- Примеры восстановления деталей наплавкой
- Коленчатый вал двигателя ГАЗ-51
- Коленчатый вал двигателя ЗМЗ-24
- Восстановление деталей машин методами наплавки
- Восстановление деталей наплавкой – какие способы существуют?
- 1 Восстановление деталей методом наплавки – суть технологии
- 2 Электродуговая восстановительная наплавка электродами с покрытием
- 3 Особенности наплавки в газовой защитной атмосфере
- 4 Восстановление деталей под слоем флюса – достоинства и недостатки
- 5 Кратко о других популярных методах наплавки
Примеры восстановления деталей наплавкой
Коленчатый вал двигателя ГАЗ-51
износ шатунных шеек до диаметра менее 49,5 мм и коренных — менее 62,5 мм.
За сутки до подачи отобранных коленчатых валов на наплавку заглушают отверстия масляных каналов, выходящие на поверхности шеек. Для этого применяют конусные пробки, изготовленные из графитовой пасты (графитовый порошок, замешанный на жидком стекле до тестообразного состояния.) Пробки не должны выступать над поверхностью шейки.
Для наплавки шеек применяют высокоуглеродистую пружинную проволоку 2-го класса диаметром 1,6-1,8 мм с содержанием углерода 0,7-0,8 % (материал вала — сталь 45).
Для зашиты наплавляемого металла от воздуха и легирования его марганцем применяют флюс АН-348-А с размерами зерен 1-2 мм. Для легирования наплавляемого металла углеродом и хромом и получения надлежащей твердости к флюсу добавляют графит и феррохром.
Наплавку шеек осуществляют на следующем режиме: напряжение 23-25 В, сила тока 180-200 А, частота вращения вала 3,0-3,2 об/мин, шаг наплавки 4,0-4,5 мм/об, скорость подачи проволоки 1,9 м/мин при диаметре 1,6 мм или 1,6 м/мин при диаметре 1,8 мм.
Сначала наплавляют все шатунные шейки. После охлаждения наплавленных шеек проверяют биение вала по коренным шейкам. При биении более 0,15 мм производится правка коленчатого вала, затем наплавляют коренные шейки.
После наплавки и охлаждения коленчатого вала производят предварительное шлифование шатунных шеек, а затем коренных и разделку отверстий масляных каналов (зенкование специальным сверлом с режущей кромкой из победита). Затем очищают масляные каналы и окончательно шлифуют сначала шатунные шейки, а затем коренные.
Для наплавки шатунных шеек коленчатый вал устанавливают в центросместители, закрепленные в шпинделе и задней бабке наплавочного станка.
Коленчатый вал двигателя ЗМЗ-24
износ шатунных шеек до диаметра менее 56,5 мм, коренных шеек — менее 62,5 мм.
Технические требования: после наплавки и шлифования должны быть обеспечены требуемые размеры шатунных и коренных шеек, твердость поверхности.
Для наплавки шеек применяют специальную проволоку Св-15 диаметром 1,6-1,8 мм. На наплавляемую шейку под небольшим давлением (0,02-0,03 МПа) подают струю сжатого воздуха. Расстояние от воздушной трубки до поверхности шейки должно быть в пределах 150-170 мм.
Перед наплавкой шеек вала необходимо также, как и при наплавке стальных валов, закрыть отверстия масляных каналов графитовой пастой, зачистить поверхности шеек шлифовальной шкуркой до металлического блеска.
Наплавку шеек чугунных валов проволокой Св-15 производят на станке, оборудованном головкой для вибродуговой наплавки. Характерной особенностью наплавки чугунного коленчатого вала этой проволокой является то, что процесс происходит без вибрации электрода, т.е. отключенном механизме вибрации.
Источник питания дуги электрическим током должен иметь жесткую внешнюю характеристику. В качестве источника тока лучше всего использовать сварочный выпрямитель ВДГ-300 или преобразователь ПСГ-500.
Допускается наплавка только шатунных или только коренных шеек. Диаметр коренных шеек после наплавки должен быть 66,0-66,3 мм, а шатунных 60,0-60,3 мм. Наплавленный слой металла после шлифования должен иметь твердость не ниже HRC 50.
Режим наплавки шатунных и коренных шеек почти одинаков, за исключением напряжения при наплавке, частоты вращения вала и шага наплавки. Эти параметры для шатунных и коренных шеек соответственно равны: напряжение при наплавке 17-18 и 18-20 В, частота вращения вала 2,3-2,6 и 2,0-2,2 об/мин, шаг наплавки 3,4-3,6 и 2,6-2,8 мм/об. Скорость подачи проволоки при наплавке шатунных и коренных шеек одинакова — 1,4-1,6 м/мин. Важное значение имеют и такие параметры, как вылет электродной проволоки и смещение электродов с зенита. Расстояние между концом мундштука и поверхностью наплавляемой шейки должно быть в пределах 10-13 мм, а электрод смещен с зенита в сторону, противоположную вращению вала, на 25-30″.
После чернового шлифования отверстия масляных каналов на шатунных и коренных шейках вала зенкуют сверлом 14 мм, оснащенным пластинкой твердого сплава ВК8. Затем масляные каналы продувают сжатым воздухом, производят чистовое шлифование и полирование всех шеек коленчатого вала.
Источник
Восстановление деталей машин методами наплавки
Храпков Г.А., Курочкин О.А., Никитин А.С. НПО «Техноплазма»
Журнал «Строительные и дорожные машины» №11’1999
Многие дорожно-строительные предприятия из-за высокой стоимости и дефицита запасных частей широко применяют восстановленные детали.
В зависимости от потребности в запасных частях и технической оснащенности предприятия работы по восстановлению деталей могут выполняться различными способами, как собственными силами, так и в ремонтных организациях.
К таким способам относятся наплавки: ручная дуговая, под слоем флюса, порошковыми проволоками, вибродуговая, плазменная, лазерная, в среде защитных газов.
Одним из наиболее распространенных и доступных способов восстановления изношенных деталей является способ ручной дуговой наплавки электродом. Достоинства этого способа: простота, наличие необходимого оборудования, доступность расходных материалов. Недостатки — сильный нагрев деталей и, как следствие, во многих случаях их коробление, невысокие эксплуатационные свойства наплавленной поверхности.
Наплавка под слоем флюса характеризуется высокой производительностью, возможностью получать наплавленный слой толщиной до 10 мм. Недостатки: высокий нагрев, а также значительное перемешивание основного и присадочного материалов.
Вибродуговая наплавка применяется на многих предприятиях из-за простоты оборудования, возможности восстанавливать как наружные, так и внутренние поверхности. Однако качество наплавки невысокое, восстанавливаемая поверхность нередко получается с порами и неоднородной твердостью.
Наплавка в среде защитных газов плавящимся электродом получила наибольшее распространение на ремонтных предприятиях из-за малой стоимости, доступности расходных материалов, возможности восстановления не только стальных и чугунных, но и бронзовых и биметаллических деталей. К недостаткам следует отнести повышенное разбрызгивание и значительное термическое влияние.
Лазерная наплавка — прогрессивный, высокотехнологичный способ. Она характеризуется слабым нагревом наплавляемой детали и высоким качеством наплавки. В настоящее время не нашла широкого применения из-за высокой себестоимости восстановления деталей, необходимости обслуживания персоналом высокой квалификации и соблюдения требований по технике безопасности.
В последнее время все большее распространение получают плазменные технологии. Восстановление деталей плазменной наплавкой (рисунок) организовано на предприятиях Москвы и Московской области, Нижегородской области, Татарии, Челябинска, Ульяновска.
Номенклатура восстанавливаемых деталей разнообразна: гусеничные пальцы, оси балансиров, шкворни, детали гидронасосов, валы роторов электродвигателей, крестовины и другие детали.
Незначительная глубина плавления основного металла (до 0,5 мм), его низкое содержание в наплавленном слое (до 5%) позволяют сохранить практически без изменения исходные свойства наплавляемого материала.
В зависимости от требований, предъявляемых к поверхности восстанавливаемых деталей, наплавка может производиться порошковыми высоколегированными сплавами на основе железа, самофлюсующимися сплавами или порошками на основе хрома, бора, никеля и меди.
Порошковые сплавы на основе железа в зависимости от марки обеспечивают твердость наплавленного слоя в пределах HRCэ 44 — 62 и придают поверхности высокую износостойкость при работе в обычной и абразивной среде. Самофлюсующиеся сплавы в зависимости от марки обеспечивают твердость наплавленного слоя в пределах HRCэ 29 — 60 и придают наплавленному слою коррозионную стойкость и износостойкость.
По выбросу вредных веществ в атмосферу технология плазменной наплавки близка к технологии аргонодуговой сварки. Уровень шума не превышает 35 — 60 дБ, шум возникает главным образом из-за работы источника сварочного тока.
Базовым оборудованием для плазменной наплавки являются вращатель (токарный станок) и сварочный выпрямитель, которые, как правило, уже имеются на предприятиях. Для восстановления различных деталей разработаны различные типы плазматронов, отличающиеся надежностью, долговечностью и простотой обслуживания.
Комбинации из различных порошков или порошка и проволоки позволяют широко изменять эксплуатационные свойства наплавленных слоев.
Плазменная наплавка позволяет наносить слои толщиной от 0,3 до 5 мм, что дает возможность восстанавливать детали с большим износом.
Технология плазменной наплавки позволяет повысить усталостную прочность предельно изношенных коленчатых валов дизельных двигателей с 60 до 83 — 92% от прочности новых, износостойкость наплавленных слоев не ниже новых [1,2].
Наплавленные поверхности коленчатых валов обрабатываются на круглошлифовальных или токарных станках.
Коленчатые валы, восстановленные этим способом, могут работать в условиях больших знакопеременных и динамических нагрузок.
- Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение, 1987.
- Гусенков А.П. и др. Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин концентрированными потоками энергии. М.: Наука, 1992.
Наша группа в Telegram
Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!
Источник
Восстановление деталей наплавкой – какие способы существуют?
Восстановление деталей наплавкой – это методика, которая дает возможность вернуть тому или иному изделию его первоначальные характеристики, а в некоторых случаях даже придать ему новые особые качества.
1 Восстановление деталей методом наплавки – суть технологии
Под наплавкой принято понимать операцию нанесения на поверхность восстанавливаемого изделия из основного металла слоя присадочного расплавленного металла. В ходе такого процесса нужно добиться расплавления основного материала на незначительную глубину, чтобы получить гомогенный состав.
Наплавка выполняется на всех без исключения поверхностях, начиная от конических и плоских и заканчивая сферическими и цилиндрическими. 
Конечной целью описываемой процедуры обычно является восстановление исходных геометрических параметров обрабатываемого изделия. Но кроме того, наплавка позволяет произвести качественное упрочнение валов и других деталей, придать им новые формы, создать на поверхности дополнительный слой с конкретными механическими и физическими показателями (например, высокая жаростойкость, износостойкость, твердость, коррозионная стойкость, антифрикционность и так далее).
Технология наплавки по своей сути примерно идентична процессу сварки. По своим задачам они одинаковы, так как цель работ в обоих случаях — получение шва без ненужных включений, трещин, пор, а также защита наплавляемого материала от атмосферных газов. Когда выполняется восстановление деталей сваркой и наплавкой (а также их упрочнение), важно придерживаться ряда требований, а именно:
- следует добиваться минимального смешивания основного и наплавляемого материала;
- основной металл нужно проплавливать на как можно меньшую глубину;
- припуски на обработку изделий, которая будет производиться после наплавки, важно уменьшать до приемлемых показателей;
- необходимо обеспечивать наименьшие остаточные деформации и напряжения в изделии.
Сейчас наплавка валов и деталей выполняется различными способами. Существуют такие виды наплавки:
- порошковая;
- импульсно-дуговая;
- индукционная;
- газовая;
- вибродуговая;
- электродуговая;
- плазменная;
- электрошлаковая.
2 Электродуговая восстановительная наплавка электродами с покрытием
Данный вид выполнения наплавочной процедуры считается самым распространенным. Подобная наплавка демонстрирует отличные результаты не только на промышленных объемах, но и в домашних условиях. Она очень удобна и проста, а главное – для нее не нужно приобретать какое-либо особое оборудование.
При электродуговом восстановлении важно правильно подобрать электрод, чтобы он смог сформировать наплавочный слой с требуемыми параметрами. Сечение стержня определяет форма и толщина детали, которую предстоит обработать, а конкретный тип электрода выбирается в зависимости от состава наплавляемого металла.
Стальные изделия в большинстве случаев восстанавливают рассматриваемым в статье способом в нижнем положении электрода током обратной полярности. При этом обязательно следует подготовить основной металл к процедуре, очистив его поверхность от ржавчины, остатков масла и прочих загрязнений.
Восстановление валов из низколегированных и низкоуглеродистых сталей производят чаще всего без их нагрева. А вот детали из других марок стали нередко подогревают (предварительно), а затем снимают с них внутренние напряжения, проводя их термическую обработку. Температура предварительного подогрева – от 300 градусов.
Наплавочные швы могут располагаться по-разному. Когда обработке подвергаются цилиндрические изделия, используются три основные схемы:
- валики идут по винтовой линии;
- валики по окружностям замкнутого типа;
- валики вдоль образующей.
Первый способ считается оптимальным в тех случаях, когда наплавка ведется механизировано.
При работе с плоскими поверхностями говорят о двух распространенных схемах, предполагающих применение:
- широких валиков (движения электрода в поперечном направлении делаются увеличенными);
- узких валиков (они перекрывают друг друга примерно на треть своей ширины).
Восстановление «особых» деталей сваркой и наплавкой (например, элементов конструкций, функционирующих при повышенных нагрузках, измерительных и режущих приспособлений) может осуществляться твердыми сплавами, а не обычным металлом. В таких сплавах обычно присутствуют соединения никеля, кобальта, бора, железа, углерода с хромом, танталом, титаном, марганцем.
Если указанные изделия имеют большой показатель износа, перед основной наплавкой выполняют предварительную, используя сварные стержни, сделанные из стали с малым содержанием углерода. А вот в тех случаях, когда изготавливают новые режущие и измерительные приспособления с наплавкой твердосплавного типа, основанием для них служат заготовки из легированных и углеродистых марок стали.
Восстановление специального инструмента, как правило, выполняют следующими видами электродов:
А вот детали, работающие в сложных условиях, наплавляют стержнями Т-620, ОЗН-300М, Т-590, ОЗН-7М, ОМГ-Н.
3 Особенности наплавки в газовой защитной атмосфере
Восстановление валов и других изделий по технологии TIG (применяются присадочные прутки и сварочные стержни из вольфрама) и MIG/MAG (проволока подается автоматизировано) также широко применяется в настоящее время. Указанные методы предполагают использование азота, углекислоты, аргона или гелия в качестве защитного газа.
Азот обычно применяется при восстановлении медных деталей, а вот для валов и изделий из углеродистых сплавов чаще используют углекислый газ (при этом нужна раскисляющая проволока с включением кремния и марганца). Вольфрамовые неплавящиеся стержни применяют для восстановления в гелиевой либо аргоновой среде. Композиции на базе алюминия и магния, а также высоколегированные стали наплавляют в смеси гелия и аргона (изредка эти газы используются и отдельно).
Наплавочную операцию по технологии TIG следует выполнять так, чтобы металл разбрызгивался незначительно. Выполняется это условие тогда, когда процесс ведется короткой дугой на прямой полярности, которая не позволяет электроду из вольфрама оплавляться. А вот MIG/MAG-технология осуществляется на токе обратной полярности.
При восстановлении деталей из нержавеющей стали необходимо использовать проволоку из нержавейки. Полуавтоматическая наплавка низколегированных и углеродистых сплавов всегда производится двумя видами проволоки:
- типа Нп (50, 40, 30ХГСА);
- типа Св (08Г2С, 08ГС и др.).
Первые проволоки относят к специальным, вторые характеризуются сплошным сечением.
4 Восстановление деталей под слоем флюса – достоинства и недостатки
Данный метод оптимален для наплавки крупных по диаметру и геометрическим размерам валов, а также других деталей:
- лопастей смесительных агрегатов;
- компонентов ходовой части экскаваторов и тракторов;
- элементов камнедробильного оборудования и специальных агрегатов.
Восстановление под слоем флюса предполагает, что электродуга горит между наплавляемым изделием и концом проволоки. Сама проволока поступает на участок обработки со специального устройства подачи. В эту же зону подается и флюс, создающий оболочку с высокими эластичными свойствами. Эта оболочка не дает азоту и кислороду из воздуха проникать в расплавленный материал.
Флюсы для наплавки бывают двух типов:
- Керамические. Состоят из различных компонентов – газо- и шлакообразующих, стабилизирующих, а также легирующих добавок. К таким флюсам относят составы серии «АНК» (19, 18).
- Плавленые. В них отсутствуют легирующие элементы, поэтому при их применении восстановленный слой не имеет высокого показателя твердости. Часто используемые плавленые флюсы – ОСЦ-45 и АН-348А.
Достоинства использования флюса для наплавки:
- высокое качество полученного слоя по показателям плотности и однородности с заданными характеристиками и химсоставом;
- отличная стабильность процесса восстановления и его высокая производительность;
- возможность наплавления слоев существенной толщины (до 8 и более миллиметров).
К недостаткам данного метода восстановления валов и прочих изделий относят следующие факты:
- нельзя получить слои меньше 1,5 миллиметров;
- сложности при наплавке деталей с малым (до 5 сантиметров) сечением из-за того, что расплавленная ванна и флюс практически не держатся на поверхности обрабатываемых изделий;
- физико-механические характеристики деталей изменяются, что обусловлено глубоким и быстрым нагревом при восстановлении (в ряде случаев отмечается и деформация изделий).
5 Кратко о других популярных методах наплавки
Высококачественное упрочнение и восстановление валов (как и иных деталей) также может выполняться при помощи вибрирующего электрода. Сам процесс в данном случае называют вибродуговой наплавкой. Она отличается от рассмотренной выше наплавки под флюсом тем, что конец сварочного стержня колеблется по отношению к восстанавливаемой поверхности перпендикулярно.
Отличный уровень сцепления основного материала и наплавленного слоя достигается при плазменной наплавке, которая выполняется струей плазмы. Такая струя представляет собой пучок высокоионизированного горячего газа, формирующегося в специальной горелке.
В последнее время набирает популярность электроконтактный способ наплавки. Он имеет очень высокую производительность (за минуту восстанавливается до 150 квадратных сантиметров поверхности изделия) и характеризуется несущественным тепловым влиянием и малой глубиной проплавления.
Источник
