книги из ГПНТБ / Наплавка металлов карманный справочник рабочего
..pdfУнифицированное оборудование для внбродуговой наплавки пока не выпускается. На предприятиях при меняются автоматы (внбродуговые головки) самых разнообразных конструкций.
Технические данные наиболее часто применяемых вибродуговых головок приведены в табл. 51.
Для вращения детален н перемещения сварочных головок при наплавке цилиндрических поверхностен и поверхностей шлицевых валиков используются токар ные н токарно-револьверные станки с числом оборо тов 0,5—20 в минуту с перепадом па смежных ступе нях не более 20—30%. У станков средних размеров, например токарных, с высотой центров 200, 240 н 300 мм при использовании их для внбродуговой на плавки необходимо устанавливать редуктор для по
нижения |
числа оборотов |
шпинделя в 30—40 |
раз по |
|||
сравнению с числом оборотов двигателя. |
Кроме |
того, |
||||
на станке должен быть установлен насос |
для |
подачи |
||||
охлаждающей |
жидкости |
производительностью |
6— |
|||
10 л!мин |
и бачок для раствора емкостью около |
100 л. |
||||
Раствор |
для |
охлаждения |
нужно хорошо |
фильтровать |
||
и предохранять от попадания в него масла. |
|
|
|
НАПЛАВКА ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ
Данный метод основан на использовании порошковой электродной проволоки, в состав которой, наряду с легирующими элементами, введены защитные газо- и шлакообразующие вещества в количестве 10—12% от веса проволоки.
При плавлении такой проволоки легирующие элемен ты шихты и металл оболочки переходят в шов, образуя наплавленный металл, а шлакообразующие и газообра зующие компоненты защищают расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха. Наплавлен ный валик оказывается покрытым тонким слоем шла ка, достаточным для защиты от вредного воздействия воздуха и в то же время не требующим удаления при многослойной наплавке.
Этот способ выгодно отличается от механизирован ных способов наплавки под слоем флюса и среде угле кислого газа тем, что отпадает необходимость в до полнительной защите сварочной ванны.
100
|
|
51. Техническая характеристика вибродуговых головок |
|
|
||||
|
Параметры |
ВНИИАТ |
ЧТЗ |
Челябинск |
КУМА-5 |
УПИ ВГ-5 |
УПИ ВГ-7 |
|
|
УАНЖ-5 |
АРЗ и ЧПИ |
||||||
Диаметр |
электродной |
проволоки |
До 2,2 |
До 3,0 |
0,5 |
—2,5 |
До 3 |
До 3 |
в м м |
...................................................... |
1,2—2,0 |
||||||
Скорость подачи электродной про |
12,5—22 |
15,2—24 |
3,3 |
—50 |
8,7 —42,7 |
10—34,5 |
||
волоки |
в м м } с е к ........................ |
12,5—22 |
Изменение скорости подачи элек
тродной |
проволоки |
. . . . |
|||
Амплитуды |
вибрации |
электрода в |
|||
м м ..................................................... |
|
|
|
|
|
Принцип |
действия |
вибратора |
|
||
Частота |
вибрации |
в пер/сек |
. |
Сменой |
Сменой |
Смени ыми |
Сменными |
Сменными |
шестернями |
ведущих |
ведущих |
шестерня |
шестерня |
|
|
роликов |
роликов |
ми |
ми (14 |
|
|
(7 шт.) |
(5 шт.) |
|
ступеней) |
|
|
|
- |
- |
- |
1 ,4— 1.6 |
1,65—3,25 |
Электрог. агнитиый |
Механи |
Круговое |
Механн ческнй |
||
|
|
ческий |
движение |
|
|
|
|
(эксцент- |
конца |
|
|
|
|
рнк) |
электрода |
|
|
50 |
50 |
46,7 |
— |
21,2 —105 |
— |
В качестве шлако- и газообразующмх компонентов обычно используют мрамор, рутил (титановая руда) и плавиковый шпат. Порошковые проволоки с внутренней защитой для автоматической и полуавтоматической на плавки могут изготовляться диаметром 1,6; 2,0; 2,5; 2,8 и 3,0 мм. При этом применяется та же методика расчета состава и то же самое оборудование, что и при изготовлении порошковых проволок для сварки и наплапкн п среде углекислого газа и под слоем флюса.
Назначение порошковых проволок некоторых марок, а также химический состав и свойства наплавленного ими металла приведены в табл. 52.
Для наплавки порошковой проволокой с внутренней защитой Институтом электросварки им. Е. О. Патона выпускается специальный полуавтомат А-765, который отличается от полуавтомата А-537 только тем, что не имеет системы подвода защитного газа и оборудован двумя парами подающих роликов, расположенных по следовательно.
Техническая характеристика полуавтомата А-765
Сварочный |
ток в а ..................................................... |
Дцаметр порошковой проволоки в мм . . . . |
|
Скорость подачи проволоки в Л/ч ........................... |
|
Габаритные |
размеры (со шкафом управления) в мм |
длина |
..................................................... ...... . . |
ш и р и н а .........................................................................
высота .........................................................................
Вес в к г ................................................................................
. .До 600
. . |
1. 6— |
. . |
3.5 |
58— |
|
|
582 |
. |
760 |
. . |
500 |
. . |
550 |
. . |
60 |
Для наплавки порошковой проволокой с внутренней защитой можно использовать большинство автоматов и полуавтоматов, предназначенных для сварки и наплав ки сплошными электродными проволоками под флюсом или в среде защитных газов.
Для питания постоянным током используют источ ники с жесткой внешней характеристикой. Наиболее хорошо зарекомендовал себя преобразователь ПСГ-500 и выпрямители ВС-400 и ВС-600. Ориентировочные ре жимы наплавки открытой дугой даны в приведенных ниже примерах.
Наплавку прессового инструмента и валков для го
рячей прокатки |
производят |
порошковой |
проволокой |
марки ПП-ЗХ4ВЗФ-0 с предварительным |
подогревом |
||
до 300—350°С |
(охлаждение |
замедленное в |
печи) на |
1 0 2
52. Порошковые -проволоки для наплавки открытой дугой
Химический состав в % (наплавленный металл)
Марка |
|
|
|
|
Мо |
|
|
Угле |
Хром |
Мар |
Воль |
Крем |
Вана- |
Титан |
|
род |
ганец |
фрам |
ний |
либ |
ДНЙ |
||
|
|
|
|
|
ден |
|
|
ПП-ЗХ4ВЗФ-0 0,27— |
4.0— |
0.1— |
3 ,0 - |
<0,6 |
|
0.3—0,6 |
|
0,32 |
5.5 |
0.5 |
4,5 |
|
|
|
|
Твердость на плавленного металла
после |
после |
на |
накле |
плавки |
па |
H R C |
|
40—46 |
|
Назначение
Наплавка деталей, работающих при повышенных тем пературах н больших удель ных нагрузках. Необходим пред варительный по догрев
ПП-У15Х12М-0 1,45— |
11,0- <0.6 |
<0,6 0,4— |
0,1 |
H R C |
H R C |
То же в условиях |
|
1.70 |
12,5 |
0,8 |
|
40—42 |
50-56 |
абразивного |
из |
|
|
|
|
|
|
носа и ударных |
|
|
|
|
|
|
|
нагрузок. |
При |
|
|
|
|
|
|
наплавке штам |
|
|
|
|
|
|
|
пов необходим |
предваритель ный подогрев
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 52 |
||
|
Химический состав в % (наплавленный металл) |
Твердость нап |
|
|
||||||||
|
лавленного |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
металла |
Назначение |
||
Марка |
Угле |
|
Мар |
Воль |
Крем |
Мо |
Вана- |
|
после |
после |
||
|
Хром |
Титан |
|
|
||||||||
|
род |
ганец |
фрам |
ний |
либ |
ДИЙ |
нап накле |
|
|
|||
|
|
ден |
|
лавки |
па |
|
|
|||||
ПП-У25Х17Т-0 2,2— |
16.0— |
0,4— |
|
0,4 — |
|
|
0,3—0,4 |
H R C |
H R C |
То же в услови |
||
|
2,6 |
18,0 |
0,6 |
|
0.6 |
|
|
|
40—44 |
50-52 |
ях интенсивного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
абразивного из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
носа и ударных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузок |
|
ПП -Г13-0 |
1.0— |
|
12-14 |
— |
0,3 |
— |
— |
— |
Н В |
Н В |
То же в условиях |
|
|
1.2 |
|
|
|
|
|
|
|
200—220 450—500 |
абразивного из |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
носа и |
сильных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ударных |
нагру |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зок |
|
ПП-ЗОХШГЮ-О 0,25— |
9—11 |
9—11 |
— |
<0,35 |
— |
— |
0,1—0,3 |
Н В |
— |
То же в условиях |
||
|
0,30 |
|
|
|
|
|
|
|
200—240 |
|
кавитационного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
износа |
|
П р и м е ч а н и е . |
Буква О в обозначении марки порошковой |
проволоки указывает, что данная порошко |
||||||||||
вая проволока предназначена для наплавки открытой дугой . |
|
|
|
|
|
постоянном токе обратной полярности. Режим наплавки выбирают в зависимости от размеров и формы детали
(табл. 53).
53. Примерные режимы наплавки порошковой проволокой открытой дугой прессового инструмента
Диаметр про |
Сила тока |
Напряже |
Скорость |
Шаг нап |
|
волоки в ММ |
|
в а |
ние на |
наплавки |
лавки в |
|
|
|
дуге в в |
в м/н |
мм/об |
2.0—2.5 |
250 |
—280 |
2 1 - 2 2 |
16—20 |
6—7 |
2,8—3,0 |
340 |
—360 |
22—23 |
25—30 |
6 - 7 |
Твердость наплавленного слоя составляет HRC 40— 46. Коэффициент наплавки электродной проволокой ПП-ЗХ4ВЗФ-0 диаметром 2,8 мм составляет:
при токе |
250—280 а ......................................... |
13 г/а-ч |
. |
340—360 а ......................................... |
15 г /а ч |
Относительный расход проволоки па 1кг наплавлен ного металла рапен при наплавке внутренних поверх ностей 1,20—1,25 кг, наружных — 1,29—1,32 кг.
Наплавку конусов и щек дробилок, крестовин и кон цов рельсов выполняют порошковой проволокой марки ПП-Г13-0 на постоянном токе обратной полярности. Режимы наплавки должны обеспечивать минимальный разогрев деталей. Примерные режимы приведены в табл. 54.
54. Примерные режимы наплавки открытой дугой стали типа Г13
Диаметр |
Сила тока |
Напряже |
Скорость |
Шаг на |
проволоки |
в а |
ние на ду |
наплавки |
плавки в |
в лш |
|
ге в в |
в м/п |
мм |
2,5 |
150—250 |
18—23 |
10— 15 |
5 |
2.8 |
220—350 |
20—25 |
15—2 0 |
5 |
3.0 |
300—500 |
22—28 |
25—30 |
6 |
Твердость |
наплавленного |
металла |
составляет |
||
НВ 220—200. Коэффициент |
наплавки |
при |
токе 250— |
||
300 а — 10 г/а-ч. Относительный расход проволоки |
на |
||||
1 кг наплавленного металла 1,30 кг. |
|
|
осу |
||
Наплавку штампов для холодной штамповки |
|||||
ществляют |
порошковой |
прово/юкой |
марки |
||
ПП-У15Х12Л\-0 q ппе^варптельным, |
^о-\ог(1свом |
до |
|||
|
|
|
|
|
щ |
300—450 °С на постоянном токе обратном полярности; режим выбирают по табл. 55 в зависимости от разме ров и формы штампа.
55. Режимы наплавки штампов открытой дугой
Диаметр |
Сила тока |
Напряже |
Скорость |
Шаг |
|
проволоки |
в а |
ние дуги |
наплавки |
наплавки |
|
|
В .lWf |
|
в а |
п м/н |
в мм |
2; |
2.0 |
2-10—250 |
26—2S |
16—20 |
4 |
2.5; 2.8 |
280—300 |
26—»28 |
25—30 |
4—6 |
|
2.8; 3.0 |
380—400 |
2 6 -2 8 |
4 0— 55 |
5—6 |
Твердость после наплавки составляет I/RC 50—56. Для облегчения механической обработки рекомендуется отжиг при температуре 550—600 °С, выдержка 2 ч. При этом твердость наплавленного слоя снижается до HRC 26—29. После механической обработки применя
ют закалку |
(от 920 °С) и |
отпуск |
(220 °С). |
При этом |
|||||
твердость |
наплавленного |
металла |
возрастает |
до |
|||||
HRC 60—62. Коэффициент наплавки для |
|
проволоки |
|||||||
диаметром |
2 |
мм |
составляет |
при |
токе |
240—250 |
а |
||
14 г/а-ч, при |
токе 280—300 а — 15 г/а-ч. |
Относитель |
|||||||
ный расход |
проволоки па |
1 кг |
наплавленного металла |
||||||
равен 1,25—1,30 |
кг. |
|
|
рабочего |
слоя |
на |
|||
Наплавку |
|
кавитационностойкого |
деталях гидромашин рекомендуется выполнять по рошковой проволокой марки ПП-ЗОХЮГЮТ-О на по стоянном токе обратной полярности. В зависимости от размеров и формы деталей выбирают один из режимов приведенных в табл. 56.
56. Режимы наплавки кавитационного сплава открытой дугой
Диаметр |
Сила тока |
Напряжение |
Скорость |
Шаг |
|
проволоки |
в а |
дуги в в |
наплавки |
наплавки |
|
в мм |
|
|
в м /ч |
в .к.и |
|
2.0 |
160—190 |
21—23 |
10—14 |
3 |
|
2,5 |
180—220 |
22—24 |
15 |
— 18 |
4 |
3,0 |
220—250 |
24 — 26 |
20 |
—25 |
5 |
После |
наплавки |
рекомендуется |
отжиг |
при 500— |
570°С для снятия напряжений. Наплавленный слой под дается механической обработке инструментом из твер-
106
дых сплавов и шлифованием. Коэффициент наплавки составляет 13—15 г/а-ч. Относительный расход про волоки на 1 кг наплавленного металла равен 1,30— 1,35 кг.
ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ НАПЛАВКА
Для изготовления биметаллических деталей и на плавки износостойких поверхностей на детали возмож но применение также электрошлаковой наплавки.
Сварочные флюсы и расплавленном состоянии яв ляются проводником электрического тока. Электриче
ское сопротивление их зависит от |
химического состава |
и температуры и обычно больше, |
чем сопротивление |
стали. Электрический ток, проходя через расплавлен ный шлак, нагревает его до температуры более 2000 °С. Это и является источником тепла для плавления ос новного и присадочного металла.
Этот способ позволяет достичь наибольшей произво дительности по сравнению со всеми известными спосо бами наплавки. Коэффициент наплавки составляет
18—30 |
г/а ■ч. |
Процесс выполняется за |
один |
проход, |
|
следовательно, |
отпадает |
необходимость |
в |
зачистке |
|
швов, |
которая |
необходима |
при многослойной наплавке, |
иисключаются шлаковые включения.
Электрошлаковым способом можно получить на
плавленный слой любого заданного химического соста ва на плоских деталях, а также па телах вращения. Характерной особенностью электрошлаковой наплавки является гладкая ровная поверхность, позволяющая использовать детали без последующей механической обработки.
Электрошлаковая наплавка чаще всего выполняется при вертикальном положении детали с принудительным формированием поверхности различными водоохлаж даемыми формами, например медными, керамическими, графитовыми, охватывающими всю наплавляемую по верхность или перемещающимися вдоль детали по ме рс наплавки (ползуны).
На фиг. 22 показаны схемы наплавки плоской, ци линдрической и конической поверхностей детали. На наплавляемую деталь 1 устанавливают форму-кокиль 3. 'Зазор между деталью и подвижной частью кокиля определяет толщину наплавляемого слоя 2. Перед началом наплавки в зазор насыпают слой флюса и че рез мундштук 5 в зону наплавки подают электродную проволоку 4 необходимого состава.
Ю7
Начинают наплавку, а также заканчивают на спе циальных технологических планках, которые затем уда ляют с детали. Вначале, пока процесс еще не устано вился, наплавленный слон может быть недостаточного
Фиг. 22. Схема электрошлаковой наплавки: |
|
|||
а — плоской, |
б — цилиндрической, в — конической |
по |
||
верхности: |
/ — наплавляемая деталь, |
2 — наплавленный |
||
слой, 3 — форма-кокиль, |
4 — электрод. |
5 — токоподводя |
||
|
щий |
мундштук. |
|
|
качества, эта часть шва и остается на начальной план ке, в конце шва планка применяется для выведения усадочной раковины.
В первый момент между электродной проволокой и начальной планкой возбуждается дуга, которая рас плавляет засыпанный в зазор флюс. Как только обра
зуется шлаковая |
ванна, дуга |
гаснет |
и |
ток начинает |
|
протекать через |
расплавленный шлак. |
Расход флюса |
|||
в 15—20 раз |
меньше, чем при электродуговой наплавке |
||||
под флюсом. |
Подача флюса |
необходима |
только для |
компенсации расхода его на образование шлаковой корки. А эта корка при электрошлаковом процессе имеет толщину всего 1—1,5 мм.
Подача электродной проволоки и медных ползунов осуществляется специальным сварочным аппаратом. По мере заполнения зазора наплавленным металлом аппарат перемещается вверх по детали. В результате теплоотвода в деталь и медные ползуны сварочная ванна охлаждается и затвердевает, образуя наплав
ленный |
слой. |
объеме шлаковой ванны возможно |
При |
небольшом |
|
ее закипание. При |
этом снижается электропроводность^ |
уменьшается ток, в результате чего возможно несплавленме электродного металла с основным. Поэтому при электрошлаковой наплавке глубина шлаковой ванны должна быть не меньше 20—30 мм.
Институтом электросварки им. Е. О. Патона раз работано несколько аппаратов для электрошлаковой сварки и наплавки, например, перемещающиеся по рельсам аппараты А-372, А-535, А-433М и непосред ственно по детали А-306, А-350.
Техническая |
характеристика |
аппарата типа А372Р для электро- |
||||||||
|
|
|
|
шлаковой |
сварки |
и наплавки |
|
|||
Тип |
а п п а р а т а ......................................................... |
|
|
|
|
|
Рельсовый |
|||
Род |
тока |
электродной.............................................................................проволоки |
в |
|
Переменный |
|||||
Диаметр |
« ч , и . . . |
3 |
||||||||
Количество |
электродных проволок |
........................... |
До |
До 3 |
||||||
Сварочный ток на электроде в а |
........................... |
|
1000 |
|||||||
Напряжение на электродах в в |
........................... |
|
|
4 0—56 |
||||||
Скорость |
подачи |
электродов |
в |
м \ ч .................. |
|
100—500 |
||||
Скорость возвратно-поступательного движения |
|
|||||||||
электродов в м , ' ч .......................................... |
|
|
|
|
21—60 |
|||||
Скорость |
сварки (наплавки)— вертикальное пе |
|
||||||||
ремещение в м ' н .......................................... |
|
|
|
|
36—50 |
|||||
Емкость одной кассеты для проволоки |
в кг. . |
135 |
||||||||
Расход воды на |
охлаждение |
ползунов |
в л}мин |
25—30 |
||||||
Ход электродов при возвратно-поступательном |
0—250 |
|||||||||
движении |
в м м ............................................................ |
. |
|
|
|
|
||||
Источник |
питания |
|
|
.....................Трансформатор |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТШС-1000-3 |
|
Отсутствие |
электрической |
дуги, |
наличие |
активного |
||||||
сопротивления, |
шунтирующего |
промежуток, |
опреде |
ляет несколько иные требования к источникам питания электрошлакового процесса. Отличительной особен ностью электрошлакового процесса является его вы сокая устойчивость при очень низкой плотности тока от 0,1 а!мм2.
Применение постоянного тока для питания электро шлакового процесса практически нецелесообразно. Наи лучшие условия могут быть получены при питании от трансформаторов с жесткими характеристиками. Такие трансформаторы к тому же обладают меньшим весом при более высоком к. п. д. В Институте электросварки им. Е. О. Патона созданы специальные трехфазные трансформаторы— ТШС-1000-3 и др.
'При электрошлаковой наплавке в качестве приса дочного материала возможно применение сварочных проволок (одной или нескольких), которые, кроме по дачи их в ванну, могут получать возвратно-поступа- тгдьное движение, а также электродные ленты, пластн-
109