Режимы наплавки и принципы их выбора конспект

Обновлено: 07.07.2024

Основными параметрами режима при наплавке плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой является сварочный ток и напряжение между неплавящимся электродом и присадочной проволокой, скорость наплавки, расстояние от торца присадочной проволоки до поверхности изделия. Существенное влияние на наплавку оказывают диаметр электрода и присадочной проволоки, расход защитного газа, углубление электрода в канал головки, угол наклона сварочной головки к поверхности изделия, напряжение холостого хода источника питания, толщина изделия, амплитуда и частота колебаний плазменной головки. •

Влияние сварочного тока

Одним из основных параметров режима наплавки является величина сварочного тока. Увеличение сварочного тока приводит к увеличению перегрева наплавляемого металла и, как следствие, к увеличению нагрева поверхности основного металла. Чрезмерное увеличение сварочного тока приводит к проплавлению основного металла при наплавке легкоплавких металлов и к увеличению проплавления основного металла и степени перемешивания основного и наплавляемого металлов при наплавке металлов с близкими теплофизическими свойствами. Так, при наплавке бронзы на сталь толщиной 5 мм проплавление наступает при токе 160 а, при наплавке на сталь толщиной 8 мм — при 180 а, при наплавке на сталь толщиной 18 мм — при 200 а. С увеличением величины тока при прочих равных условиях переход железа в металл наплавки при наплавке меди и ее сплавов на сталь увеличивается. Это объясняется тем, что с увеличением сварочного тока возрастает объем жидкой ванны, так как увеличивается количество расплавленной проволоки и увеличивается количество тепла, идущего на ее плавление и перегрев. Перегрев капель жидкого металла, переходящих с проволоки на изделие, увеличивается.

Влияние скорости подачи проволоки

При наплавке плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой в отличие от сварки (наплавки) неплавящимся электродом с присадочной проволокой скорость подачи присадочной проволоки имеет жесткую связь с режимом наплавки.

Скорость подачи проволоки оказывает большое влияние на характер переноса металла в сварочную ванну. Вследствие того, что дуговой разряд горит, независимо от изделия, с увеличением скорости подачи проволоки характер переноса металла в плазменном факеле легко регулируется от крупнокапельного до мелкокапельного даже при постоянно заданных параметрах источника питания. Это вызвано тем, что хотя тепловая мощность источника питания и не меняется (UI = const), но за счет уменьшения напряжения величина тока резко увеличивается, что приводит к уменьшению размера капель расплавленного присадочного металла и увеличению частоты их переноса. При наплавке желательно, чтобы характер переноса был крупнокапельный. В этом случае разогрев основного металла меньший и, следовательно, переход элементов основного металла в металл наплавки меньший, свойства наплавленного соединения выше. Поэтому скорость подачи присадочной проволоки подбирается такой, чтобы был обеспечен крупнокапельный перенос металла.

Выбор скорости наплавки

Скорость наплавки при наплавке плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой определяется режимом наплавки, углом наклона сварочной головки к изделию, расстоянием от торца присадочной проволоки до поверхности основного металла, качеством подготовки поверхности основного металла, требованием попадания капель перегретого расплавленного металла присадочной проволоки в ванну жидкого металла. Оптимальной можно считать такую скорость наплавки, при которой капли перегретого жидкого металла присадочной проволоки попадают в ванну перемещающегося по поверхности изделия жидкого металла наплавки на расстоянии 2—3 мм от головной части ванны. Критерием того, что установленная скорость наплавки максимальна, является то, что при увеличении установленной скорости наплавки капли присадочного металла начинают частично попадать на основной металл впереди перемещающейся ванны.

При уменьшении скорости наплавки (в определенных пределах) увеличиваются нагрев поверхности основного металла и длительность контактирования твердой и жидкой фаз, что приводит к увеличению содержания примесей основного металла в металле наплавки.

При чрезмерном уменьшении скорости наплавки, когда капли присадочного материала попадают в ванну на расстоянии свыше 8—10 мм от ее головной части, может произвойти, как показали — исследования, и уменьшение температуры разогрева поверхности основного металла. Это можно объяснить тем, что к моменту попадания капель присадочного металла в ванну, часть ванны, соприкасающаяся с твердым основным металлом, уже закристаллизовалась. Дополнительно введенное с каплями жидкого металла тепло недостаточно для расплавления уже закристаллизовавшегося металла. Кроме того, прослойка жидкого металла между плазменной струей и поверхностью основного металла значительно большая, чем при оптимальной скорости наплавки, что также приводит к уменьшению разогрева поверхности основного металла. Однако применение таких заниженных скоростей наплавки приводит к резкому уменьшению производительности труда, повышенному расходу присадочного металла, защитного газа и др., что весьма нежелательно. Поэтому скорость наплавки следует устанавливать оптимальной в соответствии с установленным режимом наплавки.

Скорость наплавки в очень сильной степени зависит от угла наклона сварочной головки к поверхности изделия. При возбуждении дуги между вольфрамовым электродом и присадочной проволокой плазменный факел вследствие магнитного дутья отклоняется в сторону. Угол отклонения зависит от величины тока в проволоке. Вследствие этого при наплавке может оказаться, что плазменный факел будет воздействовать на твердый основной металл впереди сварочной ванны. В этом случае нарушится смысл процесса, а именно: образование соединения только за счет взаимодействия перегретого электродного металла с твердым основным металлом. Поэтому плазменную головку целесообразно устанавливать под некоторым углом а к поверхности изделия (см. рис. 27). При наклонном положении головки плазменный факел не выходит из зоны ванны наплавляемого металла и выполняет функции термостата, т. е. поддерживает ванну в перегретом состоянии в течение необходимого времени. Одновременно он оказывает дополнительное давление на жидкий металл, улучшая этим условия его растекания по поверхности изделия. Скорость наплавки при таком

Рис. 33. Схема вариантов наклона плазменной головки к поверхности изделия

ai — угол наклона плазменной головки; сс2 — угол между направлением потока плазменного факела и поверхностью изделия; 0 — угол наклона головной части ванны к поверхности основного металла; а — оптимальный угол наклона

процессе подбирается равной скорости растекания перегретого металла ванны. В зависимости от угла наклона сварочной головки к изделию меняется и направление потока плазменной струи к изделию. Поток плазменной струи может быть направлен к изделию под углом а2 меньше 90°, под прямым углом и под углом больше 90° (рис. 33). Во всех трех случаях угол наклона головки аг к изделию меньше 90°.

В первом случае ах > 90° (где а — оптимальный угол наклона плазменной головки, обеспечивающий направление потока плазменной струи нормально к ванне; 0 — угол растекания; рис. 33, а). Поток плазменной струи направлен навстречу перемещающейся ванне жидкого металла, и давление газов препятствует перемещению ванны жидкого металла. Скорость наплавки уменьшается.

Во втором случае ах = а, а2 = 90°, 0 а, а2 >’90°, 0 > 90° (рис. 33,6). Поток плазменной струи направлен частично в ванну и частично за ванну, что также препятствует нормальному течению ванны жидкого металла, так как и ё этом случае необходимо преодолеть дополнительное сопротивление плазменной струи.

Если во втором случае ванна жидкого металла течет с постоянной скоростью углом вперед, то в третьем и особенно в первом случае ванна жидкого металла течет неравномерно, как бы отдельными волнами, углом назад.

В табл. 10 приведены оптимальные углы наклона сварочной головки к изделию при различных режимах наплавки и получающиеся при этом скорости наплавки применительно к случаю наплавки бронзы на сталь. Для примера приведены скорости наплавки при этих же режимах, но на других углах наклона сварочной головки.

Влияние угла наклона сварочной головки к изделию на скорость наплавки бронзы Бр. КМцЗ-1 на малоуглеродистую сталь

Основные параметры режима, определяющие ход процесса и его результат, следующие: напряжение наплавки, скорость подачи, диаметр, число, порядок расстановки и вылет электродных проволок, скорость наплавки. От правильного выбора режима наплавки во многом зависит поведение основного металла, струк-

тура и свойства, а также конфигурация, качество формирования поверхности и сплавление наплавленного слоя. • |

Напряжение наплавки выбирают в зависимости от диаметра используемой проволоки.

При диаметре проволоки 0,5 мм напряжение наплавки составляет 10—15 В, I мм—15—25 В, 2 мм — 25—30 В, 3 Mwi — 25—36 В, 4 мм — 36—40 В, 5 мм — 40—50 В.

Диаметр электродной проволоки определяет толщину наплавляемого слоя. Чем меььше диаметр и ниже напряжение наплавки, тем меньшую толщину слоя можно наплавлять. Однако получить толщину слоя менпые 1 мм пока не удается. При ведении процесса в нижнем положении получить толщину более 50 мм тоже пока затруднительно.

Число электродных проволок выбирают в зависимости от шириьы наплавляемого слоя и диаметра проволоки. При одной и тгой же ширине число проволок увеличивается с уменьшением их диаметра и наоборот.

Согласно опыту наплавки оптимальное расстояние между проволоками должно быть равным трем-четы рем их диаметрам. От правильного выбора расстояния между электродами зависит качестьо наплавленного слоя и производительность процесса. Опыт показал, что ток в сварочной цепи увеличивается пропорционально числу электродов. Вместе с тем при наплавке, особенно широкослойьой, желательно минимально пере* гревать основной металл, а для этого поступающую в наплавочную ванну теплоту необходимо распределять по возможно большей поверхности. Поэтому расстояние между проволоками, равное трем-четырем диаметрам, выбирают с целью увеличение фронта вложения теплоты в изделие.

Слишком большое расстояние между проволоками нежелательно, так как в этом случае каждая из них начинает работать самостоятельно и теряются преимущества процесса, связанные с их взаимным влиянием друг на друга: нарушается эффект многоэлектродной сварки. 1

Кроме ширины расстановки существенную роль играет порядок расположения электродов вдоль фронта. Как показали наши исследования электрических полей вдоль фронта многоэлектродной системы, порядок расположения электродов должен соответствовать распределению напряженности поля. В местах повышенной напряженности число проволок должно быть максимальным и, наоборот, в местах пониженной напряженности число электродов следует уменьшать. Однако это не всегда себя оправдывает. При большой ширине наплавки, когда сила тока превышает 5— 1C кА, а напряжение 40 В, сгушение электродов у краев не дает положительных результатов. Их взаимное влияние становится настолько большим, что сгущенные электроды начинают плави іься одновременно, образующиеся капли объединяются в одну общую каплю, которая быстро растет и сбрасывается под действием магнитного ноля в центральную зону ванны Жпакого металла, а не на край, как это необходимо.

В то же время при средней ширине слоев (до 200 мм) сгущение электродов по краям и разрежение в центре дает положительные результаты. Так, при ширине наплавки 50—100 мм электроды располагают у краев по два на расстоянии друг от друга один-два их диаметра. При ширине наплавки более 100 мм желательно сгущать по три крайних электрода, что обеспечивает качественное формирование краев, ликвидирует подрезы и подвороты.

Вылет электродов — чрезвычайно важный параметр многоэлектродной системы, так как он определяет силу тока, протекающего при определенном напряжении, а также степень подогрева электродов. Для обеспечения наивысшей производительности процесса, хорошего качества наплавленного металла необходимо придерживаться следующих величин вылета. При диаметре проволоки 0,5 мм вылет должен быть 10—15 мм, I мм — 15—20 мм, 2 мм — 25—30 мм, 3 мм — 30— 50 мм, 4 мм—40—80 мм, 5 мм—40—100 мм. Желательно, чтобы вылет всех электродов по фронту был одинаковым, ибо в противном случае в системе произойдет перераспределение тока и нарушится формирование поверхности и глубины проплаЕления основного металла.

Скорость подачи электродов в наплавочную ванну определяет сила тока. Выбрав напряжение наплавки и зависимости от диаметра электродной проволоки и наметив расстановку проволок в зависимости от ширины слоя, назначают их вылет и скорость подачи в за-

виснмости от высоты наносимого слоя, толщины изделия и имеющегося в распоряжении источника сварочного тока.

Опытным путем установлено, что при оптимальном вылете и напряжении на каждые 60 м/ч подачи одной проволоки диаметром 1 мм необходим ток силой 40 At 2 мм — 100 А, 3 мм — 200 А, 4 мм — 4Ь0 А, 6 мм — 700 А. Эта закономерность изменяется в сторону уменьшения тока с увеличением диаметра электрода при возрастании скорости подачи электродов.

В определенных пределах скорость подачи электродов в ванну влияет на процесс аналогично изменению вылета. Увеличивая скорость подачи электродов, можно увеличить их вылет, не изменяя ток и качество

формирования наплавленного слоя. Этим иногда приходится пользоваться при разработке технологии наплавки деталей сложной конфигурации, когда необходимо выйти за пределы оптимального вылета электрода.

Существенную роль при многоэлектродной наплавке играет угол наклона электродов к вертикали. Наплавка вертикальными электродами целесообразна для получения слоев средней толщины 4—8 мм.. В этом случае обеспечивается удовлетворительное протекание процесса и хорошее формирование поверхности слоя.

Когда требуется получить глубокое проплавление или предварительное оплавление поверхности, электроды системы частично или полностью устанавливают углом вперед. В обычных условиях такой прием вызывает ухудшение формирования поверхности.

Наилучшие результаты получаются при наплавке углом назад. При этом выбирают угол 60—45° к горизонту. Такой прием обеспечивает минимальное проплав - ление основного металла, удовлетворительные конвективные потоки в сварочной ванне, хорошее расплавление слоя легирующей шихты. J

Перед наплавкой поверхность детали должна быть очищена от грязи, масла, оксидов и т. п. Если наплавка ведется по слою легирующей шихты, то требования к чистоте поверхности невысокие. Если наплавка ведется легированной проволокой или цветными металлами, то зачищать поверхность необходимо особенно тщательно.

Большие токи, используемые при многоэлектродной наплавке, требуют особого внимания к токоподводу.

Для обеспечения надежного контакта место токопод - пода должно быть хорошо зачищено. Объясняется э^о применением больших токов (1—10 кА и более). Некачественный токоподвод затрудняет начало про цесса, вызывает подгорание контактов, ограничение тока при коротких замыканиях, что приводит к плохому формированию поверхности наплавки, а иногда к остановке процесса и получению брака.

Не менее важное значение имеет место токоподвода к мундштуку и изделию, а также взаиморасположение токоведущих кабелей Оба провода должны составлять виток, расположенный вдоль оси наплавки выпуклой частью в сторону начала наплавляемого слоя. При таком расположении кабелей максимальная концентрация электрического поля приходится на зону плавления электродов и способствует интенсификации их плавления.

Гребенка электродов во многоэлектродной системе упрощает процесс наплавки под флюсом, поскольку нет Сгребания флюса и шихты. Эта особенность позволяет успешно вести наплавку широких слоен на значительных скоростях, обеспечивая высокую однородность при легировании подачей порошкообразных металлических добавок е слой флюса. Состав флюса выбирают таким, чтобы получить стабильное плавление электродного металла, свободное удаление шлака, удовлетворительную смачиваемость основного металла наплавленным, минимальный и равномерный провар, удовлетворительное формирование наплавляемой поверхности.

При выборе зернистости флюса учитывают, что флюс с более мелким зерном способствует образованию сегрегации, его расход увеличивается, а наплавленный металл обогащается элементами, содержащимися и нем.

Если флюс выбран правильно, то при больших токах улучшается плавность перехода от наплавленного валика к основному металлу, поверхность наплавленного валика получается гладкой.

Толщина слоя флюса оказывает влияние на процесс наплавки и формирование наплавленного валика. Слой флюса должен надежно защищать зону горения дуг и обеспечивать возможность визуального контроля за процессом.

Высокая металлургическая активность жидкой

ванны в сочётании с пульсирующим горением электродов при большой ширине слоя приводит к постоянному прорыву газов через шлаковую оболочку.

При слишком толстом слое флюса (особенно тяжен лого) гШход газов из зоны сварки затрудняется и про - исходит взрывообразно, что приводит к появлению п« поверхности дефектов. Кроме того, увеличивается рас-i ход флюса, а толстая шлаковая корка труднее отде- ляется от наплавленного металла.

Слишком тонкий слой флюса не обеспечивает достаточной защиты сварочной ванны. Обычно толщину слоя флюса принимают на 6—10 мм меньше длины вылета электрода. При наплавке углом назад ванна жидкого металла отстает от мундштука, и толщину слоя флюса принимают несколько большей. При осуществлении наиболее эффективного V способа легирования (см. гл. 3) неровная поверхность наплавленного изделия вначале выравнивается засыпкой тонкого илоя флюса, именуемого подслоем.

Опыт показывает, что до определенной высоты подслой флюса оказывает положительное влияние на формирование наплавленного металла и зоны сплавления с изделием. Такая вырота зависит от напряжения наплавки, а следовательно, длины дуги. До напряжения 20 В подслой не должен превышать 2 мм, его следует выполнять флюсом мелкой грануляции с размером частиц 0,5—1 мм, ири 20—30 В подслой может быть до 4 мм, а при 30—40 В его можно довести до 10 мм. Оптимальной толщиной следует считать 4—5 мм. В этом случае обеспечивается качественная засыпка легирующей шихты несмотря на неровности поверхности

и одновременно хорошее удаление подслоя во время наплавки, каЛ показано на рис. 12.

Специфическое попеременное плавление электродов обеспечивает рассеянное тепловложеиие в основной металл и малую глубину проплавления.

По сравнению с одноэлектродной наплавкой одинаковый ток при многоэлектродном процессе уменьшает ироплавление основного металла и сокращает длину кратера за счет увеличения ширины наплавки. Попеременное давление дуг на расплавленный металл привс - цит к интенсивному перемешиванию ванны и благотворно сказывается на составе и структуре наплавки, улучшаются также условия просекания реакций взаимодействия металла и шлака. Это особенно важно при наплавке под керамическим флюсом или по слою легирующей шихты, так как свойства наплавленного металла определяются полнотой химического взаимодействия со шлаком.

Многоэлектродную наплавку проводят на переменном и постоянном токе. В обоих случаях ілубина проплавлення получается минимальной, ^ок обратной полярности обеспечивает лучшее формирование поверхности.

Исследования автора показали, что дуговым способом можно наплавлять слой толщиной до і2 мм. При больших толщинах наплавки процесс переходит в шлаковый из-за повышенного объема шлака. Надежное сплавление слоя с основным металлом происходит и этом случае при использовании форсированных режимов, когда имеет место сложное плавление электродного металла. Дуговой процесс перемежается с электро - шлаковым. Чем больше толщина наплавленного слоя, їем с большей скоростью подается электродная проволока. Характерно, что при толщине наплавки свыше 15 мм увеличение числа электродов не обеспечивает надежного сплавления. Целесообразнее уменьшить число электродов, но увеличить скорость их подачи и ванну. В этом случае расстояние между электродами может быть увеличено до 10—12 диаметров.

Наличие большой интенсивно перемешиваемой нанны жидкого металла выравнивает высокую тепло - ную неоднородность, вызванную большими расстояниями между электродами. Вместе с тем высокая плотность тока на электродах и длительное их оплавление

вызывают мощное давление на ванну жидкого металла, приближая тепловое ядро на конце электрода к зоне сплавления. При этом под электродами возникают' участки сплавления основного и наплавляемого металла, через которые тепловой поток из ванны жидкого металла устремляется в основной металл и обеспечивает образование надежного металлического контакта по всей поверхности. Поэтому при наплавке слоев большой толщины необходимо обеспечивать условия максимального выделения теплоты на конце плавящегося электрода.

Обычные фторидные флюсы, используемые при электрошлаковой сварке (АНФ-5, АНФ-6, АНФ-1П), оказываются непригодными для многоэлектродной наплавки больших толщин в нижнем положении, так как при этом формирование слоев получается неудовлетворительным, а сплавление отсутствует полностью несмотря на исключительно устойчивый процесс наплавки. Причины, видимо, связаны с низким электросопротивлением этих флюсов и относительно низкой температурой шлаковой ванны и теплового ядра на конце электрода.

Иные результаты получаются при использовании флюсов АН-348А, ОСЦ-45, АН-60, отличающихся высо ким электросопротивлением и сравнительно высокой вязкостью шлаков, которая плавно возрастает при снижении температуры и способствует хорошему фор - мированию наплавленного слоя. Повышенная окислительная способность шлаков обеспечивает хорошее смачивание поверхности низкоуглеродистой стали. I При наплавке существенную роль играет качество формирования валика. Для этого соответственно вы - бирают режим, что дает необходимую толщину слоя с учетом формы изделия. Чем тоньше должен быть наплавлен слой, тем меньше сила тока и диаметр про - волоки.

Наплавка изделий цилиндрической формы отличается от наплавки плоских поверхностей, так как в первом случае приходится считаться с возможностью стекания жидкого металла и шлака.

Изменение ширины валика достигается шириной расстановки электродов или их числом. Высота валика в некотором диапазоне (3—8 мм) изменяется за счет і изменения скорости наплавки.

В процессе наплавки электрическая луга оказывает давление на сварочную ванну, что вызывает образование под электродом углубления, которое при установившемся режиме одноэлектродной наплавки и отсутствии других факторов воздействия имеет сравнительно правильную и устойчивую форму.

Давление дуги возрастает с повышением плотности тока и уменьшается с увеличением напряжения. Чем глубже погружается дуга в основной металл, тем в большей степени жидкий металл вытесняется в хвостовую часть кратера и тем больше становится глубина проплаеления. При пульсирующей дуге ванна жидкого металла интенсивно колеблется. Эти колебания ухудшают формирование поверхности наплавленного металла. Поэтому постоянное горение дуги на всех электродах благотворно влияет на поверхность наплавленного слоя.

При нанесении слоя значительной толщины (10— 30 мм) наибольшее количество дефектов приходится на боковые края наплавки. Принято считать приемлемым появление максимального количества дефектов в начале и конце валика. Однако при многоэлектродном процессе дефекты образуются юлько в хцоетовой части валика.

Слои толщиной 20 мм и выше наносят с помощью мощных погруженных дуг в режиме, при котором дуговой процесс перемежается с электрошлаковым. При этом обеспечиваются равномерное небольшое проплавление основного металла и хирошее формирование поверхности благодаря шлаковой корке достаточно большой толщины (до 30 мм).

Дуговая наплавка покрытыми электродами является наиболее распространенным способом ремонта (восстановления формы и размеров) деталей автомобилей, тракторов и других машин и механизмов вследствие простоты ее осуществления и мобильности оборудования. Наплавку осуществляют обычно вручную, поэтому такой способ называют также ручной дуговой наплавкой.

Электродное покрытие служит для защиты ванны жидкого металла от кислорода и азота воздуха, стабилизации дуги, повышения технологичности процесса наплавки и введения легирующих элементов в состав наплавленного металла. Применяют следующие виды электродного покрытия: ильменитовое с содержанием более 30 % ильменита (FeO × TiO2); высокоцеллюлозное с содержанием 20…30 % целлюлозы; карбонатно-рутиловое; основное (фтористо-кальциевое), основными компонентами которого являются карбонат кальция и флюорит; высокорутиловые с содержанием до 35 % рутила (TiO2).

Дуговая наплавка покрытыми электродами отличается низкой стоимостью оборудования, возможностью выполнения наплавки вручную (рис. 1).

Рис. 1. Схема ручной дуговой наплавки покрытым электродом: 1 – изделие; 2 – сварочная ванна; 3 – электрическая дуга; 4 – наплавленный валик; 5 – покрытый электрод; 6 – электрододержатель

1. Выбор электродов для наплавки

Выбранные для наплавки конкретных изделий электроды должны обеспечивать получение требуемых свойств поверхности детали и давать наплавленный металл высокой износостойкости, необходимой вязкости, который должен удовлетворительно обрабатываться механическим способом. Электроды должны обладать хорошими сварочно-технологическими свойствами и быть достаточно дешевыми.

Свойства наплавленного металла в основном определяются его химическим составом и термообработкой. Химический состав наплавленного слоя изменяется за счет введения легирующих компонентов. Наиболее дешевыми и доступными из них являются углерод, марганец, хром, кремний, титан и бор. Они повышают твердость и износостойкость металла при истирании. Марганец и хром при введении их в малоуглеродистую сталь в количестве от 8 до 27 % повышают ее износостойкость в 4…5 раз. Высокомарганцовистая сталь хорошо работает при высоких ударных нагрузках. Углеродистая высокохромистая сталь (хрома более 12 %) обладает малой ударной вязкостью, поэтому ее не следует применять при наплавке деталей, работающих при ударных нагрузках. При ручной дуговой наплавке покрытыми электродами легирование наплавленного валика осуществляется либо через электродное покрытие, в состав которого входят легирующие компоненты, либо с помощью электродного стержня, изготовленного из легированной сварочной проволоки.

Наплавка изношенных деталей машин, изготовленных из углеродистых или легированных сталей и не подвергающихся после наплавки термообработке, производится электродами любой соответствующей основному металлу марки, обеспечивающими необходимую твердость и износостойкость наплавленного металла. Если же восстановленные детали подвергаются термообработке, то наплавка их производится такими электродами, наплавленный металл которых допускает эту обработку без снижения твердости и других механических свойств, например электродами ЦН-2,03H-250, 03H-300. В наплавленном металле стальных деталей, подвергающихся закалке, должно быть не менее 0,30 % углерода, чтобы металл мог воспринимать закалку.

Электроды для наплавочных работ в зависимости от химического состава и твердости наплавленного металла делятся на типы, а в зависимости от химического состава покрытия – на марки. Электроды, применяемые для наплавочных работ, разделяют на следующие группы (характеристики электродов приведены в прил. 1).

Для наплавки деталей, работающих на износ при обычных температурах, применяют электроды ОЗН-250, ОЗН-300, ОЗН-350, 03H-400, Т-590, ЦН-250. Металл, наплавленный этими электродами, имеет среднюю и высокую твердость, удовлетворительную пластичность и вязкость и относится к перлитному классу. Наплавленный металл в зависимости от химического состава может подвергаться или не подвергаться термообработке. Такие электроды применяются для наплавки валов, осей, автосцепок, крестовин, зубьев экскаваторов, лемехов, ножей бульдозеров, катков и звездочек тракторов, колес подвижного состава и т. д.
Для наплавки деталей, работающих на износ при повышенных температурах, применяют электроды ЦШ-1, ЦШ-2, ЦШ-3, ЦН-4, ЦН-5, 03H-I, НЖ-2, ЭН-60М. Эти электроды дают в наплавленном слое перлитную хромовольфрамовую или хромомарганцевую сталь. Применяется для наплавки штампов горячей штамповки, деталей кузнечно-прессового оборудования. Как правило, наплавленные изделия перед механической обработкой отжигаются, а после нее подвергаются закалке и высокому отпуску.
Электроды для наплавки режущего инструмента: ЦН-1М, T-216, Т-268, Т-293, ОЗИ-5, ОЗИ-6. Они дают наплавленный металл типа быстрорежущей стали.
Электроды, предназначенные для наплавки эрозионно-стойких поверхностей деталей, работающих при высоких температурах и в агрессивных средах: ЦН-2, ЦН-3, ЦН-6, ЦН-8. Применяются для наплавки деталей арматуры паровых котлов, насосов и турбин парогенераторов. В наплавленном слое такие электроды дают структуру стеллитов или сормайтов.
Электроды, предназначенные для сварочных работ: ЦМ-7, УОНИ 13/45, МР-3, АНО-4. Они дают наплавленный металл с высокой твердостью, но не могут существенно повысить износостойкость детали и дают возможность только восстановить размеры и форму детали.

2. Техника наплавки покрытыми электродами стальных изделий

Наплавка малоуглеродистых и низколегированных сталей производится обычным способом при обычных условиях. Во время наплавки электрод должен быть наклонен под углом 15…20° к вертикали во избежание попадания жидкого шлака на еще не расплавленный основной металл. Наплавка должна осуществляться углом назад (рис. 2, а).

Для получения узкого валика шириной до 1,5 диаметра электрода электрод при наплавке перемещают прямолинейно без поперечных колебаний.

Рис. 2. Техника наплавки: а – углом назад; б – с поперечными колебаниями

Однако из-за высокой скорости охлаждения в металле наплавки могут остаться не успевшие выделиться газы и шлаковые включения. С целью устранения таких дефектов при наплавке накладываются более широкие валики, которые получаются при поперечном перемещении конца электрода (рис. 2, б). Такой прием увеличивает прогрев кромок валика и замедляет скорость охлаждения сварочной ванны, что уменьшает вероятность появления дефектов,

Наплавка более широких слоев и большей высоты наплавленного слоя может осуществляться пучком электродов. Он представляет собой несколько сложенных вместе электродов, скрепленных между собой обвязкой и прихватками. В случае необходимости наплавки низкими и широкими валиками применяют пучки из двух или трех электродов, скомпонованных в ряд. Для наплавки более узкими, но высокими валиками применяют пучки из трех электродов, скомпонованных треугольником, или четырех электродов (рис. 3).

Рис. 3. Пучки электродов для наплавки

Наплавка должна выполняться короткой дугой, валики накладывают так, чтобы каждый последующий перекрывал предыдущий на 1/2 или 1/3 своей ширины. По высоте слой наплавленного металла устанавливается из расчета, чтобы припуск на механическую обработку составил 2…3 мм. Значение силы тока при наплавке определяется в зависимости от диаметра электрода по формуле J = (30…50)dэ, где J – сила тока; dэ – диаметр стержня электрода.

Между толщиной слоя наплавленного металла, диаметром электрода, числом слоев наплавки и силой тока рекомендуется выдерживать следующие соотношения (табл. 4).

При окончании наплавки усадочный кратер необходимо выводить за пределы рабочей наплавляемой поверхности, используя для этой цели приставные планки. После наложения каждого валика с поверхности наплавки удаляются шлак и брызги металла. При наплавке среднеи высокоуглеродистых сталей рекомендуется предварительный подогрев металла до температуры 350°. Изделия, подвергнутые ранее термообработке (закалка), перед наплавкой отжигают, после наплавки рекомендуется производить высокий отпуск наплавленного слоя.

План конспект урока по методике направляющего текста в изучении теоретического материала при подготовке сварщиков. Урок формирования новых знаний. К концу урока учащиеся должны знать:

- материалы, применяемые для наплавки;

- режимы наплавки и принципы их выбора;

- технологические приёмы автоматического и механизированного наплавления дефектов деталей машин, механизмов и конструкций.

Разработка урока

По профессии: Сварщик

Тема урока: Автоматическая наплавка под флюсом

Тип урока: Урок формирования новых знаний.

Продолжительность занятия: 45 минут

Форма проведения занятия: групповая

Цель урока: К концу урока учащиеся должны знать

- материалы, применяемые для наплавки;

- режимы наплавки и принципы их выбора;

Воспитательные и развивающие задачи урока: В ходе урока содействовать

развитию критического мышления, навыков групповой самоорганизации

Методы обучения: Традиционный. Методика направляющего текста.

МАТЕРИАЛЬНО-ДИДАКТИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ УРОКА:

Оборудование: видеопроектор, экран.

Дидактический материал: проекционные материалы, план конспект (направляющий текст).

Формирование новых знаний. В ходе изложения материала обучавшиеся заполняют направляющий текст. Дозированное изложение материала.

Закрепление новых знаний в виде групповой работы – решение практических заданий.

Заключительная часть урока – рефлексия, оценивание занятия, домашнее задание.

Структурный элемент урока

Методические особенности и краткие указания по проведению этапа урока

Приветствие, проверка отсутствующих.

Сфокусировать внимание учеников на проблеме и вызвать интерес к обсуждаемой теме. Объявление темы занятия.

Ознакомление с целями и задачами урока. Объявление прогнозируемых результатов

Работа в группе.

Актуализация опорных знаний

Повторение и обобщения пройденного материала

Формирование новых знаний.

Использовать дозированное изложение нового материала.

Вопросы 1,2,3, объясняю с использованием видеопрезентации, ученики одновременно получают направляющий текст и заполняют карточки задания(Приложение 1)

Проекционный план конспект (направляющий текст).видеоматериал,

Закрепление новых знаний.

Инструктирование-цель упражнения, правила, последовательность действий, время на выполнение заданий.

(Приложение 1)

Проекционный материал, план конспект (направляющий текст). Работа в группе

Корректировка знаний учащихся

Проверка полученных результатов. Разбор типичных ошибок.

Работа в группе

Заключительная часть урока

Подведение итогов занятия.

Оценивание: 1. Работы группы

4. домашнее задание.

Приложение №1. Направляющий текст.

Тема урока: Автоматическая наплавка под флюсом

Вопрос № 1. Оборудование для автоматической наплавки.

Вопрос № 2. Применяемые материалы для автоматической наплавки

Вопрос № 3. Режимы наплавки под флюсом.

Оборудование для автоматической наплавки.

Рис 1. Принципиальная схема автоматической наплавки под флюсом

На рис 1 под номерами обозначены: (напишите название ) 1-_______________________________________

2-______________________________ 3-_____________________________________ 4-__________________

Рис 2. Наплавочный автомат

(под стрелками напишите название агрегатов наплавочного автомата)

Рис 3. Схема наплавки вращающего детали.

Зачем нужно смещать электрод? (Ответьте на вопрос)_____________________________________

____________________________________________________________________________________

Применяемые материалы для автоматической наплавки

По способу приготовления флюсы бывают (Дополните предложение)_______________________

___________________________________________________________________________________

Для автоматической наплавки применяют проволоки (Дополните предложение)

— из стали 20 и стали 30 — малоуглеродистую проволоку из сталей Св-08, Св-08А и Нп-30, марганцовистых (Св-08Г, Св-08ГА, Св-15Г) и кремнемарганцовистых (Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС) сталей;

— из стали 35 и стали 45 — ________________________________________________________

— из сталей ЗОХ, 35Х и 40Х — ______________________________________________________

— из сталей с большим содержанием углерода —______________________________________

Для наплавки сильно изношенных деталей рекомендуется применять порошковую проволоку, в состав которой входят________________________________________________________________

Используют два типа порошковой проволоки: ___________________________________________

Режимы наплавки под флюсом.

(Дополните предложение)

Напряжение сварочной дуги задают в пределах _____ В, что обеспечивает хорошее формирование наплавляемого валика.

Скорость подачи проволоки зависит от диаметра электрода и силы тока и задается в пределах_________ м/ч.

Скорость наплавки находится в диапазоне _________ м/ч. При ее увеличении уменьшаются глубина проплавления и ширина наплавленного слоя.

Вылет электрода и шаг наплавки зависят от диаметра проволоки.

При выборе шага наплавки учитывается также требуемое перекрытие соседних валиков, которое должно составлять ________их ширины.

Смещение электрода зависит от диаметра детали: при диаметре 50—150 мм оно составляет _______ мм.

При выборе режимов наплавки следует иметь в виду, что:

— с ____________________ силы тока возрастает глубина проплавления и наблюдается увеличение ширины шва;

— напряжение не оказывает практического влияния на глубину проплавления, но с увеличением напряжения ___________________________________________________;

— с увеличением скорости наплавки величина проплавления и ширина шва ______________________.

Диаметр электродной проволоки зависит от требуемой толщины наплавляемого слоя и обычно составляет ___________ мм.

Сила тока влияет –_____________________________________________________________________

Наплавка обычно выполняется постоянным током обратной полярности и реже переменным током, так как

Ответьте письменно на следующие вопросы

В-1.Какими преимуществами и недостатками обладает наплавка под слоем флюса?

Читайте также: