Технология наплавки автоматической под флюсом порошковой лентой и проволокой реферат

Обновлено: 30.06.2024

Весьма перспективным способом восстановления и упрочнения поверхностей деталей, позволяющим значительно увеличить производительность труда по сравнению не только с ручной, но и механизированной сваркой в углекислом газе, является сварка и наплавка порошковой проволокой. Отличительная ее особенность по сравнению с другими механизированными способами состоит в том, что она сочетает преимущества и ручной сварки – простоту и мобильность, и механизированной сварки в углекислом газе – большую производительность и высокое качество сварных соединений.

Использование порошковой проволоки для наплавочных работ позволяет значительно расширить номенклатуру наплавляемых сталей, так как для большинства из них нельзя получить металлургическим путем соответствующую монолитную легированную проволоку.

Автоматическая и полуавтоматическая наплавка порошковой проволокой

Порошковые проволоки представляют собой трубчатую сложного внутреннего сечения проволоку, заполненную порошкообразным наполнителем (рис. 8). Наполнитель имеет состав, соответствующий покрытиям электродов для сварки. Масса порошкообразного наполнителя составляет от 15 до 40 % веса проволоки.

Порошок, входящий в состав порошковой проволоки, при ее расплавлении электрической дугой выполняет следующие функции:

· обеспечивает газовую и шлаковую защиту сварочной ванны от воздействия окружающей среды;

· способствует раскислению сварочной ванны;

· легирует сварной шов;

· стабилизирует дуговой разряд.


Рис. 8. Порошковые проволоки для сварки и наплавки: а – внешний вид; б – сечения проволоки

По способу защиты порошковые проволоки делятся на самозащитные и используемые с дополнительной защитой газом (СО2) или флюсом. Самозащитные проволоки, как правило, применяются и для производства сварных конструкций, и для наплавки деталей. Порошковые проволоки, используемые с дополнительной защитой, применяются в основном для наплавочных работ.

Технология выполнения наплавки самозащитной порошковой проволокой в основном ничем не отличается от технологии наплавки в углекислом газе. Открытая дуга дает возможность точно направлять электрод, наблюдать за процессом формирования наплавляемого слоя, что имеет большое значение при наплавке деталей сложной формы.

Преимущества этого способа: применение менее сложной аппаратуры по сравнению с аппаратурой, используемой при наплавке под флюсом и в защитном газе, а также возможность выполнять наплавочные работы на открытом воздухе; увеличивается производительность по сравнению с наплавкой под флюсом и в защитных газах, снижается себестоимость наплавки. Порошковая проволока дает возможность более экономично расходовать легирующие вещества, поэтому очень перспективна. Рекомендуемые марки порошковой проволоки для наплавки различных деталей приведены в прил. 2.

Обычно порошковые проволоки используют для сварки шланговыми полуавтоматами. Ввиду возможности наблюдения за образованием шва техника наплавки различных изделий практически не отличается от техники их наплавки в защитных газах плавящимся электродом. При многослойной сварке или наплавке порошковой проволокой поверхность предыдущих слоев следует тщательно зачищать от шлака.

Наплавка порошковыми проволоками имеет свои недостатки. Малая жесткость трубчатой конструкции порошковой проволоки требует применения подающих механизмов с ограниченным усилием сжатия проволоки в подающих роликах. Наплавка может осуществляться только в нижнем и редко в вертикальном положении. Это объясняется тем, что образующаяся сварочная ванна повышенного объема, покрытая жидкотекучим шлаком, не удерживается в вертикальном и потолочном положениях силой поверхностного натяжения и давлением дуги. Существенный недостаток порошковых проволок, сдерживающий их широкое промышленное применение, – повышенная вероятность образования в швах пор, вызываемая наличием пустот в проволоке. Кроме того, нерасплавившиеся компоненты сердечника, переходя в сварочную ванну, способствуют появлению газообразных продуктов. Повышает вероятность образования пор также влага, попавшая в наполнитель при хранении проволоки, кроме того, смазка и ржавчина, следы которых имеются на металлической оболочке.

В ремонтной технологии автоматическую сварку выгоднее всего использовать для наплавки под слоем флюса сравнительно больших изношенных поверхностей. Как и при ручной электродуговой сварке, автоматическую наплавку производят дуговым способом при помощи плавящейся металлической электродной проволоки. Расплавленный металл электрода и детали защищаются от вредного действия газов воздуха сыпучим флюсом, который одновременно сохраняет тепло дуги и предотвращает разбрызгивание металла. Подача электродной проволоки из мотков производится сварочной головкой. Флюс на поверхность детали поступает из бункера.

Работа содержит 1 файл

Документ Microsoft Office Word.docx

Сущность автоматической наплавки под флюсом.

В ремонтной технологии автоматическую сварку выгоднее всего использовать для наплавки под слоем флюса сравнительно больших изношенных поверхностей. Как и при ручной электродуговой сварке, автоматическую наплавку производят дуговым способом при помощи плавящейся металлической электродной проволоки. Расплавленный металл электрода и детали защищаются от вредного действия газов воздуха сыпучим флюсом, который одновременно сохраняет тепло дуги и предотвращает разбрызгивание металла. Подача электродной проволоки из мотков производится сварочной головкой. Флюс на поверхность детали поступает из бункера. Процесс наплавки подробно исследован в институте сварки им. Е.О. Патона.

Схематическое изображение наплавки поверхности под слоем флюса в продольном и поперечных разрезах дано на рис. 39.

Электрическая дуга расплавляет конец электродной проволоки и основной металл детали и вытесняет его из кратера (1). В образовавшийся сварочной ванне происходит перемешивание расплавленного металла электрода и детали и удаление растворенных газов (11). Начало кристаллизации расплавленного металла происходит на границе с нерасплавленным (III), после этого металл постепенно затвердевает во всем наплавленном объеме (IV, V).

Флюс плавится позади электрода, образуя шлак. Жидкий флюс, надежно защищая расплавленную ванну от соприкосновения с воздухом, вместе тем не препятствует удалению тазов (II);

Имея значительный запас тепла, расплавленный шлак обеспечивает постепенное охлаждение наплавленного металла. Сам же шлак, оставаясь до конца затвердевания металла, затем превращается в легкooтделяемую твердую корку (V).

При автоматической наплавке можно наносить слой металла толщиной от 1 до 40 мм, составляющий одно целое с деталью.

Производительность однодуговой автоматической наплавки от 4 до 15 кг/ч, что в 5-10 раз выше производительности ручной электродуговой наплавки. Объясняется это непрерывностью автоматического процесса и возможностью применения большого сварочного тока. Другим важным преимуществом автоматической наплавки является высокое качество наплавленного металла; обусловленное более совершенной защитой жидкой ванны от вредного воздействия воздуха и увеличенной продолжительностью пребывания расплавленного металла в жидком состоянии. Качество автоматической наплавки мало зависит от индивидуального мастерства рабочего. Ее можно вести беззащитных очков, щитков или шлемов и без специальной местной вентиляции.

В сварочных процессах важнейшим условием получения качественной наплавки является устойчивость дуги, которая зависит от многих факторов: рода тока, состава флюса, соотношения между силой тока и диаметром электрода и др. При автоматической наплавке на переменном токе из-за больших колебаний напряжения в промышленной сети дуга менее устойчива, чем при наплавке на постоянном токе от сварочного преобразователя.

Поэтому чаще автоматическую наплавку ведут на постоянном токе. В этом случае напряжение холостого хода должно быть не ниже 60 в.

При автоматической наплавке по неровной поверхности электрическая дуга способна саморегулироваться, т.е., не обрываясь удлиняться и укорачиваться. Однако такое саморегулирование осуществляется лишь при определенных соотношениях между силой тока (I), и диаметром (d) электродной проволоки. Институт сварки АН УССР рекомендует следующие соотношения между I и d (при постоянном токе и обратной полярности): при I = 180 + 400а d = 2,5 + 3 мм; при I = 200 + 500а d = 3 + 3,5 мм; при I = 280 + 600а d = 4 мм.

Применять большой ток не всегда возможно. Наплавку цилиндрических деталей малого диаметра ведут на пониженном токе (100-120а), а для того чтобы дуга была устойчива, используют электродную проволоку диаметром 1,2-1,5 мм. Скорость плавления электродной проволоки (kn) зависит от ее химического состава, рода тока и полярности, а в ряде случаев и от состава флюса.

Наиболее равномерное плавление достигается при наплавке на постоянном токе с обратной полярностью (электрод - положительный полюс, деталь - отрицательный). В этом случае при наплавке электродной проволокой из малоуглеродистой стали kn = 12 г/a-ч и не зависит от состава флюса. Скорость плавления при прямой полярности больше, чем при обратной полярности, но зависит от состава флюса. Для наиболее распространенного случая - наплавки малоуглеродистой сталью под слоем флюса АН-348А - kn = 2,8 + 0,1 I /d г/а-ч. Для этого же случая, но при наплавке на переменном токе, k = 7,0 + 0,04 * I/ d г/а-ч.

В отличие от ручной наплавки, при автоматической сварке коэффициент наплавки почти равен коэффициенту плавления, так как под слоем флюса потери от разбрызгивания не превосходят 1-1,5%.

При обычных условиях автоматической сварки под слоем флюса происходит глубокий провар основного металла; доля (у) основного металла в наплавленном валике довольно большая (у = 0,6 + 0,65). При наплавке изношенной детали глубокий провар нежелателен. B этом случае стремятся значение у уменьшить до 0,25 - 0,40, что достигается различными технологическими приемами и подбором соответствующих режимов наплавки. Рас смотрим некоторые из них.

Влияние режима наплавки (силы тока, диаметра электрода, напряжения и скорости перемещения электрода) на формирование наплавленного валика проявляется следующим образом.

Если при данных напряжении и скорости перемещения электрода повышать силу тока, то это вызывает увеличение глубины провара и общей высоты валика при сравнительно малом изменении его ширины, так как по мере увеличения силы тока возрастает объем жидкой ванны, повышается давление дуги и усиливается вытеснение жидкого металла из кратера. С изменением диаметра электродной проволоки меняется плотность тока, а следовательно, и давление дуги. При увеличении диаметра проволоки плотность тока и давление дуги падают, уменьшается глубина провара и уширяется наплавленный валик.

Вместе с тем снижается устойчивость дуги. Чтобы избежать этого, вместо одной проволоки в дуговое пространство подают две проволоки равного суммарного сечения.

По мере увеличения напряжения дуги (при прочих равных условиях) возрастает количество тепла, приходящееся на единицу длины валика, удлиняется дуга, уменьшается нагрев краевых участков ванны и повышается количество расплавленного флюса.

В результате ширина наплавленного валика увеличивается, а глубина провара почти не изменяется. При значительном повышении напряжения дуги расплавляется чрезмерно большое количество флюса и он вытекает из зоны наплавки, нередко увлекая за собой и расплавленный металл. Поэтому при автоматической наплавке применяют напряжение дуги не свыше 50 в, тем более что при большем напряжении устойчивость дуги заметно падает.

При различных скоростях наплавки изменяются количества наплавленного металла и тепла, приходящиеся на единицу длины валика. Когда наплавку ведут в диапазоне малых скоростей (в пределах до 20 м/ч), провар получается неглубокий, а ширина валика нормальная. В диапазоне средних скоростей (20 – 40 м/ч) глубина провара увеличивается, а ширина валика уменьшается.

И наконец, в диапазоне больших скоростей (больше 50 м/ч) глубина провара и ширина наплавки резко уменьшаются. Примечательно, что как при очень малых (менее 1 м/ч), так и при очень больших скоростях наплавки (более 80 м/ч) почти не происходит сплавления электродного материала с основным.

От формы поперечного сечения наплавленного валика в большой мере зависит характер кристаллизации металла и взаимное расположение кристаллов после затвердевания всего объема наплавленного металла. Так, в узком наплавленном валике с глубоким проваром возможно возникновение стыка кристаллов (рис. 40, В), в котором скапливаются примеси; это может привести к образованию трещин. Более благоприятная форма сечения валика, в котором указанные стыки не образуются, приведена на рис. 40, г. Схематическое изображение кристаллизации наплавленного валика дано на рис. 40, д; в правой части рисунка показана схема процесса кристаллизации, а в левой - закристаллизованный металл. Здесь же схематично изображена структура зоны термического влияния. Общая ширина этой зоны может составлять от 1,5 до 10 мм и более и зависит от погонной энергии (?), т. е. от количества тепла, выделяющегося при наплавке на единицу длины валика. Это количество определяется как отношение эффективной мощности дуги (q) к скорости перемещения электрода (v):

в свою очередь и

I - сварочный ток в а;

U - напряжение дуги в в.

Служебные свойства наплавленного металла, в частности износостойкость, в значительной степени зависят от его химического состава. Состав наплавленного металла отличается от исходного электродной проволоки и ocновного металла детали, так как при наплавке металлы смешиваются и происходит химическое воздействие флюса.

Обычно применяемый флюс, в виде заранее сплавленного шлака, содержит определенные количества кремнезема SiO2, окиси алюминия Al2O3, окиси кальция СаО, окиси магния MgO, фтористого кальция CaF2 и в некоторых случаях закись марганца МпО. Содержание закиси железа FeO, серы, фосфора и других вредных примесей строго ограничено.

В процессе наплавки в реакцию с железом и примесями стали вступают только некоторые из компонентов флюса – кремнезем, закись марганца, закись железа. Фосфор из флюса переходит в наплавленный металл в небольших количествах. По-разному ведут себя и примеси, входящие в состав основного металла детали и электродного металла. Окисляются и частично удаляются из металла такие элементы, как углерод, хром, ванадий и др. Слабо окисляются никель, молибден и медь. Кремний восстанавливаете из флюса и переходит в металл.

Для получения наплавленного металла заданного химического состава выбирают электроды с повышенным содержанием тех элементов, которые в процессе наплавки окисляются и выгорают.

Опыт показывает, что использование легированной или порошковой электродной проволоки гарантирует получение наплавки с заданным составом и свойствами.

На некоторых предприятиях делались попытки получить качественную наплавку малоуглеродистой электродной проволокой путем добавления в флюс легирующих элементов. Но эти попытки успеха не имели.

Обычно наплавку изношенной детали ведут путем наплавки металла в несколько слоев. Содержание того или иного элемента в данном слое определяется по формуле

Технология наплавки холодноконтактной электродной лентой………..

Влияние параметров режима на качество наплавки……………………..

К рабочим поверхностям деталей машин в зависимости от усло­вий их эксплуатации предъявляют определенные требования по различным свойствам: износостойкости, жаростойкости, корро­зионной стойкости и др. Прочность деталей достигается путем использования соответствующих материалов с необходимыми ис­ходными свойствами. Иными словами, при проектировании машин необходимо исходить из прочности современных материалов.

Важнейшими факторами, определяющими эксплуатационную надежность и срок службы деталей и конструкционных элементов машин, являются также свойства материалов поверхностей этих деталей и элементов. Например, наземные здания и сооружения подвергаются разрушению под воздействием дождя, ветра и сол­нечных лучей, суда —от постоянного контакта с морской водой, химическое оборудование интенсивно изнашивается в результате агрессивного действия различных химикатов, жидкостей и газов, строительные машины изнашиваются от абразивного действия грунта и песка, изнашивание деталей машин общего назначения происходит в результате взаимного трения их рабочих поверхно­стей.

Увеличение размеров оборудования, повышение его быстродей­ствия и производительности сопровождаются ужесточением усло­вий работы его узлов и механизмов. Увеличение срока службы деталей машин можно обеспечить путем образования на поверх­ности этих деталей и элементов слоев или покрытий, обладающих высоким уровнем требуемых свойств — коррозионной стойкости при высоких температурах, износостойкости, твердости, жаростой­кости и др.

Такой путь представляет значительные резервы экономии сырье­вых ресурсов. Применение технологии улучшения свойств поверх­ности материалов расширяет перспективу проектирования и про­изводства различного оборудования с более высоким уровнем эксплуатационных показателей, что, в свою очередь, позволяет сократить потребление энергии и повысить производительность труда в различных отраслях промышленности.

2 Преимущества и недостатки дуговой наплавки под флюсом

Название этого способа связано с тем, что дуга при наплавке элек­тродными материалами (проволокой, лентой и др.) скрыта под слоем гранулированного флюса, предварительно насыпаемого на поверхность основного металла.

Возможность наплавки при большой силе тока и высокой по­гонной энергии обеспечивает этому способу высокую производи­тельность при хорошем качестве наплавляемого металла, и благо­даря этому данный способ занимает господствующее положение в области автоматической наплавки. Дуговая наплавка под флюсом имеет следующие преимущества:

1) высокая производительность процесса при наплавке изделий простой формы с большой пло­щадью наплавляемой поверхности;

2) простота осуществления процесса, не требующего высокой квалификации сварщика;

3) воз­можность получения хорошего внешнего вида валика;

4) хорошие условия труда, связанные с отсутствием разбрызгивания электрод­ного металла (поскольку дуга скрыта под слоем флюса).

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

1.Восстановление деталей сваркой и наплавкой 4

2.Сущность и особенности наплавки под флюсом 7

3.Оборудование для наплавки под флюсом 8

4.Материалы для наплавки под флюсом 9

5.Технология наплавки под флюсом 11

Список использованной литературы 17

На сварку и наплавку приходится от 40 до 80 % всех восстановленных деталей. Такое широкое распространение этих способов обусловлено: простотой технологического процесса и применяемого оборудования; возможностью восстановления деталей из любых металлов и сплавов; высокой производительностью и низкой себестоимостью; получением на рабочих поверхностях деталей наращиваемых слоев практически любой толщины и химического состава (антифрикционные, кислотно-стойкие, жаропрочные и т.д.). Нагрев до температуры плавления материалов, участвующих при сварке и наплавке, приводит к возникновению вредных процессов, которые оказывают негативное влияние на качество восстанавливаемых деталей. К ним относятся металлургические процессы, структурные изменения, образование внутренних напряжений и деформаций в основном металле деталей.

В процессе сварки и наплавки происходит окисление металла, выгорание легирующих элементов, насыщение наплавленного металла азотом и водородом, разбрызгивание металла. Соединение наплавленного металла с кислородом воздуха является причиной его окисления и выгорания легирующих элементов (углерода, марганца, кремния и др.). Кроме этого, из воздуха в наплавленный металл проникает азот, который является источником снижения его пластичности и повышения предела прочности. Для защиты от этих отрицательных явлений при сварке и наплавке используют электродные обмазки, флюсы, которые при плавлении образуют шлак, предохраняющий возможный контакт металла с окружающей средой. С этой же целью применяют и защитные газы.

1.Восстановление деталей сваркой и наплавкой

В ремонтном производ­стве широкое распространение получили как механизирован­ные способы электродуговой сварки и наплавки (автоматичес­кая и полуавтоматическая сварка и наплавка под флюсом, в защитных газах, вибродуговая наплавка в различных средах), так и ручная сварка различными электродами, в том числе при сварке стали, чугуна и алюминиевых сплавов. Кроме электроду­говых способов, при восстановлении деталей машин широко применяется газовая, преимущественно ацетиленокислородная сварка.

Для сварки и наплавки применяют холоднотянутую проволоку следующих диаметров; 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 1,8; 2,0; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12 мм. При восстановлении деталей дорожных машин чаще всего при­меняют электроды диаметром от 1,2 до 5,0 мм. Для обеспечения требуемых механических свойств сварного со­единения необходимо применять соответствующие марки электродов. Для получения металла средней твердости для наплавочных работ применяют марки электродов, приведенные в табл. 3.1.

Электроды для наплавочных работ с получением металла средней твердости

Режим сварки — это комплексное понятие, включающее в себя несколько факторов, среди которых главными являются сила тока и скорость сварки. Сила тока зависит от диаметра электрода: диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины сва­риваемого металла на основании следующей взаимозависимости.

Толщина, мм . 0,5. 1,0 1,0. 2,0 2,0. 5,0 5,0 . 10,0 более 10

Диаметр, мм . 1,0. 1,5 1,5. 2,5 2,5. 4,0 4,0 . 6,0 5,0. 8,0

При заварке отверстий малого диаметра на массивных деталях для обеспечения требуемого провара рекомендуется выбирать силу тока на 10. 15% больше, чем указано выше. Автоматическая наплавка деталей под флюсом. Автоматической наплавкой называют сварочный процесс, при котором подача элек­тродной проволоки, перемещение сварочной дуги вдоль шва, по­дача защищающих и легирующих материалов в зону дуги механи­зированы. Основными преимуществами автоматической наплавки по сравнению с ручной сваркой являются: надежность получения высокого качества, стабильность технологического процесса, по­вышение производительности труда, невысокая квалификацион­ная требовательность к специалистам и рабочим. Для каждого способа наплавки применяются определенные ре­жимы сварки, марки проволоки и другие наплавочные материалы.

Процесс сварки под флюсом был разработал академиком Е. О. Патоном в годы Великой Отечественной войны применитель­но к сварке броневой стали танков. Затем его ученики в Институте электросварки АН УССР имени Е. О. Патона разработали процесс наплавки под флюсом электродной проволокой различных дета­лей машин. Процесс наплавки происходит при горении дуги между элект­родной проволокой и деталью под слоем сыпучего флюса, по­крывающего зону дуги и расплавленного металла. В процессе на­плавки дуга расплавляет ближайшие частицы флюса и горит внутри полости из эластичной оболочки из расплавленного флюса, кото­рая защищает зону дуги и расплавленного металла от попадания воздуха и пропускает выделяющиеся газы. При автоматической наплавке под флюсом электрическая дуга горит между деталью и электродной проволокой. К дуге непрерывно подается электродная проволока и флюс. Про­волока оплавляется и непрерывно стекает в жидкую ванну рас­плавленного металла, над которым находится слой расплавлен­ного флюса в виде эластичной оболочки, надежно изолирующей плавильное пространство от окружающего воздуха, обеспечивая получение наплавленного металла без пор. Через расплавленный флюс происходит легирование наплавленного металла. При уве­личении давления внутри флюсового пузыря оболочка не мешает образующимся газам прорываться наружу.

2.Сущность и особенности наплавки под флюсом

При наплавке под флюсом сварочная дуга между концом электрода и изделием горит под слоем сыпучего вещества, называемого флюсом.

Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса в зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

Сварка в цеховых и монтажных условиях

Сварка металлов от 1,5 до 150 мм и более;

Сварка всех металлов и сплавов, разнородных металлов.

3.Оборудование для наплавки под флюсом

Промышленность выпускает два типа аппаратов для дуговой сварки и наплавки под флюсом:

- с постоянной скоростью подачи электродной проволоки, не зависимой от напряжения на дуге (основанные на принципе саморегулирования сварочной дуги);

- аппараты с автоматическим регулированием напряжения на дуге и зависимой от него скоростью подачи электродной проволоки (аппараты с авторегулированием).

В сварочных головках с постоянной скоростью подачи при изменении длины дугового промежутка восстановление режима происходит за счет временного изменения скорости плавления электрода вследствие саморегулирования дуги. При увеличении дугового промежутка (увеличение напряжения на дуге) уменьшается сила сварочного тока, что приводит к уменьшению скорости плавления электрода.

Уменьшение длины дуги вызывает увеличение сварочного тока и скорости плавления. В этом случае используют источники питания с жёсткой вольтамперной характеристикой.

В сварочных головках с автоматическим регулятором напряжения на дуге нарушение длины дугового промежутка вызывает такое изменение скорости подачи электродной проволоки (воздействуя на электродвигатель постоянного тока), при котором восстанавливается заданное напряжение на дуге. При этом используют аппараты с падающей вольтамперной характеристикой.

Аппараты этих двух типов отличаются и настройкой на заданный режим основных параметров: сварочного тока и напряжения на дуге. На аппаратах с постоянной скоростью подачи заданное значение сварочного тока настраивают подбором соответствующего значения скорости подачи электродной проволоки. Напряжение на дуге настраивают изменением крутизны внешней характеристики источника питания.

Необходимую скорость подачи электродной проволоки устанавливают или сменными зубчатыми шестернями (ступенчатое регулирование), или изменением числа оборотов двигателя постоянного тока (плавное регулирование). Для расширения пределов регулирования скорости подачи в последнее время - часто используют плавно-ступенчатое регулирование (двигатель постоянного тока и редуктор со сменными шестернями).

На аппаратах с автоматическим регулятором напряжение на дуге задается и автоматически поддерживается постоянным во время сварки.

Заданное значение сварочного тока настраивают изменением крутизны внешней характеристики источника питания.

Настройка других параметров режима сварки (скорости сварки, вылета электрода, вы соты слоя флюса и др.) аналогична для аппаратов обоих типов и определяется конструктивными особенностями конкретного аппарата.

4.Материалы для наплавки под флюсом

Электродная проволока. Правильный выбор марки электродной проволоки для сварки - один из главных элементов разработки технологии механизированной сварки под флюсом. Химический состав электродной проволоки определяет состав металла шва и, следовательно, его механические свойства.

Сварочные флюсы. Сварочный флюс - один из важнейших элементов, определяющих качество металла шва и условия протекания процесса сварки. От состава флюса зависят составы жидкого шлака и газовой атмосферы. Взаимодействие шлака с металлом обусловливает определенный химический состав металла шва. От состава металла шва зависят его структура, стойкость против образования трещин. Состав газовой атмосферы обусловливает устойчивость горения дуги, стойкость против появления пор и количество выделяемых при сварке вредных газов.

Функции флюсов. Флюсы выполняют следующие функции: физическую изоляцию сварочной ванны от атмосферы, стабилизацию дугового разряда, химическое взаимодействие с жидким металлом, легирование металла шва, формирование поверхности шва.

Лучшая изолирующая способность - у флюсов с плотным строением частиц мелкой грануляции. Однако при плотной укладке частиц флюса ухудшается формирование поверхности шва. Достаточно эффективная защита сварочной ванны от атмосферного воздействия обеспечивается при определенной толщине слоя флюса.

5.Технология наплавки под флюсом

При сварке и наплавке под флюсом сварочная дуга между концом электрода и изделием горит под слоем сыпучего вещества, называемого флюсом.

Флюс насыпается слоем толщиной 50-60 мм; дуга утоплена в массе флюса и горит в жидкой среде расплавленного флюса, в газовом пузыре, образуемом газами и парами, непрерывно создаваемыми дугой. При среднем насыпном весе флюса около 1,5 г/см9 статическое давление слоя флюса на жидкий металл составляет 7-9 г/см2. Этого незначительного давления, как показывает опыт, достаточно, чтобы устранить нежелательные механические воздействия дуги на ванну жидкого металла, разбрызгивание жидкого металла и нарушение формирования шва даже при очень больших токах.

В то время как при открытой дуге механическое воздействие цуги на ванну жидкого металла делает практически невозможной сварку при силе тока выше 500-600 а вследствие разбрызгивания металла и нарушения правильного формирования шва, погружение дуги во флюс дало возможность увеличить применяемые токи в среднем до 1000-2000 а и максимально до 3000-4000 п. Таким образом, появилась возможность при сварке под флюсом повысить сварочный ток в 6-8 раз по сравнению с открытой дугой с сохранением высокого качества сварки и отличного формирования шва. Производительность сварки при этом растет значительно быстрее увеличения тока, меняется самый характер образования шва.

Маломощная открытая дуга лишь незначительно расплавляет кромки шва, который образуется главным образом за счет расплавленного электродного металла, заполняющего разделку кромок. Мощная закрытая дуга под флюсом глубоко расплавляет основной металл, позволяет уменьшить разделку кромок под сварку, а часто и совсем обойтись без разделки. Снижается доля участия электродного металла в образовании шва; в среднем наплавленный металл образуется на 2/3 за счет расплавления основного металла и лишь на 3 за счет электродного металла. Производительность сварки, определяемая числом метров шва за час горения дуги, при сварке под флюсом значительно выше (до 10 раз), чем при сварке открытой дугой на одинаковых сварочных токах. Таким образом, производительность сварки под флюсом возрастает как за счет увеличения сварочного тока, так и за счет лучшего его использования.

Возможность резкого увеличения силы сварочного тока составляет главное, неоценимое преимущество сварки под флюсом. Заключение дуги в газовый пузырь со стенками из жидкого флюса практически сводит к нулю потери металла на угар и разбрызгивание, суммарная величина которых не превышает 2% веса расплавленного электродного металла. Сварные швы получаются равномерного и очень высокого качества. Отсутствие потерь на угар и разбрызгивание, и уменьшение доли электродного металла в образовании шва позволяют весьма значительно экономить расход электродной проволоки. Лучшее использование тока заметно экономит расход электроэнергии. Так как дуга горит невидимо под толстым слоем флюса, не требуется защиты глаз работающих.

Применение для сварки и наплавки под флюсом дуговых автоматов особых осложнений не вызывает, дуга под флюсом обычно устойчивее открытой дуги. Переход на сварку под флюсом потребовал лишь увеличения сварочных токов и соответственного увеличения размеров и усиления конструкции автоматов. Сварка под флюсом в большинстве случаев ведется на токе высоких плотностей, поэтому широко применяются автоматы с постоянной скоростью подачи электродной проволоки.

В то время как при открытой дуге механическое воздействие дуги на ванну жидкого металла делает практически невозможной сварку при силах тока выше 400—500 а вследствие разбрызгивания металла и нарушения правильного формирования шва, погружение дуги во флюс дало возможность в среднем увеличить применяемые токи до 1000—2000 а и максимально до 3000—4000 а.

Таким образом, появилась возможность повысить сварочный ток в 6—8 раз по сравнению с открытой дугой, сохраняя высокое качество сварки и отличное формирование шва. Производительность сварки при этом растёт значительно быстрее увеличения тока, меняется самый характер образования шва.

Маломощная открытая дуга лишь незначительно расплавляет кромки шва, который образуется главным образом за счёт расплавленного электродного металла, заполняющего разделку кромок. Мощная закрытая дуга под флюсом глубоко расплавляет основной металл, позволяет уменьшить разделку кромок под сварку, а часто и совсем обойтись без разделки. Снижается доля участия электродного металла в образовании шва, в среднем наплавленный металл образуется на 2/з за счёт расплавления основного металла и лишь на 7з за счёт электродного металла. Производительность сварки, определяемая числом метров шва за час горения дуги для сварки под флюсом, значительно выше, чем для открытой дуги при одинаковых сварочных токах. Таким образом, при сварке под флюсом производительность возрастает как за счёт увеличения сварочного тока, так и за счёт лучшего его использования. Наблюдается повышение производительности, отнесённое ко времени горения дуги, до 10—20 раз, против сварки открытой дугой.

Возможность резкого увеличения силы сварочного тока составляет главное, неоценимое преимущество сварки под флюсом. Заключение дуги в газовый пузырь со стенками из жидкого флюса практически сводит к нулю потери металла на угар и разбрызгивание, суммарная величина которых не превышает 2% от веса расплавленного электродного металла. Сварные швы получаются равномерного и очень высокого качества. Отсутствие потерь на угар и разбрызгивание и уменьшение доли электродного металла в образовании шва даёт весьма значительную экономию в расходе электродной проволоки. Лучшее использование тока даёт заметную экономию расхода электроэнергии, кроме того, не требуется защиты глаз работающих, так как дуга горит невидимо под толстым слоем флюса. Уменьшается необходимость в специальной вентиляции помещения, так как обычные флюсы дают незначительное выделение газов и почти не образуют дыма.

техника автоматической сварки под флюсом

При автоматической сварке стыковых соединений под флюсом на весу, практически сложно получить шов с проваром по всей длине стыка из-за вытекания в зазор между кромками расплавленного металла и флюса и, как результат, — образования прожогов. Для предупреждения этого применяют различные приемы, способствующие формированию корня шва. Сварку односторонних швов можно выполнять по предварительной ручной подварке, если невозможна автоматическая сварка. Односторонняя сварка под флюсом на остающейся стальной подкладке возможна в тех случаях, когда допустимо ее применение с эксплуатационной точки зрения.

Создание автоматической дугой сварки под флюсом является крупнейшим достижением современной сварочной техники. В ряде производств в настоящее время автоматическая сварка почти полностью вытеснила ручную сварку.


Лекции


Лабораторные


Справочники


Эссе


Вопросы


Стандарты


Программы


Дипломные


Курсовые


Помогалки


Графические

Доступные файлы (1):


1 Наплавка покрытий

3

1.1 Определение и общая характеристика способа

3

1.2 Подготовка материалов и заготовок к наплавке

4

1.3 Классификация и применение электродуговой наплавки

4

1.4. Технологические особенности и расчеты электродуговой наплавки

5

1.5 Ручная электродуговая наплавка

8

1.6 Электродуговая наплавка под слоем флюса

9

1 Наплавка покрытий


1.1 Определение и общая характеристика способа
Наплавка покрытий - это процесс нанесения покрытия из расплавленного материала на разогретую до температуры плавления поверхность восстанавливаемой детали.

Покрытия, полученные наплавкой, характеризуются отсутствием пор, высокими значениями модуля упругости и прочности на разрыв. Прочность соединения этих покрытий с основой соизмерима с прочностью материала детали.

Если в машиностроительном производстве наплавку применяют для повышения износостойкости трущихся поверхностей, то в ремонтном производстве - в основном для проведения последующих работ по восстановлению расположения, формы и размеров изношенных элементов. Восстановительная наплавка при этом обеспечивает также получение новых свойств поверхностей: коррозионной, эрозионной, кавитационной износо-, жаростойкости и др.

Доля трудоемкости сварки и наплавки составляет ~ 70 % всех способов создания ремонтных заготовок при восстановлении деталей. Наплавка изношенных поверхностей занимает ведущее место вследствие своей универсальности.

Способы наплавки делят на группы в зависимости от видов применяемых источников тепла, характера легирования и способа защиты формируемого покрытия от влияния кислорода и азота воздуха. Наибольшее распространение в ремонте при нанесении покрытий получили способы электродуговой наплавки: под флюсом, в среде защитных газов и вибродуговая (табл. 1).

^ 1.2 Подготовка материалов и заготовок к наплавке
Перед наплавкой очищают и прокаливают наплавочные материалы, обрабатывают поверхности деталей и при необходимости предварительно нагревают их.

Для получения высококачественного покрытия поверхности электродов и детали перед наплавкой очищают, чтобы полностью удалить загрязнения (влагу, масло, пыль, ржавчину). Поверхности очищают растворами ТМС и органическими растворителями (ацетон). Для удаления ржавчины и мелких трещин применяют дисковые и ленточные инструменты из абразивных материалов или проводят дробеструйную обработку.

С помощью предварительной обработки удаляют трещины, следы изнашивания, упрочненные слои и др.

Наплавочные материалы прокаливают (табл. 2) для удаления влаги, которая может быть источником водорода, диффундирующего в наплавленный слой и зону термического влияния, где вследствие водородной хрупкости возникают холодные трещины.

Порошковая проволока, содержащая:

- уровень механизации (ручная, полуавтоматическая, автоматическая);

- вид применяемого тока (постоянный, переменный, импульсный, специальной характеристики);

- вид электрода (плавящийся, неплавящийся);

- полярность электрода при постоянном токе (прямая, обратная);

- вид дуги (прямая, косвенная);

- режим (стационарный, нестационарный);

- способ защиты зоны наплавки от воздушной атмосферы (в среде защитных газов, водяных паров, жидкости, под слоем флюса, комбинированный);

- способ легирования наплавляемого металла (покрытием электрода, флюсом, электродным материалом, комбинированный).

Электродуговая наплавка получила наибольшее распространение в ремонте машин среди способов нанесения покрытий. Этот способ по сравнению с другими способами создания ремонтных заготовок дает возможность получать слои с высокой производительностью практически любой толщины, различного химического состава и с высокими физико-механическими свойствами. Наплавочные покрытия наносят на цилиндрические поверхности диаметром > 12 мм.
^ 1.4. Технологические особенности и расчеты электродуговой наплавки
Технологические особенности электродуговой наплавки используют целях ослабления нежелательных сопутствующих явлений, таких как окисление металла, поглощение азота, выгорание легирующих примесей и нагрев материала детали выше температуры фазовых превращений. Эти явления приводят к снижению прочности сварочного шва, нарушению термообработки материала, объемным, структурным и фазовым изменениям и короблению детали. Перемешивание материалов основы и покрытия ухудшает его свойства.

При электродуговой наплавке применяют главным образом плавящиеся электроды. Неплавящиеся угольные электроды с введением присадочного материала в дугу используют при сварке тонколистовой стали и свинца и при наплавке твердыми сплавами почворежущих деталей. Сварка неплавящимся вольфрамовым электродом применяется при аргонодуговой наплавке.

При наплавке между покрытием и основой образуется металлическая связь, поэтому особое значение имеет свариваемость материалов, которая определяется как свойство создавать прочное сварное соедине­ние без трещин, пор и других дефектов.

Проблемой наплавки являются трещины двух видов: горячие и холодные (замедленного разрушения).

Материал детали, прилегающей к наплавленному слою, характеризуется максимальной твердостью и склонностью к образованию трещин замедленного разрушения. Для предотвращения трещинообразования обычно применяют следующие меры:

- предварительный и сопутствующий подогрев во время наплавки поддержания заданной температуры основного металла;

- наплавку после удаления с поверхности детали слоя, содержащего дефекты или отличающейся повышенной твердостью;

- подогрев изделия после наплавки и замедленное охлаждение наплавленного металла;

- последующую термическую обработку;

- наплавку эластичного подслоя на поверхность основного метал обладающего удовлетворительной свариваемостью;

- уменьшение числа слоев при многослойной износостойкой плавке;

- выбор для износостойкой наплавки способов, при использовании которых возникают меньшие термические напряжения в изделиях;

- выбор наплавочного материала для первого слоя коррозионно-стойкой наплавки с учетом влияния основного металла на состав наплавленного слоя.

При наплавке углеродистых и низколегированных сталей вероятность образования трещин увеличивается с повышением углеродного эквивалента Сэ, который служит показателем свариваемости:
СЭ = С+ l/16Mn+ l/24Si+ l/40Ni+ l/5Cr+ l/4Mo+ 1/14V
Между углеродным эквивалентом и максимальной твердостью HV 0,1 max зоны термического влияния существует линейная зависимость:
HV 0,1 max =(660Сэ+40)±40
Если максимальная твердость в зоне термического влияния выше 325 HV, то рекомендуется предварительный подогрев до 530 К, соответственно, при твердости 250. 325 HV - подогрев ~ 430 К, а при твердости 200. 250 HV подогрев осуществляется только в случае необходимости.

Горячие трещины возникают во время кристаллизации наплавленного металла. В это время на границе зерен образуется легкоплавкий расплав (эвтектика), разрушающийся под влиянием усадочной деформации. Для оценки склонности к горячим трещинам рассчитывают показатель Уилкинсона - H.C.S. по уравнению

При H.C.S. > 1,7 горячие трещины не возникают. Технологические расчеты электродуговой наплавки выполняются в такой последовательности
Назначают диаметр электрода в зависимости от толщины стенки детали или толщины покрытий. При восстановительных работах чаще назначают диаметр электрода dз = 1,6. 2,5 мм. Принимают плотность тока j: при ручной духовой наплавке 30 А/мм 2 , при автоматической наплавке под слоем флюса то 200 А/мм 2 , а при наплавке в среде защитного газа > 200 А/мм 2 .

Напряжение дуги U (в вольтах) зависит от силы сварочного тока. При наплавке под слоем флюса, например, напряжение дуги равно
U = 21 + 0,04I. (3.12)
Масса наплавленного металла тч за 1 ч (в г/ч) равна
тч=αнI
где αн - коэффициент наплавки, определяющий массу наплавленного

металла при силе тока 1 А за 1 ч, г/(Ач).

Коэффициент наплавки на постоянном токе [в г/(Ач)] при ручной наплавке тонкообмазанными электродами равен 7,8. 8,5, толстообмазанными электродами 10. 14, под слоем флюса 14. 16, электрошлаковой наплавке 20. 25, ленточными электродами под слоем флюса 15. 20, при вибродуговой наплавке 8. 10, в среде диоксида углерода 12. 14. В среднем на 1 кг наплавленного металла при ручной дуговой наплавке на переменном токе затрачивается 3,5. 4,5 кВт-ч электроэнергии, а на постоянном токе 7. 8 кВт-ч.

Масса подаваемой в зону наплавки проволоки за 1 ч (в г/ч) равна "Эссе наплавленного за это время металла

С ростом тока (при постоянных скорости наплавки и напряжении) возрастают объем жидкой ванны и площадь проплавления металла, что приводит к увеличению высоты наплавленного валика. Однако при дальнейшем повышении тока ухудшается формирование наплавленного шва. Шаг наплавки определяется шириной наплавленного валика В. Обычно его устанавливают с таким расчетом, чтобы перекрытие составляло 1/3. 1/2 ширины валика. Ширина валика примерно в 2. 3 раза больше его высоты.

Вылет электрода влияет на распределение тепла, расходуемого на нагрев электродной проволоки и материала детали. Эта величина вместе с другими параметрами отвечает за образование высококачественного покрытия. При использовании наплавочной проволоки диаметром 1,2. 1,5 мм вылет составляет 10. 20 мм, при диаметре 1,6. 2,0 мм он равен 20. 25 мм, а для стальной ленты 30. 35 мм.

Режимы наплавки покрытий уточняют после расчета величины по гонной энергии сварочной дуги W. Эта величина равна количеству тепла, введенного в единицу длины шва:
W = 0,24/Uи /и, (3.22)
где и - коэффициент использования тепла, для наплавки под слоем флюса составляющий 0,8. 0,9.

Для получения покрытий хорошего качества значение W должно быть в пределах 630. 1590 кДж/м. Чем больше диаметр электродной проволоки и габаритные размеры деталей, тем больше должна быть W.

^ 1.5 Ручная электродуговая наплавка
Ручная электродуговая наплавка выполняется в основном электродами с толстым покрытием и в тех случаях, когда применение механизированных способов невозможно или нецелесообразно.

Для получения минимальной глубины проплавления основного металла электрод наклоняют в сторону, обратную направлению наплавки. Наплавку выполняют электродами диаметром 2. 6 мм на постоянном

токе 80. 300 А обратной полярности с производительностью 0,8. 3,0 кг/ч.

Требуется высокая квалификация сварщиков, потому что наплавку необходимо вести на минимально возможных токе и напряжении с целью уменьшения доли основного металла в наплавленном слое, при этом необходимо обеспечить сплавление основного и наплавленного металлов.

Температуру предварительного подогрева деталей при дуговой на плавке покрытыми электродами выбирают из табл. 3.

Читайте также: