Исследования наплавок цветными металлами проводили на ва­лах из стали СтЗ (0,15% С; <тв = 40,7 кгс/мм2; ат = 20,7 кгс/мм2).

Валы наплавляли латунью и бронзами различных марок, а также медью (табл. 62).

При ацетилено-кислородной наплавке валов латунью исполь­зовали процесс, при котором основной металл не расплавляется (процесс пайки-сварки). Присадочный металл нагревали до рас­плавления. Перед наплавкой образец равномерно подогревали двумя горелками до температуры 400° С. После подогрева образец наплавляли. Часть образцов после наплавки подвергали отжигу в газовой печи при температуре 750° С с выдержкой в течение 5 ч. Охлаждали образцы сначала в печи (до 200° С), а затем на воздухе.

При наплавке бронзы на валы применяли технологию, при ко­торой происходит расплавление основного и присадочного метал­лов. Алюминиевые бронзы наплавляли вольфрамовым электродом диаметром 4 мм в среде аргона на переменном токе, а оловянистую бронзу — на постоянном. Сила тока 350 А.

Наплавку валов цветными металлами вели в три последова­тельных слоя (до высоты наплавки 12 мм) с последующей механи­ческой обработкой. Часть образцов, наплавленных бронзой, под­вергали отжигу при температуре 750° С в течение 5 ч. Структура

наплавленной бронзы состоит из а-твердого раствора алюминия в меди, мелких включений эвтектоида (a f у) и части нераспав - шейся высокотемпературной (3-фазы.

В наплавленном металле бронзы 1 и бронзы 2 наблюдали желе­зосодержащую фазу, а после отжига частичный распад эвтектоида и р-фазы.

Наплавленные валы испытывали в различных состояниях: непосредственно после наплавки, после наплавки и отжига с по­верхностным упрочнением обкаткой роликом или чеканкой вибри­рующим роликом. Для упрочнения применяли приспособление с вибрирующим роликом (конструкции ЦНИИТМАШа) [7], в ко­тором для нанесения ударов по ролику применяли пневматический молоток.

Режим наклепа при упрочнении валов: частота ударов в ми­нуту — 1000; число проходов — один; подача s = 2,3 мм/об; диаметр ролика 80 мм; контурный радиус ролика 30 мм; глубина наклепанного слоя — около 6 мм. Упрочнению подвергали на­плавленный слой и прилегающий к зоне наплавки слой основного металла па длину 100—200 мм.

Валы обкатывали также однороликовым приспособлением по режиму: давление на ролик 2000 кгс; продольная подача суппорта при обкатке 0,3 мм/об; проход — один; окружная скорость враще­ния вала 26 м/мин, диаметр ролика 80 мм; профильный радиус ро­лика 10 мм.

Зона обкатки охватывала наплавленный слой и прилегающие к нему участки металла (100—120 мм) с каждой стороны наплавки. Валы после поверхностного наклепа (чеканкой или обкаткой) последующей механической обработке не подвергали.

Предел выносливости валов после наплавки оказался значи­тельно сниженным, и особенно резко для валов, наплавленных оловянистой бронзой или латунью. Относительно меньшее сниже­ние предела выносливости вызвали наплавки алюминиевыми бронзами (см. табл. 62).

В усталостном изломе наплавленных латунью валов наблю­далось межкристаллическое проникновение цветного металла в сталь на глубину 7 мм от поверхности вала (что видно на разре­зах невооруженным глазом). Развитие очагов усталости начиналось от включения цветного металла в сталь. Отпуск не повышал проч­ности всех исследованных наплавленных валов.

Более резкое снижение прочности валов, наплавленных брон­зой 3, по сравнению с наплавкой алюминиевыми бронзами 1 и 2 объясняется наличием микротрещин в наплавленном слое бронзы, значительной глубиной межкристаллического проникновения бронзы в сталь (до 5 мм), образованием пустот в межкристалличе­ских прослойках стали, а также более низкой прочностью наплав­ленной бронзы (ов = 22-Т-25 кгс/мм2). Низкая прочность валов, наплавленных медью, объясняется наличием микротрещин в на­

плавленном слое меди, а также низкой прочностью наплавленного слоя меди (ап = 1 5-і-20 кгс/мм2).

Причинами понижения прочности валов в результате наплавок являются неблагоприятное проявление остаточных напряжений, неблагоприятное структуриое состояние наплавленного металла, а также межкристаллитное проникновение цветного металла в сталь, что вызывало неоднородность в поверхностных слоях вала.

Как следует из результатов, опубликованных в документах МИС, наплавки вольфрамовыми электродами, в нейтральной атмосфере, долевыми проходами, а также напылением позволяют снизить потерю сопротивления усталости и даже достигнуть не­которого повышения пределов выносливости по сравнению с их значениями для валов до наплавок.