Способы наплавки твердыми сплавами

НАПЛАВКА ДЕТАЛЕЙ ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ

Сроки эксплуатации деталей машин, механизмов, как правило, определяются износоустойчивостью их рабочих поверхностей. Известен ряд методов увеличения износоустойчивости путем обработки поверхностных слоев (цементация, хромирование, поверхностная закалка, наплавка и др.), наиболее эффективным из которых является метод наплавки твердыми сплавами.

Наплавочные работы выполняются как на вновь изготовляемых деталях, когда деталь изготовляется из углеродистой, легированной стали или чугуна, так и при восстановлении изношенных в процессе эксплуатации поверхностей и рабочих кромок. Продолжительность срока службы восстановленных с помощью твердых сплавов деталей увеличивается по сравнению с новыми минимум в три раза. Стоимость же восстановления не превышает 25—30% от стоимости новой детали.

Наплавка твердых сплавов как на вновь изготовляемые, так и на изношенные детали может быть произведена ручным способом и с помощью полуавтоматов и автоматов.

Наплавка деталей твердыми сплавами производится различными методами. Наплавка ацетилено-кислородным пламенем является наиболее распространенным и рациональным способом наплавки литых сплавов (стеллитов, сормайта № 1 и № 2). Она обеспечивает получение плотной и чистой наплавленной рабочей поверхности детали, допускает наплавку слоя значительной толщины без перемешивания с основным металлом. Характерной особенностью этого способа является то, что основной металл на участке наплавляемой поверхности перед наплавкой не доводится до полного расплавления с образованием ванночки, а только до появления запотевания металла, после чего производится процесс наплавки сплавов.

Наплавленный слой при минимальной его толщине обладает всеми свойствами, присущими твердому сплаву: высокой твердостью и большой износоустойчивостью. Основными недостатками этого метода является незначительная производительность, непостоянство химического состава наплавленного слоя и невозможность его применения для наплавки деталей значительной толщины (50—60 мм).

Наплавка электрической дугой угольным электродом выполняется с применением литых и порошковых твердых сплавов постоянным током прямой полярности и угольными электродами диаметром 8—20 мм при силе тока соответственно 140—200 а. Наплавка может выполняться на детали практически неограниченной толщины из низкоуглеродистой, легированной стали и чугуна с учетом технологических особенностей металла детали.

К недостаткам этого метода наплавки относятся сильное выгорание углерода и других элементов, незначительная производительность, а при наплавке порошковых твердых сплавов наличие пор и трещин в наплавленном слое.

Автоматическая дуговая наплавка под слоем флюса порошковой и сплошной проволокой позволяет резко поднять производительность, экономичность, улучшить качество наплавки и условия труда рабочих-сварщиков. Повышение производительности достигается прежде всего за счет увеличения силы сварочного тока, а также непрерывности процесса. Однако увеличение силы тока сопровождается увеличением глубины провара и доли основного металла в наплавленном слое, что при наплавке износостойких сплавов крайне нежелательно.

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике наиболее распространена однодуговая автоматическая наплавка под слоем флюса. Для уменьшения доли основного металла в валике производят наплавку в несколько слоев. Постоянный состав металла устанавливается обычно с третьего слоя. Указанным способом наплавляют детали доменного, размольного, прокатного и другого оборудования, где наплавленный слой должен обладать свойствами: а) либо высокохромистых ледебуритных сталей типа Х12; б) либо хромовольфрамовой стали марки ЗХ2В8; в) либо высокомарганцовых аустенитных сталей Г13Л [120].

Применение настоящего способа требует наличия специального сварочного оборудования и оснастки. Он наиболее производителен по сравнению с прочими дуговыми методами наплавки. Его рационально применять при больших объемах наплавки на прямолинейных участках детали или на деталях, имеющих поверхности вращения большого диаметра. Наплавка криволинейных коротких швов, штампов с криволинейной формой ручьев, деталей с поверхностью вращения небольшого диаметра данным способом невозможна.

При автоматической дуговой наплавке под слоем флюса ленточными электродами сварочный автомат снабжают специальной приставкой для подачи ленты. Подачу ленты в дугу осуществляют с постоянной скоростью; подачу флюса производят из бункера аппарата; толщина слоя флюса 30—40 мм. В качестве электрода используют ленту холодного проката малой толщины (0,4—1,0 мм) и большой ширины (20—100 мм).

Автоматическая наплавка ленточными электродами имеет ряд преимуществ.

1. Значительно упрощается аппаратура по сравнению с многоэлектродной наплавкой или с наплавкой при зигзагообразном движении электрода.

2. Глубина проплавления основного металла весьма мала при обеспечении надежного провара по всей поверхности.

3. Производительность поста высокая.

4. Имеется возможность наплавки равномерного тонкого слоя на большую поверхность (минимальная толщина 2 мм).

Наряду с нанесением твердых сплавов автоматические установки с ленточными электродами используют для наплавки специальных сталей либо цветных металлов.

Примеры применения автоматической наплавки ленточными электродами приведены в табл. 82.

Таблица 82 Примеры промышленного применения наплавки ленточными электродами в зависимости от назначения наплавленного слоя

Примечание. Для износостойкой наплавки могут применяться легирующие флюсы в сочетании с лентой из низкоуглеродистой стали или лента необходимого состава в сочетании с флюсом АН-20 или АН-26. Возможна наплавка тел вращения диаметром 500 мм и больше.

Данный способ наиболее экономичный, технологичный и производительный по сравнению с прочими видами автоматической дуговой наплавки при изготовлении новых деталей, а также восстановлении изношенных деталей, имеющих значительную рабочую поверхность.

Автоматическую электрошлаковую наплавку износоустойчивыми сплавами на углеродистые стали с толщиной наплавленного слоя 12—15 мм выполняют несколькими вариантами с использованием сплошной и порошковой проволоки.

1. Наплавка плоских поверхностей с помощью кокиля и составных медных ползунов.

2. Наплавка тел вращения цилиндрической формы и тел вращения с переменным диаметром с помощью медных ползунов и кокилей. Схемы электрошлаковой наплавки как плоских поверхностей, так и поверхностей тел вращения приведены на фиг. 282.

Фиг. 282. Схемы электрошлаковой наплавки плоских поверхностей (а); поверхностей цилиндрической формы (б) и конусных поверхностей (в):

1 — деталь; 2 — наплавленный слой; 3 — формирующий ползун; 4 — электроды.

При электрошлаковой наплавке высоколегированный наплавленный металл получают только путем легирования через проволоку. Указанный метод наплавки используется при изготовлении и ремонте валков горячей прокатки толстолистовых станов, различных втулок прессового оборудования.

При наплавке металлическими электродами с присадкой легирующих элементов электрод и присадочная полоска располагаются вдоль наплавленного валика. В этом случае наплавка производится слева направо, что устраняет возможность попадания расплавленного металла на непрогретый металл, а шлака— под слой наплавки. Присадочная полоска с легирующими компонентами состоит из полоски стали толщиной 1,5—1,7 мм и длиной 300 мм, отштампованной в виде корыта, заполненного пастой из ферромарганца.

Таблица 83 Основные способы наплавки и примеры их использования

Порошковая проволока;
ПП-Х12ВФ;
ПП-Х12Ф;
ПП-Х12М;
ПП-Х12ТФ;
ПП-сормайт № 2

Автоматическая дуговая наплавка под слоем флюса АН-30

На новых деталях в целях повышения износостойкости. При восстановлении деталей после износа

Ножи гильотинных ножниц, броневые листы бункеров на металлургических заводах, штампы холодной штамповки,валки холодной прокатки, волочильные барабаны, детали строительных и дорожных машин, пуансоны и матрицы для брикетирования бурых углей, детали землечерпалок, углеразмольных мельниц и т. д.

Порошковая проволока ПП-ЗХ2В8.

Проволока сплошного -сечения ЭИ-701

То же под флюсом АН-20

Валки горячей прокатки, штанги к малому конусу доменной печи, ножи для горячей резки металла, штампы для горячей штамповки, различный прессовый инструмент и другие детали, работающие в подобных условиях

Порошковая проволока ПП-Г13.

Проволока сплошного сечения СВ-Х20Н10Г6

То же под флюсом; АН-30 для проволоки ПП-Г13;
АН-22 для проволоки СВ-Х20Н10Г6

При восстановлении изношенных деталей, из готовленных из стали Г13Л

Детали камне- и углеразмольных мельниц, щеки дробилок, траки, зубья ковшей экскаваторов и других деталей из стали Г13Л, работающих в условиях ударной нагрузки и высоких удельных давлений

Порошковая проволока:
ПП-Х12ВФ
(ЭШ; ПП-Х12М) ЭШ; ПП-Х12Ф1/ ЭШ; ПП-4Ф
(ЭЩ; ПП-Х12)ЭШ

Электрошлаковая автоматическая наплавка под флюсом АН-22

На новых деталях в целях повышения износостойкости, где допускается значительная толщина наплавленного слоя

Рабочие поверхности деталей, имеющих плоские поверхности и поверхности тел вращения. Наряду с небольшими изделиями можно наплавлять и крупные детали с толщиной наплавленного слоя 13— 20 мм. Проволока применяется в зависимости от требований, предъявляемых к наплавленной поверхности

Порошковая проволока;
ПП-Р18;
ПП-Р9;
ПП-ЗХ2В8;
ПП-Х12ВФ

Автоматическая дуговая наплавка в среде углекислого газа

На новых деталях в целях повышения износостойкости. При восстановлении деталей после износа

Рабочие поверхности деталей, имеющих прямолинейные участки, поверхности тел вращения. Проволока применяется в зависимости от требований, предъявляемых к наплавленному слою

Электрической дугой-угольным электродом (метод Бенардоса)

Электрической дугой — металлическим электродом (метод Славя-нова)

На новых деталях в целях повышения износостойкости

При восстановлении повышенного износа (комбинированный слой)

Муфты; соединительные шпиндели и муфты прокатных станов; воронки; челюсти грейферов доменных печей; валки дробилок; молотки дробилок; брони мельниц; лопатки дымососов; торфонасосы торфяных машин; землесосы; зубья и козырьки ковшей экскаваторов и др.

Электрической дугой в струе атомного водорода

Электрической дугой по методу Славянова

На новых деталях в целях повышения износостойкости

При восстановлении деталей после износа

Лопатки турбин; клапаны двигателей внутреннего сгорания; ножи пресс-ножниц для горячей и холодной резки металла; штамповочный инструмент (матрицы и пуансоны)

Электрической дугой в струе атомного водорода

Электрической дугой по методу Славянова

На новых деталях в целях повышения износостойкости. При восстановлении деталей после износа

Ножи пресс-ножниц для горячей и холодной резки металла; режущие плоскости инструмента для резки других материалов; штамповый инструмент (матрицы, пуансоны)

Волочильный инструмент диаметром 25 мм и больше; обжимные кольца; оси клещей кронов нагревательных печей

Крупногабаритные детали, предварительный подогрев которых для наплавки газом затруднителен или невозможен

Наименование сплавов	Способ наплавки	В каких случаях применяется	Примеры применения	Каким видам износа проти-востоит
Коррозии, эрозии, механи-ческому износу и кавитации
Сормайт № 1 (стеллитоподоб-ные)	Механи-ческому износу

Наплавку осуществляют на обычных источниках сварочного тока. Избыточная сила тока ведет к снижению качества наплавки. Производительность способа невелика, потери металла на угар и разбрызгивание достигают значительных размеров. Наплавку производят преимущественно на плоские поверхности в нижнем положении. Толщину наплавленного слоя допускают равной 3—10 мм. Приведенный способ нашел применение при восстановлении изношенных деталей землеройных и дорожных машин, а также при изготовлении новых деталей, поверхности которых в процессе эксплуатации подвергаются интенсивному истиранию в контакте с землей, песком, камнем, рудой, каменным углем. Применение способа не требует наличия дорогостоящего оборудования.

Физико-механические и химические свойства металла наплавляемых деталей играют существенную роль в процессе покрытия их твердыми сплавами и в особенности при работе этих деталей в производственных условиях. Твердыми сплавами покрывают детали, изготовленные главным образом из стали и чугуна.

От металла деталей, наплавляемых стеллитами и сормайтом №. 1, требуется, чтобы он противостоял деформации под слоем сплава в процессе работы при повышенной нагрузке. Это достигается термической обработкой деталей после наплавки твердым сплавом. Для снятия напряжений детали перед наплавкой подвергают отжигу по режимам, установленным для материала детали.

Для наплавки поверхностей деталей создано большое количество различных сплавов [116].

1. Литые сплавы, изготовляемые методом отливки в металлические кокили, в формовочную землю и др.

2. Зернистые сплавы (сталинит, вокар, ВИСХОМ-9 и др.), изготовляемые путем механического смешивания порошков из различных ферросплавов с углеродосодержащими веществами.

3. Порошковая проволока и электроды, изготовляемые путем свертывания стальной ленты и одновременной запрессовки различных ферросплавов внутрь трубки с помощью специальных автоматов.

Таблица 84 Производительность и коэффициент наплавки при различных способах наплавки

Основные методы наплавки и рациональная область их использования приведены в табл. 83.

Технико-экономические показатели различных способов наплавки твердых сллавов приведены в табл. 84.

Источник

Технология дуговой наплавки металла

Восстановление поверхности изношенных деталей в ряде случаев является экономически обоснованным решением. Оборудование и технологии наплавки металлов сильно отличаются в зависимости от вида материала и требований к восстанавливаемой поверхности. Детальная информация собрана в статье.

Детали механизмов и конструкций в процессе эксплуатации изнашиваются. В ряде случаев их намного дешевле и проще отремонтировать, нежели менять. Суть ремонта заключается в создании нового слоя на поверхности и создания прочной биметаллической структуры. Наплавка является одни из видов сварочных работ. Используется такой же оборудование и расходные материалы, как и при традиционной сварке. Только технология отличается нюансами.

Процедура не только восстанавливает изначальную геометрию и свойства изношенного элемента. Плюс к тому она придает дополнительные положительные характеристики. Это один из наиболее простых и эффективных способов восстановления работоспособности деталей. Наплавка решает широкий спектр задач:

• возобновление геометрии детали;
• придание конструкции совершенно иной новой формы;
• повышение антикоррозийных свойств и износостойкости материала;
• улучшение прочностных характеристик;
• нанесения нового слоя с предопределенными химическими и физическими свойствами.

Наплавка – это способ нанесения металлического слоя на поверхность заготовки путем сварки плавлением. Принцип построен на физических диффузионных свойствах расплавленных металлов. Весь процесс протекает на молекулярном уровне, поэтому связь получается очень прочной. Чтобы соединить составы, поверхность основы разогревается до температуры плавления.

Одновременно до жидкого состояния плавится присадка. В результате слияния двух материалов получается однородный состав с высокими показателями прочности и надежности. Важным преимуществом метода является возможность регулировки толщины наплава и нанесения присадок на разнообразные по форме детали.

Виды и назначение наплавки металла

В наши дни на разных производственных участках применяется большое количество технологий и способов наплавки металлов. Выбор оптимального варианта зависит от условий производства, вида наплава и типа материала.

Ручная дуговая покрытыми электродами

Наплавка металла с помощью покрытых электродов является универсальным способом. Она может быть выполнена в любом пространственном положении. Технология применяется и на производстве, и в быту. Широкое ее распространение обусловлено простотой и удобством использования. Не требуется какого-то серьезного или специального оборудования. Из недостатков пользователи отмечают низкую производительность, нестабильность результата, сложные условия работы, большая глубина плавления основы.

Электрод для работы выбирается с учетом состава металла заготовки. Диаметр определяется в зависимости от толщины детали и ее формы. К примеру, если планируется наплавить металлическую поверхность толщиной 1,5 миллиметра, то подойдет стержень диаметром 3 мм. А если полка материала будет толще, то и электрод, соответственно, нужно взять другой – 4-6 мм.

Перед наплавление поверхности нужно выполнить некоторые подготовительные работы. Прежде всего – очистить площадку от загрязнений. В зависимости от марки применяемых расходников определяется необходимость в подогреве заготовок. Наплавка металла выполняется постоянным током с обратной полярностью. Метод позволяет прибегнуть к различным схемам наплавочных швов. На плоских поверхностях используют два основных вида:

1. наложение узких валиков. Они формируются один за другим с таким расчетом, чтобы последующий перекрывал предыдущий на 30-40% его ширины;
2. наложение широких валиков. Они формируются за счет поперечных колебательных движений электродом.

Еще один вариант заключается в том, что узкие валики формируются на небольшом расстоянии. После этого сбивается шлак и окалина. Затем промежутки между валиками заплавляются.

Наплавка деталей с цилиндрическим профилем выполняется любым из трех приемов:

• наложением ряда валиков по длине цилиндра;
• формирование валиков по замкнутому кругу;
• винтовые линии.

Поставщики и производители предлагают большой выбор наплавочных электродов. Самыми востребованными на отечественном рынке являются такие марки продукции:

• ОЗН-6. Предназначены для работы с деталями разнообразного оборудования, работающих при высоких ударных нагрузках и подверженных интенсивной эксплуатации. Полученный с использованием таких электродов наплав характеризуется высокой устойчивостью к образованию микротрещин.
• ОЗИ-5 разработаны для наплавки металлорежущего инструмента. Новообразованный металл устойчив к смятию, истиранию и выдерживает большие ударные нагрузки.

Кроме того, ручная дуговая наплавка может выполняться вольфрамовыми, графитовыми и угольными электродами. Но используется подобная методика редко из-за ограничений в использовании перечисленных расходных материалов.

Вибродуговая наплавка

Технология используется, если толщина наплавляемого покрытия не превышает 1 мм. Подразумевается, что нагрев основного слоя будет минимальным. Технология представляет собой прерывистый сварочный процесс, во время которого сварщик проделывает кончиком стержня продольные колебательные движения длиной до 3 мм. При колебательных движениях стержень соприкасается с металлом и происходит короткое замыкание. Металл детали и расходного материала плавятся.

В силу специфики нанесения наплава время «жизни» дуги составляет примерно пятую часть рабочего цикла, а количество наплавляемого металла невелико. Соответственно, основной металл прогревается на небольшую глубину и воздействие на него минимальное. То есть, исключено деформирование детали.

Вибродуговое наплавление выполняется полуавтоматической сваркой, которая дополнительно оснащена специальным механизмом прерывистой подачи расходного материала. Используется проволока диаметром 1,6-2 мм. Показатель силы тока может варьироваться в диапазоне 80-300А. к источнику питания подключаться следует с обратной полярностью. Наплавление выполняется в защитной среде.

Вибродуговой метод используется для наплавления наружных и внутренних поверхностей – как плоских, так и конических. Он отлично подходит для восстановления валов, бурильных замков, штоков насосов и других узлов.

Электрошлаковая

Метод основан на использовании тепловой энергии, которая образуется в результате прохождения тока через расплавленный шлак. То есть, источником нагрева наносимой присадки является шлаковая ванночка.

Приспособление представляет из себя емкость небольшого размера, предназначенную для удержания гранул и расплава. По мере выполнения работ она перемещается по базовой детали. Сверху подается гранулированная присадка или электрод. Они плавятся под слоем шлака и флюса. Благодаря тому, что шлаковая ванночка расположена вертикально, все пузырьки воздуха выдавливаются расплавом на поверхность. Это снижает количество пор внутри наплавляемого металла.

Шлак сохраняет тепло и препятствует разбрызгиванию металла, поэтому для технологии характерно сравнительно невысокое энергопотребление. Но основной ее особенностью является высокая производительность. Опытный специалист за час работы может наплавить сотни килограммов металла. Чтобы процесс протекал стабильно глубина шлаковой ванны должна быть больше 3 см. в противном случае высока вероятность неустойчивого протекания наплавления. Присадочным материалом могут служить разные электроды, пластины или прутки.

• Реакция носит устойчивый характер при большом диапазоне плотности тока – 0,2-300А;
• За один проход можно наплавить толстый слой покрытия.
• Метод приемлем для работы с материалами, склонными к образованию трещин.
• Наплавляемому металлу несложно придать оптимальную форму.

• Возможет перегрев основного материала в месте термического воздействия из-за высокой инертности процесса.
• Требуется приобретение дополнительного оборудования.
• Получить тонкий слой очень сложно, а в большинстве случаев – нереально.
• Подготовка занимает много времени.

Плазменная

Технология подразумевает использование специальных установок, называемых плазмотронами. Источником тепла служит высокотемпературная сжатая дуга – плазма, генерируемая в горелках специальной конструкции. Ее температура достигает нескольких десятков тысяч градусов. Присадочным материалом могут быть проволока, электрод, лента, порошок и т.п.

Технология отличается небольшой глубиной плавления основы. Структура наплава получается очень качественной, прочной и долговечной. С целью повышения производительности допускается подача в ванну сразу двух электродов.

Универсальный вариант наплавления – вдувание порошка в дугу. Выполнение такой работы требует использования комбинированной горелки. Она генерирует два типа дуги – прямую и косвенную. Порошок подается в рабочую зону с помощью сжатого воздуха. Проходя через зону высокой температуры, порошок плавится и оседает на поверхности детали в виде капель расплава.

Важно, чтобы рабочая поверхность была чистой и обезжиренной. Каждый последующий валик формируется таким образом, чтобы перекрывать около трети предыдущего.

• Наплавляемый слой получается высокого качества.
• Глубина плавления основного материала небольшая.
• Сцепление слоя с материалом детали получается очень прочным.
• Формирование слоя малой толщины допускается.

• Требуется дополнительная оснастка.
• Сравнительно невысокая производительность.

Электродуговая наплавка под флюсом

Технология отличается универсальностью применения и широкими возможностями легирования. Существует четыре вида наплавки под флюсом.

Электродуговая наплавка лентой. Сварщик перемещает дугу от одной кромки к другой. в результате тепловое воздействие носит рассеянный характер, а основной металл прогревается на небольшую глубину.

Многоэлектродная. Метод оригинален тем, что требуется одновременное использование более одного электрода. Они подключаются к общему источнику питания и располагаются на расстоянии один от другого. Электрическая дуга перемещается между ними, заставляя попеременно плавиться то один стержень, то другой.

Многодуговая. Техника в значительной степени похожа на предыдущую. С той лишь разницей, что число электрических дуг соответствует количеству электродов.

Вибродуговая наплавка под флюсом. Метод сводится к тому, что электродом необходимо выполнять колебательные движения.

• Высокая производительность.
• Универсальность использования.
• Небольшой расход электрода.
• Отсутствие вредного излучения.

• Основной материал плавится на большую глубину.
• Требуется использование формирующих флюс устройств.
• Работать можно исключительно в нижнем пространственном положении.
• Трудно удаляется шлак с деталей малого размера и глубокими внутренними поверхностями.

В защитной среде

Самый востребованный способ наплавки. Выполняется с использованием плавящихся электродов в среде углекислого газа. Отличается невысокой стоимостью и доступностью. Позволяет наплавлять заготовки и детали малых размеров и наносить слои толщиной от 0,5 до 3,5 миллиметров.

Работы могут выполняться и плавящимися, и неплавящимися электродами. В первом варианте электрическая дуга образуется между расходным материалом и поверхностью заготовки. Работа выполняется автоматом или полуавтоматом. Нужно обеспечить автоматическую подачу проволоки в рабочую зону. Кроме углекислого газа для формирования защитной оболочки можно использовать смесь на основе аргона.

Второй вариант подразумевает применение угольных, вольфрамовых или графитовых неплавящихся электродов. Присадочным материалом служит проволока или порошок. При работе угольным прутком присадка в виде порошка насыпается на поверхность, а затем подвергается термической обработке. В наплавленном слое образуется большое количество пор, появляются сторонние включения и прочие дефекты. Поэтому о высоком качестве в этом случае речь не идет.

Порошковой проволокой и лентой

Защитная среда для данной технологии не требуется. Рабочая зона защищается за счет компонентов сердечника электрода. Основные достоинства метода заключаются в простоте и высокой маневренности. Можно работать с деталями любой конфигурации, в том числе и сложной геометрической формы: углубления с малым диаметром, выступы, обратные углы и т.д.

Газовая

Считается самым простым, доступным и удобным способом наплавки металлов. Тепло для плавления металлов вырабатывается за счет сжигания газовой смеси в специальной горелке. Для наплавки можно использовать стержни, проволоку или пруток. Они подаются в рабочую зону вручную или посредством механизмов. В качестве флюсов применяются смеси, выполненные на основе буры или борной кислоты. Сам процесс аналогичен электродуговой наплавке.

Наплавление небольших деталей осуществляется без предварительного нагрева. Крупные заготовки перед началом работы следует разогреть до температуры в 500 или больше градусов Цельсия.

В наши дни становится все более популярной становится газопорошковая наплавка. Метод дает возможность реконструировать поверхность деталей сложной конфигурации. При этом толщина слоя при необходимости может составлять 0,1-0,3 мм, а основной металл не разбавляется. В рабочую зону порошок поступает через газокислородное пламя. По ходу движения он нагревается и к поверхности уже доходит в расплавленном состоянии. После остывания образуется наплавленный слой.

• Основной металл проплавляется на незначительную глубину.
• Технология универсальна.
• Можно наносить очень тонкий слой.

• Качество наплавляемого слоя нестабильно.
• Плохая производительность.
• Коэффициент использования присадок низкий.

Лазерная

Главным элементом системы является концентрированный пучок энергии – лазерный луч. Вакуумные камеры для эксплуатации оборудования не нужны. Принцип работы построен точно так же, как и у газоплазменных или порошковых плазменных установок. Так же требуется бесперебойная подача присадочного порошкового материала и его соединение с металлом и флюсом. Отличие состоит в способе плавления металлов. Здесь это происходит за счет фокусировки лазерного луча.

Основными узлами оборудования являются специальная головка с соплом, внутри которого лазером нагревается поток газа, и порошковый инжектор, подающий в этот поток присадочный материал.

• Отличное сцепление между основным металлом и наплавом.
• Поверхность детали прогревается на малую глубину. Этот показатель контролируется.
• Можно наносить тонкие слои – до 3 мм.
• Минимальная деформация поверхности деталей.
• Можно нанести слой металла в труднодоступных местах.
• Можно лазерным лучом воздействовать сразу на несколько мест.

• Невысокая производительность.
• Высокие затраты энергии.
• Оборудование обходится дорого.

Электронно-лучевая

Материалы плавятся в вакууме под воздействием электронного луча. Технология позволяет регулировать нагрев и основного материала, и присадки. Важно подчеркнуть, что осуществляется контроль раздельно, что позволяет избежать смешивания двух расплавов. В качестве присадки можно использовать привычную проволоку или порошок.

• Небольшая глубина проплавления.
• Можно нанести слой небольшой толщины.

• Высокая стоимость оборудования.
• Исполнителю требуется биологическая защита.

Электроконтактная

Для выполнения работы требуется специальный аппарат. Наплавление выполняется с использованием проволоки или порошка.

• Небольшие затраты энергии.
• Высокая производительность труда.
• Защитная среда не нужна.
• Импульс имеет небольшую продолжительность, что минимизирует зону термического воздействия.

Из недостатков нужно подчеркнуть небольшой ассортимент обрабатываемой продукции. технология используется для восстановления штоков, осей, валов и прочих узлов, износ которых не больше 1,5 миллиметра по диаметру.

Взрывом

В основу процесса положена технология сваривания металлов методом взрыва.

• Можно работать с металлами, сплавить которые в иных условиях невозможно.
• Основной металл на проплавляется.
• Изделия подвергаются незначительной деформации.

• Требуются специальные полигоны.
• Подготовка занимает много времени.
• Номенклатура обрабатываемых деталей сильно ограничена.

Индукционная

Способ основан на использовании энергии вихревых потоков. На рабочую поверхность заготовки они наводятся посредством высокочастотных полей.

Перед началом процесса на заготовку наносится слой присадки и флюса. После этого на расстоянии над ним устанавливается индуктор. Устройство представляет собой спираль из нескольких витков медной шины или трубки. На них подается напряжение высокой частоты.

Глубина плавления основного металла зависит от частоты индуктора. Зависимость носит обратный характер: чем выше частота, тем меньше глубина плавления металла. Данная технология характеризуется высокой производительностью и малой глубиной нагрева заготовки.

Один из методов электроэрозионной обработки, в основе которого лежит использование кратковременных разрядов. Электрические импульсы воздействуют на поверхность обрабатываемой детали.

Основными узлами установки являются электрод и электромагнитный осциллятор. Наконечник в процессе воздействия электрических разрядов отторгает частички металла. Поскольку электрод подключен к положительному заряду, а деталь – к отрицательному, то металл направляется к поверхности заготовки.

Данный метод подходит для нанесения тонких покрытий – от нескольких микрон до 1,5 мм. Наплав получается очень плотным и мелкопористым. Впоследствии он хорошо удерживает на своей поверхности смазочные материалы.

Главное достоинство технологии заключается в том, что обрабатываемая поверхность практически не нагревается. Как результат структура материала не изменяется, а поверхность заготовки не деформируется.

Наплавка зубьев шестерни

Механизмы шестеренчатых передач используются в самых разных машинах и устройствах. Они испытывают большие механические нагрузки, из-за чего изнашиваются зубья: стают тоньше, короче; выкрашиваются; получают трещины, царапины и другие дефекты. Самым эффективным методом восстановления шестерен является наплавка.

Если шестерня механизма обычного порядка потеряла не больше двух зубов подряд, то она подлежит ремонту. Зубья с дефектами или их остатки удаляют полностью. На освободившемся месте по ширине сверлят два или три отверстия и нарезают в них резьбу. Затем в подготовленные отверстия вкручиваются шпильки так, чтобы они выступали над поверхностью. Затем на шпильки наваривается металл. Наплаву придается форма утерянного зуба.

Для восстановления зубьев шестерен также используются специальные предназначенный для наплавки электроды. Для того, чтобы зуб вышел нужного размера, применяется выполненный из меди шаблон. Готовится он по целым зубьям.

Если приходится ремонтировать шестеренку с несколькими дефективными зубьями, то восстанавливается поношенная часть зацепа. С этой целью применяется сплав сормайт. Наплавка выполняется электродуговым (электроды ЦС-1 и ЦС-2) или газовым методом. Для работы подходит постоянный или переменный источник тока обратной полярности. После этого места ремонта шлифуют.

Помимо электродов для наплавки может использоваться сталинит, представляющий собой порошок. Плавится он угольными или стальными стержнями только постоянным током с обратной полярностью. Пластичная смесь наносится на заготовку слоем в 3-4 миллиметра. Флюсом служит бура.

Ремонт зубьев с дефектами длиной от 2,2 до 8,2 миллиметров выполняется отдельно для каждого изношенного зуба. Работа выполняется под флюсом порошковой проволокой. Расплав формируется в форме, сделанной из меди.

Наплавка концов рельс

Развивать большую скорость и при это оставаться безопасным видом транспорта поезда могут только на рельсах, поддерживаемых в хорошем состоянии. Наибольшие нагрузки испытывают стыки. На них приходятся удары колес движущегося состава. Рано или поздно это приводит к деформации рельсов на краях. Стандартным способом восстановления геометрии путепроводов является наплавка.

Изначально с рельса болгаркой, зубилом либо иным инструментом снимается отслоившийся и расплющенный металл. После этого концы рельс нагреваются, чтобы процесс прошел быстрее, а металлы лучше соединились. Существует несколько технологий наплавки рельсов.

Ручное дуговое

Выполняется электродами К-2-55, ОЗН-300, ОЗН-350 путем формирования валиков вдоль, поперек или по диагонали торца. Наиболее результативным является второй способ. В среднем ширина валика составляет 2-3 см. точные размеры зависят от диаметра расходника и настроек сварочного аппарата.

Можно наплавлять металл пучком, состоящим из нескольких электродов, расположенных в один ряд. В таком случае производительность труда кратно возрастает. Начинается наплавка с торца рельса. Дуга разжигается с внутренней части. Для этого нужно немного отступить от края и начать формировать валик. Оборвать его нужно за несколько миллиметров от края торца. После этого начинаются работы по заделыванию проемов между валиками с таким расчетом, чтобы перекрывалось примерно 15-20% толщины предыдущего валика. По окончанию наплавки торец шлифуется.

Полуавтоматическое электродуговое

Присадочный материал – порошковая самозащитная проволока. Сравнительно с предыдущим способом полуавтомат обладает важными преимуществами: значительно выше производительность труда и качество наплава. Процесс делится на этапы:

• определение размера дефекта;
• подготовка оборудования и оснастки;
• шлифовка места;
• определение границ выездных работ и установка полуавтомата на рельсы;
• предварительный нагрев места работ;
• наплавление металла;
• окончательная обработка абразивным инструментом.

Если дефект глубокий, то процесс повторяется несколько раз.

Наплавка цилиндров

Восстановление деталей цилиндрической формы выполняется одним из двух приемов.

Электродами с обмазкой

Делается одним из трех способов:

• наложением валиков по длине цилиндра;
• формированием наплава по окружности;
• по винтовой линии.

Метод выбирается в зависимости от условий. К примеру, длинные заготовки обрабатываются первым способом. Поверхность очищают и наносят первый вали. Второй формируется с противоположной стороны. Третий и четвертый делаются накрест и получается, что все они располагаются через равные отрезки. Теперь наплавы очищаются от шлака и последующие валики наносятся рядом с существующими с таким расчетом, чтобы они частично перекрывались друг другом. Важно обратить внимание на то, что каждый последующий валик наносится только после того, как предыдущий очищен от шлака.

Работа вторым методом проводится с деталью, которая непрерывно вращается вокруг собственной оси. Последний способ отлично подходит для механизированной обработки. Деталь вращается непрерывно и равномерно.

Автоматическая с флюсом

Получается устойчивый к износу слой. Выполняется сварочной или порошковой проволокой. Также можно применить ленточный электрод или порошковую ленту. Наплав формируется по винтовой или образующей линии.

Наплавка плоскостей

Выполняется посредством формирования большого количества валиков. Каждый последующий должен перекрывать предыдущий примерно на 30% его ширины. Шлак удаляется сразу после окончания формирования каждого из валиков.

Самым простым методом является укладка узких валиков на небольшом расстоянии один от другого. Промежутки между ними заполняются в последнюю очередь. Более совершенным способом стала широкослойная наплавка. Формируется за счет небольших колебательных движений кончика электрода.

Когда требуется высокая производительность, то лучше прибегнуть к применению электродной ленты или многоэлектродной наплавки. Наиболее износостойким покрытие получается, если использовать порошковую проволоку и выполнять работу открытой дугой. Кончику расходного материала необходимо придать колебательные движения с нужной амплитудой.

Наплавка металлорежущего инструмента

Ремонт штампов и режущего инструмента производится одним из трех способов – сваркой полуавтоматической, автоматической или ручной. В последнем варианте используется электроды марок ЦИ-1М, ЦС-1 или ОЗИ-3(5, 6).

Полученный в результате такой технологии слой обладает отличной сопротивляемостью на истирание. Перед началом работы поверхность заготовки нужно прогреть до температуры 300-700 градусов Цельсия. Наплавка делается за 1-3 прохода, а толщина слоя составляет 2-6 миллиметров.

Наплавка деталей, работающих с большим трением

Узлы, работающие в условиях интенсивной эксплуатации, подвержены быстрому износу. В большинстве своем он связан с трением или частыми ударами. Такие изъяны следует наплавлять такими электродами:

• ОМГ-Н. использовать можно с источником постоянного или переменного тока. Подключение – обратная полярность.
• ЦНИИН-4. Одна из наиболее ходовых марок. Универсальна в применении.
• ОЗН-7Н. Поверхность наплавляется в несколько проходов. Полученный слой устойчив к истиранию и образованию трещин.
• ОЗН-400М. технология отличается высокой производительностью, а наплав – устойчивостью к механическим нагрузкам.
• ОЗН-300М. Хорошие характеристики твердости и механической прочности. работы выполняются на обратной полярности от источника постоянного или переменного тока.

Наплавка узлов, которые не подвергаются ударам, применяются электроды Т-590 и Т-620. Данные расходники специально разработаны для восстановления деталей, работающих в условиях интенсивной эксплуатации. В состав электродов входят добавки, придающие наплаву высокой твердости, которая составляет 62-64 HRC. С другой стороны, наплав отличается хрупкостью и склонностью к образованию трещин. Поэтому электроды нельзя использовать для ремонта деталей, подверженных ударным нагрузкам. Поверхность обрабатывается в один или два приема.

Наплавка нержавеющей стали

Наиболее часто детали из нержавеющей стали восстанавливаются наплавкой с использованием электродов ЦН-12М-67 и ЦН-6Л. Их стержень выполнен из нержавеющей высоколегированной проволоки. Полученный слой наплава обладает такими показателями:

• устойчивость к коррозии;
• устойчивость к образованию задиров.

Расходные материалы часто применяются для наплава арматуры. Перед началом работ поверхность деталей следует нагреть до температуры 300-600 градусов Цельсия. Дальнейший режим обработки зависит от типа материалов.

Наплавка чугуна

Для работы с чугуном и его сплавами используются электроды следующих марок:

• ОЗЧ-2. Наплавляются заготовки, сделанные из серого и ковкого чугуна.
• МНЧ-2. Наплав характеризуется высокой плотностью и чистотой состава.
• ОЗЖН-1 и 2. Предназначены для работы по серому и высокопрочному чугуну.
• ЦЧ-4. Расходники отличаются высокими показателями использования: стабильная дуга, простота розжига, небольшое количество брызг.

Есть универсальные марки расходных материалов, которые можно использовать для наплавки деталей из разных марок чугуна, но большинство ориентированы на конкретные виды материала.

Наплавка меди и бронзы

Для работы с технической медью лучше других подходят электроды Комсомолец-100. Можно так же использовать присадочные притки, сопоставимые по составу с основным материалом. Предварительно поверхность детали следует нагреть до температуры 300-500 градусов Цельсия. В случаях, когда для наплава пришлось поднять температуру выше 500 градусов, нанесенный слой необходимо проковать.

Для бронзы больше подходят электроды ОЗБ-2М. они позволяют сформировать слой, устойчивый к износу. Для работы потребуется источник постоянного тока с обратно полярным подключением. Выполнять наплавку следует только в нижнем пространственном положении.

Наплавка алюминия и сплавов

Оптимальным методом является дуговая наплавка. Для выполнения работ используются расходники следующих марок:

• ОЗА-1. Новый слой будет обладать высокой устойчивостью к коррозии.
• ОЗАНА-1. Разрушает защитную пленку из оксида алюминия и помогает стабилизировать рабочий процесс.

Чтобы иметь возможность регулировать структурный состав наплава, нужно использовать электроды порошковые. Они дают возможность специалистам создавать слой наплава, который по своим эксплуатационным показателям будет превосходить основной металл.

Расход материалов

Точный расчет расхода наплавочного материала необходим для определения стоимости готового изделия. Помимо этого, расчет расходных материалов необходим для обеспечения непрерывности рабочего процесса и создания необходимого запаса расходников. Помогут в этом нормативы, составленные для каждого вида работ.

Вес принято рассчитывать на метр сварного шва. Для определения массы наплава следует воспользоваться формулой:

Здесь: F – площадь сечения в поперечном разрезе;

Y – удельный вес металла.

Определение количества электродов тоже относится к числу важных для организации работы параметров. Но вычислять значение нет необходимости. На упаковке каждой марки электродов указывается необходимый вес стержней для наплавки килограмма металла. В среднем показатель варьируется в пределах 1,4-1,8 кг.

Рассчитывать количество электродов для формирования погонного метра шва тоже не нужно. Эту цифру можно взять из ГОСТа, где для каждой формы сварного шва из низколегированной и углеродистой стали указано усредненное значение параметра.

Оборудование

Оборудование, используемое для наплавки металлов, работает по тем же принципам и от таких же источников питания, что и привычная сварка. Отличительной его особенностью является наличие вспомогательной оснастки. Она подачу и распределение присадочных материалов на поверхности наплавляемых деталей.

Другими словами, для наращивания рабочей поверхности узлов применяется сварочное оборудование, укомплектованное дополнительными узлами. Специально изготовленное для наплавки оборудование классифицируется в зависимости от формы наплавляемых элементов: для плоских поверхностей, вращающихся деталей и сложных конфигураций.

Присадочные материалы наносятся как традиционными способами (пруток, проволока, порошок), так и по специальной технологии – центробежное распределение, спиральная укладка и другие. Установки, предназначенные для работы с крупногабаритными заготовками, комплектуются узлами предварительного нагрева поверхности, способными нагревать металлы до температуры 500-700 градусов Цельсия.

На потребительском рынке распространены малогабаритные установки для электроискровой наплавки. Они могут быть использованы в домашней обстановке. Согласно аннотации, с помощью такого оборудования можно наплавлять рабочие поверхности толщиной до нескольких миллиметров. На практике за один проход удается добавить десятую часть миллиметра. Поэтому область применения таких установок сильно ограничена.

Услуги по наплавке

Компании, занятые в области обработки металлов, предлагают услуги по наплавке. В распоряжении они имеют мощные профессиональные установки высокой производительности и опытных сотрудников. Поэтому, если требуется качественный наплав и решить задачу самостоятельно не представляется возможным, то лучше обратиться за помощью к специалистам. В конечном итоге, такое решение экономит и время, и финансы.

Источник