца воль­фрамового электрода до проволоки hi

Диаметр присадочной проволоки в мм

Частота колебаний головки со в кол/мин

Ток в присадочной проволоке /„ в а

Расстояние от проволоки до поверхности изделия hi

Скорость подачи приса­дочной проволоки э

Угол наклона головки а в град

Скорость наплавки v

в канале t>„

в сопле v„

Амплитуда колебаний А в мм

а

to to to ю

ООООСЛ^ЬОО

р ____ tin_ On ~h Із. к)

н ~ 36007Ок ’

где GH — вес наплавленного металла в единицу времени в г/сек; у — удельный вес наплавленного металла в г/см3; ан — коэффициент наплавки в г/а-ч;

FH — площадь сечения наплавленного металла в см2.

где В

Рис. 57. Расчетная форма сечения на­плавленного слоя

В свою очередь, площадь поперечного сечения металла наплавки при наплавке с колебаниями плазменной головки в первом при­ближении можно выразить через геометрические пара­метры наплавки:

(72)

FH = BhH,

ширина наплавлен­ного валика в см; hH — высота наплавлен­ного валика в см. При наплавке плазменной струей с токоведущей приса­дочной проволокой и коле­баниями плазменной головки ширина наплавленного валика зависит от амплитуды колебания и может быть выражена следующим образом:

В = А + Аи (73)

где А — амплитуда колебания горелки в см;

Ах — превышение ширины наплавленного валика относительно амплитуды колебания горелки в см.

При наплавке нержавеющих аустенитных сталей на малоугле­родистые плазменной струей с токоведущей присадочной проволо­кой Аг — 0,4 см.

Высота наплавленного валика определится из соотношения:

Р (In ~Ь А?, к)

(74)

" — 3600Vy„ ’

FH — {А + A j) hH,

откуда

(75)

у. ____ &н(1п-$г h, к)

« ЗбООртя (А + АД ‘

Глубину проплавления основного металла (hnp) в первом при­ближении можно также определить из соотношений, определяю­щих площадь проплавления основного металла [76]:

F = л пр —

F пр Bhnp;

Vn, г У$п

= UT)

где q — эффективная мощность плазменной струи в кал/сек-, у — удельный вес основного металла в г/см8;

Snjt — теплосодержание основного металла, включая скрытую теплоту плавления, в кал! г; v„. г — результирующая скорость перемещения плазменной го­ловки в см/сек;

Ці — термический к. п. д. процесса проплавления основного металла. Определяется графически, как функция безраз­мерного критерия е3 по графику, приведенному в [79].

Ч = - Згтг, (78)

где a — коэффициент температуропроводности в см21сек.

Термический коэффициент % также может быть определен [76] по уравнению

Л* = 0,12^83. (79)

Подставляя в (75) значение В из (73), получаем уравнение для определения глубины проплавления основного металла

и - ________ ЯЦі______________________ /ЯГА

пр~ w*.«ySm(4 + ^) • ^

Результирующую, скорость перемещения плазменной головки по наплавляемой поверхности vn. г можно определить по правилу сложения скоростей. Она будет являться диагональю параллело­грамма, одна сторона которого — скорость наплавки vH, т. е. ско­рость перемещения автомата вдоль оси наплавляемого валика, другая — линейная скорость поперечного перемещения плазмен­ной головки vn, зависящая от амплитуды и частоты колебания плазменной головки. Так как угол между продольным и попереч­ным перемещением плазменной головки можно считать равным 90°, то результирующую скорость перемещения плазменной головки по наплавляемой поверхности можно определить из выражения

v

п. г

= Vvl+ vl (81)

Скорость поперечного перемещения плазменной головки можно определить из выражения

2 Аа /ОГ1Ч

vn — “gg - > (82)

где А — амплитуда колебаний плазменной головки в см;

со — частота колебаний плазменной головки в кол/сек. '

П р и м е р. На лист малоуглеродистой стали 6 = 15 мм нужно произвести однослойную наплавку нержавеющей стали плазмен­ной струей с токоведущей присадочной проволокой. Определить основные геометрические параметры наплавленного соединения. Для малоуглеродистых сталей ySnJl = 2500 кал! смъ — теплосодер­жание единицы объема расплавленного металла, включая скры­тую теплоту плавления, а — 0,1 смъ! сек. Параметры режима

наплавки выбираем по табл. 19: /„ = 180 a; U3.n = 50 в; /э. к =

= 18 a; Ua, K = 9 в; А — 2,4 см; со = 36 кол! мин; vH —

— 0,19 см! сек.

Согласно проведенным исследованиям для данного режима наплавки ан = 35 г! а-ч. Ширину наплавляемого валика опре­деляем по [73]:

В = 2,4 + 0,4 = 2,8 см.

Высоту валика определяем из (75)

. 35 (180+18) Л .с

н~ 3600-7,9-0,19-2,8 —см"

Для определения глубины проплавления основного металла нужно определить термический к. п. д. проплавления основного металла. Из (81) определяем

vn, s = 0,192 + 2,882 = 2,89 (см/сек).

Приняв эффективный к. п. д. процесса нагрева изделия при наплавке плазменной струей ци равным 0,35 [13], определим эффективную мощность дуги

q — 0,24 (180-50+ 18-9)0,35 = 769,6 (калісек).

Из (78) определяем е3:

769,6-2,89 _оо 0,12-2500 ~ 0 '

Зная величину безразмерного критерия е3, можно определить термический к. п. д. процесса проплавления основного металла. Определим его по (79)

% = 0,12 УШ = 0,37.

Зная yt и vn, г, из (80) можно определить глубину проплавления основного металла

, 769,6-0,37

Кр — 2,89-2500-2,8 “ ’ СМ"

Аналогично можно также решить и обратную задачу: задавшись допустимой глубиной проплавления основного металла, опре­деляют необходимые для этого параметры режима наплавки.

.Увеличением амплитуды и частоты колебаний головки можно уменьшить погонную энергию наплавки, количество тепла, при­ходящееся на единицу наплавляемой поверхности, и, следова­тельно, уменьшить глубину проплавления основного металла и высоту наплавляемого слоя, даже не изменяя другие параметры наплавки.

При подготовке изделия под наплавку плазменной струей с то­коведущей присадочной проволокой следует. тщательно проверить его электрическую изоляцию, так как нарушение изоляции может привести к увеличению глубины проплавления основного металла из-за возможного появления электрического тока между вольфра­мовым электродом и наплавляемым изделием.

При использовании для плазменной наплавки рассматриваемого в данной работе механизма колебаний головки глубина проплавле­ния основного металла на краях валика (по поперечному сечению) несколько больше, чем в средней части. Это объясняется тем, что в момент изменения направления движения головки в «мертвой точке» происходит ее остановка. Следовательно, количество терла, вводимого в основной’ металл, в этом месте будет больше, чем в средней части наплавляемого валика. Чем больше люфты в сопря­гающихся деталях механизма колебаний, тем продолжительнее остановка головки в точке изменения направления ее движения, а следовательно, больше глубина проплавления основного ме­талла. Поэтому при использовании данного механизма колебаний для обеспечения более равномерного проплавления основного металла по всему сечению наплавки люфты сопрягающихся дета­лей необходимо свести к минимуму. Чем больше частота колебаний плазменной головки, тем более равномерна глубина проплавления основного металла. Это объясняется тем, что с увеличением частоты колебаний головки уменьшается время ее задержки в крайних точках.

Для обеспечения нужной глубины проплавления основного металла необходимо учитывать все эти факторы.