3. Вибродуговая наплавка. Сущность способа, материалы, оборудование и выбор режимов. Применение вибродуговой наплавки при восстановлении деталей машин.

Вибродуговая наплавка — разновидность автоматической электродуговой наплавки. Она ведется колеблющимся электро­дом, что дает возможность наплавлять металл при низком напряжении источника тока. Благодаря этому образуется мини­мально возможная сварочная ванна, мелкокапельный переход металла с электрода на деталь. При вибродуговой наплавке получается достаточно хорошее сплавление основного металла с электродным, небольшой нагрев детали и малая по глубине зона термического влияния. Наиболее широкое применение получила вибродуговая наплавка в среде охлаждающей жид­кости.

Принципиальная схема установки для вибродуговой наплавки в среде жидкости показана на рисинке 1. К установленной в станок изношенной детали с помощью роликов по направ­ляющему мундштуку подается проволока, которая сматы­вается с барабана. Одновременно с подачей проволоки от вибратора электроду сообщается колебательное движение частотой 50-100 Гц. Установка вибратора позволяет уменьшить мощность дуги, не уменьшая стабильности процесса. От источ­ника постоянного тока через ролики и мундштук к электроду подводится плюс, а к детали через шпиндель станка - минус.

Рис. 1. Схема установки для вибродуговой наплавки в струе жидкости: 1—индуктивность, 2—генератор, 3—трубопровод, 4 — подающие ролики, 5 — барабан для электродной проволоки, 6 — вибратор, 7 — пружины, 8 — шестеренный насос, 9 — бак-отстойник, 10 — деталь с наплавленным слоем, 11 — зона наплавки, 12 — мундштук

В зону наплавки по трубопроводу непрерывной струей подается жидкость. С детали жидкость стекает в поддон станка, откуда попадает в бак отстойник и далее насосом по трубо­проводам снова подается к детали.

Вибродуговым способом могут наплавляться цилиндрические поверхности диаметром от 15 мм и выше, поверхности изношен­ных отверстий, подвижных и неподвижных соединений; поверх­ности под обоймы шариковых и роликовых подшипников; шейки валов, работающих в подшипниках скольжения, не испыты­вающие ударной нагрузки; шейки в местах прессовых посадок. Вибродуговая наплавка нежелательна для профильных по­верхностей в виде резьб, мелких шлиц и т. д. Вибродуговую наплавку можно производить также под слоем флюса и в среде защитного газа.

Способ вибродуговой наплавки и сварки различных мате­риалов в потоке воздуха применяют при восстановлении чугун­ных деталей. Деталь наплавляют с помощью автоматической вибродуговой головки, а для получения плотных и легко обрабатываемых слоев в зону сварки подают атмосферный воздух. С увеличением подачи воздуха наружная пористость наплав­ляемого металла уменьшается. Наименьшая пористость полу­чается при расходе воздуха свыше 1600 - 2000 л/ч.

Наплавленный металл обладает невысокой твердостью, что позволяет производить токарную обработку слоя обычным ин­струментом. Для наплавки используют установку, состоящую из токарного станка, источника тока (три выпрямителя ВСГ-ЗА) и автоматической вибродуговой головки.

При наплавке в среде углекислого газа сварочная дуга и расплавленный металл защищаются от вредного влияния возду­ха струей углекислого газа, специально подаваемого в зону сварки. Электродная проволока из кассеты непрерыв­но подается в зону сварки с заданной скоростью. Ток к прово­локе подводится с помощью мундштука и наконечника, расположенного внутри газовой горелки, которая подает за­щитный газ в зону сварки.

Рис. 2. Схема процесса наплавки в среде углекислого газа: 1 — горелка, 2 — электродная проволока, 3 — мундштук, 4 — наконечник, 5 — сопло горелки,6 — основной металл, 7 — свароч­ная дуга, 8 — сварочная ванна, 9 — шов

Электродная проволока плавится под действием теплоты дуги; электродный металл переходит в сварочную ванну и смешивается с расплавленным основным металлом. В резуль­тате сплавления электродного и основного металлов образуется наплавленный валик, прочно соединенный с основным металлом.

При наплавке углекислый газ из баллона (рисунок 2) прохо­дит через подогреватель газа, осушитель, редуктор и расходо­мер (ротаметр). При выходе из баллона углекислый газ расширяется и температура его резко падает. Чтобы исключить резкое охлаждение газа и замерзание содержащейся в угле­кислом газе влаги, его сразу после выхода из баллона пропуска­ют через подогреватель. Затем углекислый газ попадает в осушитель, представляющий собой цилиндр, заполненный ве­ществом, которое поглощает влагу из углекислого газа (силикагель, обезвоженный медный купорос или хлористый кальций).

Сущность процесса электроконтактной приварки стальной ленты заключается в приварке к поверхности деталей стальной ленты мощными импульсами электрического тока. В сварочной точке под действием импульса тока расплавляются металлы присадочного материала и детали. Присадочный материал (стальная лента) расплавляется не по всей толщине, а лишь в тонком поверхностном слое, в зоне контакта с деталью. Слой приваривают ко всей изношенной поверхности регулируемыми импульсами тока при вращательном движении детали со ско­ростью, пропорциональной частоте импульсов, и поступательном перемещении сварочной головки. Схема процесса приварки ленты приведена на рисунке 3.

Технологический процесс целесо­образно применять при восстановлении шеек валов под под­шипники качения, посадочных отверстий стаканов подшипников и других деталей при износе до 0,4 мм.

Изношенную поверхность предварительно шлифуют, удаляя слой металла толщиной 0,15 - 0,2 мм. После этого деталь подают на установку. Накладывают на подготовленную повер­хность мерный отрезок стальной ленты толщиной 0,4 - 0,8 мм (в зависимости от величины износа), который прижимают сварочными роликами установки. Материал ленты — средне- и высокоуглеродистые стали марок 45, 50, 65Г и др.

Импульсами тока прихватывают ленту в нескольких местах. Перемещая роли­ки в крайнее положение, переключают установку на рабочий режим и приваривают ленту.

Рис. 3. Схема процесса электрокон­тактной приварки стальной ленты: 1 — центры, 2 — восстанавливаемая де­таль, 3 — ролики, 4 — лента, 5 — транс­форматор, 6 — прерыватель тока

Процесс ведут при подаче жидкости (воды), которая охлаж­дает ролики сварочной головки и одновременно эффективно отводит теплоту от зоны приварки. При этом твердость восста­навливаемой поверхности увеличивается до HRC.55 и более. Этим достигается совмещение технологий нанесения покрытия и термической обработки. Последующую механическую обработ­ку после приварки ленты производят на кругло-шлифовальных станках.

Использование электроконтактной приварки стальной ленты взамен вибродуговой наплавки позволяет повысить производи­тельность восстановления деталей в 2,5 раза, снизить расход присадочных материалов в 4 - 5 раз, трудоемкость работ в 2,5 раза и повысить ресурс детали до уровня новой.

Электро-контактную приварку стальной проволоки применяют преимущественно для восстановления резьбы. Проволоку подают во впадину изношенной резьбы и прижимают контактным роли­ком. После включения тока ее приваривают. Диаметр проволоки подбирают с таким расчетом, чтобы после ее приварки и осадки металл заполнил впадину между витками восстанавливаемой резьбы и при этом оставался припуск на механическую обработ­ку. Наилучшие результаты получаются в том случае, если диаметр присадочной проволоки равен шагу резьбы или больше его на 5 - 10%.