Методы восстановления деталей

   Величина тока  устанавливается в зависимости  от диаметра электрода. Для сварки  стали в нижнем положении необходимую  величину тока можно выбрать  по данным табл. 5. При сварке  вертикальных и потолочных швов  величина сварочного тока принимается  на 10—20% меньше, чем при сварке  в нижнем положении. Диаметр электрода  при наплавке подбирают в зависимости  от толщины наплавляемого слоя. Величину тока принимают в  зависимости от выбранного диаметра  электрода примерно такую же, как и при сварке, ближе к  нижнему значению. Наплавку следует  вести короткой дугой с перекрытием  соседних валиков на 30—50%, причем  электрод должен быть наклонен  под углом 15—20° к вертикали  по направлению движения. Наплавку  рекомендуется проводить, сочетая  перемещение электрода в направлении  наплавки с поперечным колебанием  его таким образом, чтобы ширина  валика равнялась примерно 2,5 диаметра  электрода. Толщина наплавленного  слоя получается равной примерно 0,7 йв. Устойчивое горение дуги  при сварке (наплавке) металлическим  электродом происходит при напряжении 18—28 В, а угольным или графитовым  — при 30— 35 В.

   Зачистка сварных  швов и наплавленных поверхностей  производится металлическими щетками  с целью удаления с их поверхностей  шлака и металлической брызги.

   Оборудование для  сварки и наплавки. В качестве  источников питания электроэнергией  при ведении дуговой сварки  и наплавки применяют сварочные  трансформаторы переменного тока, преобразователи и выпрямители  постоянного тока. Наибольшее распространение  получили сварочные трансформаторы  типов ТС-120, ТС-300, ТС-500, ТСК-300, ТСК-500 (число обозначает величину номинального  сварочного тока).

   Сварочный преобразователь  представляет собой агрегат, состоящий  из сварочного генератора постоянного  тока и двигателя, вращающего  генератор. Наибольшее распространение  имеют преобразователи типов  ПСО-120, ПСО-300, ПСО-500, ПСО-800.   Для  ручной дуговой сварки (наплавки) в последнее время применяют  выпрямители ВСС-120-4, ВСС-300-3 (селеновые), ВКС-120, ВКС-300, ВКС-500 (кремниевые).

   Автоматическая дуговая  наплавка под флюсом — это  дуговая наплавка, при которой  дуга горит под слоем сварочного  флюса, а подача плавящегося электрода  и перемещение дуги вдоль наплавляемой  поверхности детали механизированы.   Автоматическая дуговая наплавка  под слоем флюса впервые создана  в институте электросварки имени  Е. О. Патона. Она применяется для  восстановления поверхности деталей  диаметром более 50 мм и плоских деталей с величиной износа от 1 до 15 мм. Детали с большой величиной износа наплавляют в несколько слоев. Для наплавки используют переоборудованные токарно-вин-торезные станки с частотой вращения шпинделя от 0,25 до 4 об/мин, на суппорте которых установлены наплавочные головки или установки. Источником тока являются сварочные преобразователи или выпрямители.

   Сущность наплавки  под слоем флюса  состоит в  том, что в зону горения дуги 6 автоматически подается сыпучий  флюс в гранулах размером от 1 до 4 мм и электродная проволока 5. Под действием высоких температур часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку 3 из жидкого флюса, которая защищает расплавленный металл от окисления, поглощения азота и других элементов. Вследствие этого наплавленный металл 8 приобретает высокую пластичность, так как в нем оказывается примерно в 20 раз меньше кислорода и в 3 раза меньше азота, чем при ручной наплавке. Потери металла на разбрызгивание, угар, огарки не превышают при этом 2—4%, в то время как при ручной наплавке они в 10 раз больше.

   Наплавка ведется  постоянным током напряжением 25—40 В при прямой полярности. Для  предотвращения стекания жидкого  металла и флюса при наплавке  круглых деталей электрод смещают  с зенита в сторону, противоположную  направлению вращения, на величину  е (см. рис. 48).

   Преимущества автоматической  наплавки перед ручной: высокая  производительность (больше в 5—10 раз), меньшая стоимость (в 5—8 раз), высокое  качество наплавленного слоя.

   Для улучшения  качества наплавленного металла, сохранения первоначальной твердости  и структуры закаленных деталей, уменьшения коробления наплавляемой  детали и повышения износостойкости  Ташкентским институтом железнодорожного  транспорта предложен прогрессивный  способ наплавки деталей под  слоем флюса с принудительным  охлаждением водой и разработана  установка .

   На продольном  суппорте токарно-винторезного станка  смонтирована автоматическая наплавочная  головка с бункером для флюса, с флюсоудерживающим устройством, подъемником флюсо-удерживающего  устройства и мундштуком наплавочной  головки. На поперечном суппорте  смонтированы распределитель охлаждения, душевое устройство и резец. В  центрах станка закрепляется  наплавляемая деталь. При наплавке  одновременно производится охлаждение  наплавляемого слоя металла и  удаление резцом шлаковой корки.    Себестоимость восстановления деталей  этим способом снижается за  счет того, что не нужно производить  работу по устранению коробления  и термообработки. При автоматической  дуговой наплавке под флюсом  твердость и износостойкость  наплавленного слоя в основном  зависит от применяемой электродной  проволоки и марки флюса.

   Электродная проволока. Для наплавки малоуглеродистых  и низколегированных сталей применяют  проволоку из малоуглеродистых (Св-0,8, Св-08А, Св-15), марганцовистых (Св-08Г, Св-08ГА, Св-15Г) и кремнемарганцовистых (Св-ЮГС) сталей. Для наплавки высоколегированных  и высокоуглеродистых сталей  применяют проволоку Нп-65Г, Нп-ЗОХГСА  и Нп-ЗХ13.   Флюсы. В зависимости  от марки стали, подвергающейся  наплавке, марки электродной проволоки, необходимой твердости и износостойкости  наплавленного слоя флюсы делятся  на плавленые, керамические и  флюсы-смеси. Плавленые флюсы содержат  стабилизирующие и шлакообразующие  элементы, но в них не входят  легирующие добавки, поэтому они  не могут придавать слою, наплавленному  малоуглеродистой, марганцовистой  и кремнемарганцовистой проволоками, высокую твердость и износостойкость. Из плавленых флюсов наибольшее  распространение получили флюсы  марок АН-348А, АН-60, ОСЦ-45, АН-20, АН-28. Керамические  флюсы марок АНК-18, АНК-19, ЖСН-1 и  другие, кроме стабилизирующих и  шлакообразующих элементов, содержат  легирующие добавки, главным образом  в виде ферросплавов (феррохрома, ферротитана и др.), дающие слою, наплавленному малоуглеродистой  проволокой, высокую твердость без  термообработки и износостойкость.

   Флюсы-смеси (АНЛ-1) представляют  собой механическую смесь, состоящую  из 93% плавленого флюса марки АН-10 и 7% лигатуры алюминия с железом (15% железа+ 85% алюминия). Твердость покрытия  деталей, наплавленных этим флюсом, достигает 380—400 НВ.   Иногда во  флюсы-смеси добавляют магнитный  железный порошок. В процессе  наплавки детали под действием  магнитного поля железный порошок  притягивается к зоне наплавки, что способствует повышению производительности  процесса.   Режим наплавки  оказывает существенное влияние  на стабильность процесса, толщину  наплавленного металла и его  физико-механические свойства. Для  деталей диаметром от 50 до 300 мм режим наплавки можно подобрать по табл. 6.

4.2.Технология  сварки.

   Для подготовки  наплавочной установки к наплавке  цилиндрических деталей выполняют  следующие операции. В центрах  станка закрепляют деталь, ставят  кассету, заправленную электродной  проволокой, на ось сварочной  головки и протягивают проволоку  через ролики в мундштук.

   Устанавливают необходимую  скорость подачи электродной  проволоки при помощи сменных  шестерен подающего механизма. Корректором  наклоняют мундштук на требуемый  угол (примерно 6—8° в сторону  вращения детали). Вращая рукоятку  механизма подъема, подводят сварочную  головку к наплавляемой детали. Устанавливают смещение и вылет  электрода.

   Сварку ведут в  таком порядке: устанавливают реостатом  генератора рассчитанную величину  сварочного тока; пускают флюс  из бункера 5 по патрубку 11, открыв  шиберную задвижку 8; пускают сварочный  преобразователь, нажимают кнопку  «Пуск», расположенную на пульте  управления 6. Наплавка производится  по винтовой линии. Наплавляемые  валики накладывают так, чтобы  каждый последующий валик примерно  на 1/3 перекрывал предыдущий. Во время  наплавки молотком удаляют шлаковую  корку, следят за показаниями  контрольных приборов и равномерностью  подачи флюса в зону наплавки. Первый и последний кольцевые  валики наплавляют при выключенной  продольной подаче наплавочной  головки. Прекращают процесс наплавки  путем нажатия кнопок «Вниз  — стоп 1» и «Вверх — стоп 2», после чего закрывают шиберную  задвижку и выключают сварочный  преобразователь.

   Оборудование. На предприятиях по ремонту дорожных машин широкое распространение для наплавки деталей получили: автоматические аппараты типов А-384МК, А-409, А-508М, А-874Н, АБС, А-929, А-1030, ОКС, А-1031Б в сочетании со сварочными преобразователями (ПС-300, ПСУ-300, ПСГ-500, ПСУ-500) и выпрямителями (ВСУ-300, ВСУ-500, ВСС-300, ИПП-300, ВДГ-1001, ВДУ-1001 и др.), а также токарно-винторезными станками типов 1А62, 1А64, 1Д62Г, 1К62, 1А616, 1А665, 1А680 и др.

Автоматическая дуговая наплавка изношенных деталей трубчатыми электродами, порошковой проволокой и порошковой лентой.

   Все большее применение  в ремонтном производстве находит  автоматическая дуговая наплавка  изношенных деталей трубчатыми  электродами марок ИЗ-1, ИЗ-2, ТЗ-3, ЭТН-1, ЭТН-2, ЭТН-3, ЭТН-4, ЭТН-5, порошковой  проволокой марок ПП-АН-124, ПП-АН-105, ПП-АН-170 и порошковыми лентами  марок ПЛ-У40Х38ГЗТЮ, ПЛ-628, ПЛ-634. Трубчатые  электроды, порошковые проволоки  и ленты применяют для наплавки  зубьев экскаваторов, щек камнедробилок, козырьков ковшей, ножей бульдозеров  и скреперов, опорных катков и  гусеничных звеньев экскаваторов.

   Трубчатый электрод  представляет собой трубку, свернутую  из стальной ленты толщиной 0,68—0,80 мм и наполненную порошкообразной  смесью из сталинита, ферромарганца  или других материалов. Смесь  защищена от воздействия воздуха  как самой трубкой, так и ее  наружной обмазкой. Наплавленный  слой обладает большой износостойкостью  и имеет твердость HRC 55—58.

   Порошковая проволока  представляет собой металлическую  оболочку, плотно наполненную порошкообразными  легирующими элементами— шихтой. Шихту применяют разную. Простейшей  и наиболее дешевой является  мелкая чугунная стружка с  добавлением до 20% доменного ферромарганца. Наплавленный слой обладает хорошей износостойкостью и имеет твердость HRC 40—60 в зависимости от примененной шихты.

   Порошковые ленты  состоят из двух лент (изготовленных  из полосовой стали 0,8 толщиной  0,6 мм и шириной 50 мм) и порошковой легирующей смеси, расположенной в ячейках одной из лент. В качестве легирующей смеси применяют различные компоненты, состоящие из ферросплавов. Физико-механические свойства наплавленного металла определяются составом легирующих смесей и режимами наплавки. Наплавленный слой обладает хорошей износостойкостью и имеет твердость HRC 48—54.

   Разработана установка, в которой совмещены процессы  изготовления порошковой ленты  и наплавки (рис. 51, б). Процесс изготовления  порошковой ленты сводится к  пропусканию лент между формирующими  роликами, которые придают лентам  П-образную и гофрированную ячейкообразную  форму, наполнению ячейки нижней  ленты легирующей смесью и  обжатию ленты роликами. При наплавке  дуга горит под слоем флюса.

   Автоматическая вибродуговая  наплавка — это дуговая наплавка  плавящимся электродом, который  вибрирует, вследствие чего дуговые  разряды чередуются с короткими  замыканиями. Подача и перемещение  электрода вдоль наплавляемой  поверхности детали механизированы.   Этот вид наплавки прост, не  требует дефицитных материалов, позволяет наплавлять на детали  диаметром от 8 мм и выше слой металла толщиной 0,5—3,5 мм. При этом деталь не испытывает деформаций, а твердость слоя может быть доведена до HRC 50—58 без последующей термической обработки. Вибродуговая наплавка может проводиться в жидкой среде, среде защитных газов (аргон, углекислый газ и др.) и под флюсом. Большее распространение получила наплавка в жидкой среде.   Принципиальная схема установки для вибродуговой наплавки показана на рис. 52. Наплавляемую деталь закрепляют в центрах или трехкулачковом патроне токарного станка. На суппорте станка устанавливают изолированно от массы вибродуговую головку. К детали и головке подводят ток низкого напряжения. К наплавляемой поверхности вращающейся детали роликами 5 из кассеты 6 автоматически через вибрирующий мундштук подается электродная проволока, которая все время вибрирует. Соприкасаясь с поверхностью детали, проволока оплавляется под действием импульсных электрических разрядов и расплавленный металл электрода приваривается к поверхности. Для охлаждения и закалки наплавленного слоя к нему через специальный канал в мундштуке насосом из системы охлаждения подается жидкость, состоящая из 4—6%-ного раствора кальцинированной соды в воде. Вибрация мундштука осуществляется при помощи электромагнитного вибратора.

   Диаметр электродной  проволоки выбирают в зависимости  от толщины наплавляемого слоя  и силы тока. Чем толще наплавляемый  слой, тем берут больший диаметр  проволоки.

   Например, для наплавки  слоя толщиной до 1 мм применяют проволоку диаметром 1—1,6 мм, для слоя 2 мм — диаметром до 2,5 мм и для слоя толщиной больше 2 мм — диаметром — 2—3 мм.

   Режимы. Наплавку ведут постоянным током при обратной полярности. Сила тока определяется диаметром электродной проволоки и скоростью ее подачи при наплавке. Для проволоки диаметром 1,3—1,8 мм рекомендуется сила тока 100— 200 А. На практике силу тока выбирают по величине его плотности. Например, при диаметре электродной проволоки до 2 мм плотность тока принимают 60— 75 А/мм2, для проволоки большего диаметра — 50—70 А/мм2. Наиболее рациональное напряжение при наплавке слоя толщиной до 1 мм 12—15 В, при большей толщине 15—28 В.

   Расход охлаждающей  жидкости составляет для средне- и высокоуглеродистых, а также  легированных сталей 0,3—0,5 л/мин, для  малоуглеродистых— 1 л/мин. При наплавке  тонких деталей из низкоуглеродистых  сталей обычно расходуется 3—5 л/мин.   Наплавка ведется по винтовой  линии. После, наплавки поверхность  обрабатывают шлифованием, первоначально  грубым (обдирочным), а затем чистовым  под требуемый размер. При наплавке  проволокой Св-08 поверхность легко  обрабатывается резцами.

   Оборудование. Широкое распространение получили автоматические наплавочные головки типов УАНЖ-5, УАНЖ-6, ГМВК-2, ВГ-4, ВГ-8М и другие в сочетании со сварочными преобразователями (ПСО-300, ПСУ-300, ПСУ-500) и выпрямителями (ВС-400, ИПП-500, ВАГГ-15-600), а также токарно-винторезными станками типов 1А62, 1А64, 1Д63А и др.

Для подачи охлаждающей жидкости используют систему охлаждения токарного станка или устанавливают насос с подачей 6—10 л/мин и бачок вместимостью до 100 м. Токарные станки переоборудуют для того, чтобы получить частоту вращения детали в пределах от 0,5 до 20 об/мин.

   Дуговая сварка  и наплавка в среде защитных  газов. Схемы процесса дуговой  сварки или наплавки в среде  защитного газа показаны на  рис. 53. В зону горения дуги  под небольшим давлением подается  газ, который вытесняет воздух  из этой зоны и защищает  расплавленный металл от воздействия  кислорода и азота воздуха. Сварку  и наплавку в среде защитных  газов можно вести как плавящимся (рис. 53, а), так и неплавящимся (рис. 53, б) электродом (обычно вольфрамовым), а присадочный материал вводится  в зону дуги отдельно.

   Неплавящиеся электроды  широко применяются при сварке (наплавке) деталей из алюминия  и его сплавов.   В качестве  защитных газов применяют аргон, гелий (для сварки и наплавки  всех металлов), азот (для сварки  и наплавки меди и ее сплавов), углекислый газ (для сварки и  наплавки стали и чугуна).   Полуавтоматическая наплавка в  защитной среде углекислого газа. Наплавку ведут постоянным током  на обратной полярности плавящимся  электродом. Подача электродной  проволоки механизирована.