Технология наплавки твердыми сплавами реферат

Обновлено: 05.07.2024

Наплавка – это процесс нанесения расплавленного металла на поверхность
изделия, нагретую до оплавления. Наплавленный металл образует одно целое
с основным металлом, связан весьма прочно и надежно. Путем наплавки
можно получать непосредственно на рабочей поверхности изделия сплав,
обладающий желательным комплексом свойств, – износостойкий,
кислотоупорный, жаростойкий и т. п. Вес наплавленного металла не
превышает нескольких процентов от веса изделия. При ремонте обычно
восстанавливаются первоначальные размеры и свойства поверхности деталей.

Наплавка позволяет создавать биметаллические изделия, у которых высокая
прочность и низкая стоимость сочетаются с большой долговечностью в
условиях эксплуатации.

Классификация цветных металлов и сплавов

Цветные металлы обладают разнообразными свойствами. Главными
характеристиками конструкционных цветных металлов являются плотность,
температура плавления и кипения, химическая активность при высокой
температуре и особенно в расплавленном состоянии. По этим причинам
данные металлы можно разделить на следующие основные группы.

1. Легкие металлы – алюминий, магний, бериллий. Плотность металлов
минимальна и не превышает 2,7 г/смБ3 . Наиболее легкий металл этой
группы – магний.

2. Тяжелые металлы – медь, никель, свинец, цинк, золото, серебро,
палладий, платина. Плотность металлов не менее 7 г/см3 . Металл с
максимальной плотностью – платина. Последние четыре металла образуют
подгруппу благородных металлов.

3. Химически активные и тугоплавкие металлы – ванадий, вольфрам, гафний,
молибден, ниобий, тантал, титан, хром, цирконий. Эти металлы объединяет
чрезвычайно большая реакция способность соединения с другими элементами
(в первую очередь с газами атмосферы) при высокой температуре, особенно
в расплавленном состоянии.

Легкие цветные металлы

Алюминий хороший проводник тепла и электричества. Электропроводность
алюминия составляет 60 – 65 % электропроводности меди.

Алюминий – химически активный металл. Его поверхность легко покрывается
окисной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего взаимодействия с
окружающей средой.

Алюминий и его сплавы благодаря защитному действию окисной пленки
обладают высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях.
Устойчивость алюминия сохраняется и в тех средах, которые не разрушают
эту пленку (сероводород, аммиак, пресная и морская вода,
концентрированная азотная кислота, серная кислота). Многие сплавы на
основе алюминия обладают достаточно высокой прочностью, сочетающейся с
малой плотностью и удовлетворительной пластичностью, что делает их
весьма ценными конструкционными материалами.

Алюминиевые сплавы используют в сварных конструкциях различного
назначения. Их разделяют на литейные и деформируемые по пределу
растворимости элементов в твердом растворе. Большинство элементов,
входящих в состав алюминиевых сплавов, обладает ограниченной
растворимостью, изменяющейся с температурой.

Окисная пленка на поверхности алюминия и его сплавов затрудняет процесс
сварки. Обладая высокой температурой плавления (2050 0С), окисная пленка
не расплавляется в процессе сварки и покрывает металл прочной оболочкой,
затрудняющей образованию общей ванны. Вследствие адсорбционной
способности к газам и парам воды окисная пленка является источникам
газов, растворяющихся в металле, и косвенной причиной возникновения в
нем несплошностей различного рода. Частицы окисной пленки, попавшие в
ванну, а также часть пленок с поверхности основного металла, не
разрушенных в процессе сварки, могут образовывать окисные включения в
швах, снижающие свойства соединений и их работоспособность.

Для осуществления сварки должны быть приняты меры по разрушению и
удалению пленки и защите металла от повторного окисления. С этой целью
используют специальные сварочные флюсы или сварку осуществляют в
защитных газах.

При подготовке деталей из алюминиевых сплавов под сварку профилируют
свариваемые кромки, удаляют поверхностные загрязнения и окислы.
Обезжиривание и удаление поверхностных загрязнений осуществляют с
помощью органических растворителей (уайта-спирит, технического ацетона,
растворителей РС-1и РС-2) или обработкой в специальных ваннах щелочного
состава.

Невысокая пластичность магния обуславливает плохую свариваемость и
технологичность при обработке. Магний хорошо обрабатывается резанием,
однако механические и литейные свойства его низкие, что затрудняет
применение магния в качестве конструкционного материала. В атмосферных
условиях при нормальной температуре он имеет удовлетворительную
коррозионную стойкость, так как на его поверхности образуется защитная
окисная пленка из MgО. Но в присутствии влаги магний быстро корродирует,
образуя гидроокись. Со многими металлами магний образует сплавы, которые
обладают более высокими по сравнению с чистым магнием механическими
свойствами и коррозионной стойкостью. Это значительно расширяет область
применения магния, в том числе в качестве свариваемого конструкционного
материала.

Магний является одним из металлов с высоким сродством к кислороду.
Поэтому сплавы на основе магния в условиях сварки активно окисляются
кислородом окружающей среды. В связи с высокой температурой плавления
окисная пленка на поверхности кромок свариваемых деталей затрудняет
образование общей сварочной ванны и должна быть разрушена или удалена в
процессе сварки. Кроме кислорода, в атмосфере, окружающей ванну, могут
присутствовать СО, СО2, пары воды, азот и водород. Магний
взаимодействует с этими газами, образуя карбиды, нитриды и окислы.

Подготовка под сварку деталей заключается в удалении поверхностных
загрязнений, окисных и защитных пленок, а также профилировании
свариваемых кромок.

Тяжелые цветные металлы

ластической деформации. Чистая медь обладает небольшой прочностью и
высокой пластичностью, хорошо сваривается. С понижением температуры
прочностные свойства меди уменьшаются, а пластичность сохраняется
достаточно высокой вплоть до температуры жидкого азота. С повышением
температуры прочность меди уменьшается.

Ценнейшие технические свойства меди и ее сплавов (большая
электропроводность и теплопроводность, высокая коррозионная стойкость,
отличная пластичность и способность подвергаться пластической деформации
в холодном и нагретом состоянии, склонность к образованию многих сплавов
с широким диапазоном различных свойств и др.) способствуют применению их
в различных отраслях народного хозяйства.

Наплавку меди на сталь можно производить, используя различные способы
сварки. Хорошие результаты можно получить при наплавке под флюсом
плавящимся электродом, подающимся автоматической головкой, совершающей
колебания в плоскости, перпендикулярной к поступающему движению.

Медные сплавы – латуни и бронзы – наплавляют на сталь и чугун, чтобы
наиболее экономично использовать высокую стойкость против коррозии,
низкий коэффициент трения и другие ценные свойства, присущие этим
сплавам. Кремнемарганцевая бронза БрКМц3-1отличается мелкозернистой
структурой и высокой вязкостью. Алюминиевые бронзы обладают
антифрикционными свойствами, главная составляющая структуры – твердый
раствор (? – фаза). Алюминиево – железные бронзы очень хорошо работают в
узлах трения, их наплавляют на заготовки для изготовления червячных
колес, сухарей и других деталей.

Никелевые сплавы – очень важная группа наплавочных сплавов. Эти сплавы
сочетают жаростойкость, сопротивление износу, стойкость против коррозии
с ценными технологическими свойствами. Они успешно используются для
уплотнительных поверхностей арматуры пара высоких параметров, а также
для различных направляющих, пресс- форм для стекла и проч.

Сплав ХН60ВУ служит для наплавки выхлопных клапанов тяжелых грузов
автомобилей, работающих при температуре до 800 0С.

Медно- никелевый сплав ДН70ГТЖ (монель) устойчив в таких агрессивных
средах, как кипящая 10%-ная серная кислота Н2SO4 и кипящий раствор
NH4Cl.

На свойства металла сварных швов влияет содержание в нем серы и свинца.
Сера обладает большим химическим сродство к никелю. Низкоплавкая
эвтектика (сульфид никеля), располагаясь вдоль границ зерен металла,
охрупчивает его. Сульфид никеля может образовываться, если с никелем
соприкасаются материалы, которые содержат даже небольшое количество
серы, например горючие материалы, масло и др.

Повышенные требования при сварке никеля и его сплавов предъявляются к
чистоте поверхности металла.

Для предупреждения образования в швах пор необходимо предупреждать
контакт расплавленного металла с атмосферным воздухом. Никель и
никелевые сплавы в расплавленном состоянии могут растворять большое
количество газов (азота, водорода, кислорода), которые, выделяясь при
кристаллизации и охлаждении металла шва, могут приводить к образованию в
них пор.

Химически активные и тугоплавкие металлы

Плотность титана почти в 2 раза ниже, чем у железа, поэтому его можно
также отнести к числу легких металлов. Титан обладает весьма высокими
температурами плавления и кипения. Коэффициент теплопроводности титана
примерно в 4 раза меньше, чем у железа, и в 13 раз, чем у алюминия.
Удельное электросопротивление титана превосходит такой же показатель для
железа в 6 раз, а для алюминия – более чем в 20 раз. При очень низкой
температуре (около 0,5 К) титан становится сверхпроводимым.

Титан – химически активный металл при высокой температуре, особенно в
расплавленном состоянии.

При комнатной температуре титан весьма устойчив против окисления.
Взаимодействие металла с кислородом и азотом начинается при повышенной
температуре. Титан обладает высокой коррозионной стойкостью на воздухе,
в морской воде и во многих агрессивных средах. Это объясняется
образованием на поверхности металла плотной защитной окисной пленки.
Титан наиболее стоек в окислительных средах. В восстановительных средах
он корродирует довольно быстро вследствие разрушения защитной окисной
пленки.

Одним из недостатков титана является небольшое значение модуля
упругости.

Основная проблема свариваемости титановых сплавов – получение сварных
соединений с хорошей пластичностью, зависящей от качества защиты и
чувствительности металла к термическому циклу сварки. Заметное насыщение
металла шва кислородом, азотом и водородом в процессе сварки происходит
при температурах ? 350 0С. Это резко снижает пластичность и длительную
прочность сварных конструкций. Поэтому зона сварки должна быть тщательно
защищена от взаимодействия с воздухом путем сварки в среде инертных
газов высокой чистоты, под специальными флюсами, в вакууме.

Сварку деталей из титановых сплавов производят после того, как снимут
газонасыщенный (альфированный) слой. Удаление альфированного слоя с
применением травителей предусматривает:

а) предварительное рыхление альфированного слоя дробеструйной или
пескоструйной обработкой;

б) травление в растворе, содержащем 40% НF, 40% HNO3, 20% H2O;

в) последующую зачистку кромок на участке шириной 10 – 15 мм с каждой
стороны металлическими щетками для удаления тонкого слоя металла,
насыщенного водородом при травлении.

Рассмотрение технологии упрочнения и восстановления деталей (оборудования) посредством нанесения на поверхность покрытий, обладающих высокой износостойкостью. Определение формы наплавленного валика. Исследование методов наплавки хромистых сталей.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	08.12.2015
Размер файла	15,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Технология наплавки твердыми сплавами

Цель наплавки -- упрочнение и восстановление деталей (оборудования) посредством нанесения на поверхность покрытий, обладающих высокой износостойкостью (кислотостойкостью, термостойкостью). В этом разделе речь пойдет о нанесении защитного покрытия именно с помощью сварки.

Техника наплавки предусматривает различные приемы ведения работ при наплаве тел вращения, плоских поверхностей и деталей сложной формы. Цель их одна -- получение качественного наплавленного слоя заданных свойств и минимальная деформация изделия.

При наплавке тел вращения это достигается ведением непрерывного процесса по винтовой линии с перекрытием последующим валиком предыдущего. Плоские детали целесообразно наплавлять электродными лентами с минимальным проплавлением основного металла.

Применяемые в качестве наплавочных материалов хромоникелевые аустенитные стали обладают высокими антикоррозионными свойствами. Если в эту сталь добавить марганец, возрастет ее вязкость, что важно для процесса наплавки.

Когда хромоникелевые аустенитные стали используются для наплавки, то использовать надо покрытые электроды одинакового с этой сталью состава. Сама наплавка ведется в среде газа аргона или под флюсом. Подогревать хромоникелевые стали не требуется.

Хромистые стали, обладающие высокими стойкостью к коррозии и прочностью при повышенных температурах, применяют для наплавки уплотнителъных поверхностей задвижек для .пара и воды, плунжеров гидропрессов, штампов и других деталей. Наплавку производят самозащитной порошковой проволокой ПП-АН106, наплавочной проволокой Нп-30Х13 и Нп-40Х13, сварочной проволокой Св-10Х17Т, порошковой проволокой ПП-АН103 и ПП-АН104.

Наплавку хромистых сталей надо вести очень короткой дугой. Рекомендуемое при этом напряжение -- 24-- 26 В. В случае с хромистыми сталями -- предварительный подогрев до температуры 200--250°С. , Для наплавки применяются также хромомолибденовые и хромовольфрамовые стали, обладающие высокой стойкостью к термическому изнашиванию. Наплавка производится, порошковыми проволоками ПП-25Х5ФМС, ПП-ЗХ2В8 и ПП-АН132 спеченной лентой ЛС-5Х5ВЗФС, покрытыми электродами ВСН-6. Для предупреждения трещин наплавку ведут при температуре детали 350-- 400°С с последующим замедленным охлаждением.

Для наплавки применяются и высокохромистые чугуны, главным образом там, где требуется защита деталей от абразивного изнашивания. Наплавки осуществляются покрытыми электродами, применяя порошковую проволоку ПП-АН101 и ленту ПЛ-АН101..

Материалы для наплавки

Наплавкой называют процесс наплавления на поверхности изделия слоя металла для изменения размеров или придания специальных свойств (твердости, антикоррозионности, износоустойчивости и т. д.). Наплавка может выполняться металлическими штучными электродами, стальной наплавочной проволокой (лентой) и твердыми сплавами.

Твердыми сплавами называют сплавы карбидо- и боридообразующих металлов - хрома, марганца, титана, вольфрама и других с углеродом, бором, железом, кобальтом, никелем и пр. Они могут быть литыми и порошковыми.

Виды наплавки износостойкость хромистый сталь наплавка

Ручная дуговая наплавка

Наплавка выполняется металлическими плавящимися одиночными электродами, пучком электродов, лежачими пластинчатыми электродами, трубчатыми электродами, дугой прямого и косвенного действия и трехфазной дугой.

Наплавку электродами можно выполнять во всех пространственных положениях. Она выполняется последовательным наложением валиков, наплавляемых при расплавлении электрода, на поверхность изделия. Наплавляемая поверхность при этом должна быть чистой (зачищена до металлического блеска). Поверхность каждого наложенного валика и место для следующего валика также тщательно зачищают от шлака, окалины и брызг.

Для получения сплошного монолитного слоя наплавленного металла каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий на 1/3-1/2 своей ширины.

Толщина однослойной наплавки составляет 3-6 мм. Если необходимо наплавить слой толщиной более 6 мм, то перпендикулярно первому наплавляют второй слой валиков. При этом первый слой валиков должен быть тщательно очищен от брызг, окалины, шлаковых включений и других загрязнений.

Дуговая наплавка под флюсом

По способу выполнения может быть автоматической или механизированной, а по количеству применяемых проволок - одноэлектродной и многоэлектродной. Применяемые для наплавки под флюсом наплавочные проволоки по конструкции разделяют на сплошные и порошковые, а по форме - на круглые и ленточные.

Дуговая наплавка в защитных газах

Вольфрамовым (неплавящимся) и проволочным металлическим (плавящимся) электродом выполняется в аргоне, азота, водороде и углекислом газе. Производительность труда при наплавке оценивают массой или площадью (размерами) наплавленного металла.

Вибродуговая наплавка. Эта наплавка является разновидностью электрической дуговой наплавки металлическим электродом и выполняется вибрацией электрода, амплитуда вибрации находится в пределах от 0,75 до 1,0 диаметра электродной проволоки.

Отличительной особенностью этого способа наплавки является высокая производительность, при которой могут быть достигнуты не только десятки, но и сотни килограммов наплавленного металла в час. Наплавка выполняется с принудительным формированием металла за один проход, электроды применяются практически любого сечения: прутки, пластины и т. п. Глубину проплавления основного металла можно регулировать в широких пределах.

Наплавка открытой дугой

Для этой цели применяют порошковую проволоку с внутренней защитой, которая позволяет расширить область применения механизированной износостойкой наплавки. При наплавке этой проволокой применение флюса или защитного газа не требуется, поэтому способ отличается простотой и маневренностью и создает возможность восстановления деталей сложной формы, глубоких внутренних поверхностей, деталей малых диаметров и пр. Расход проволоки составляет 1,15-1,35 кг на 1 кг наплавленного металла. Производительность при механизированной наплавке повышается в 2-3 раза по сравнению с наплавкой штучными электродами.

При плазменной наплавке источником теплоты является высокотемпературная сжатая дуга, получаемая в специальных горелках. Большое применение получили плазменные горелки с дугой прямого действия, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом и наплавляемым изделием. Иногда применяют горелки комбинированного типа, в которых от одного электрода одновременно горят две дуги - прямого и косвенного действия.

Присадочным материалом при этом способе наплавки служит проволока, лента, порошок и пр. Практический интерес представляет прежде всего наплавка с присадкой мелкозернистого порошка. В этом случае применяется плазменная горелка комбинированного типа. Порошок с помощью транспортирующего газа подается из питателя в горелку и там вдувается в дугу. За время пребывания в дуге большая часть порошка успевает расплавиться, так что на наплавляемую поверхность попадают уже капельки жидкого присадочного материала.

Перед наплавкой устанавливают высоту наплавочного слоя, поверхность, подлежащая наплавке, должна быть очищена от грязи, ржавчины, окалины, масла и влаги. При наложения первого слоя наплавки стремятся каждый предыдущий валик перекрывать на 25-30% его ширины, сохраняя при этом постоянство его высоты. При необходимости увеличить высоту наплавочного валика производят наплавку следующего валика, очистив наплавленный слой от неметаллических включений и шлака, образованных при наложении предыдущего слоя.

В зависимости от марки металла наплавка может выполняться без подогрева изделия и с предварительным подогревом.

Основными требованиями, предъявляемыми к качеству наплавки, являются: надежное сплавление основного металла с наплавленным, отсутствие дефектов в наплавленном металле, идентичность свойств наплавленного и основного металла.

Надежное сплавление наплавки с основным металлом обеспечивается подбором силы тока, что для наплавочных установок с постоянной скоростью подачи электрода соответствует подбору скорости подачи проволоки или ленты.

Подобные документы

Выбор способов восстановления различных поверхностей деталей. Проектирование маршрутов и операций по восстановлению деталей. Порядок вибродуговой наплавки, плазменная наплавка, процесс гальванического наращивания. Обработка деталей после наплавки.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.08.2010

Определение и общая характеристика способа наплавки покрытий. Подготовка материалов и заготовок к наплавке. Классификация и применение электродуговой наплавки. Ее технологические особенности и расчеты. Сущность электродуговой наплавки под слоем флюса.

реферат [918,4 K], добавлен 16.03.2012

Условия эксплуатации дробилок агломерата. Исследование износостойкости наплавленного металла при работе в условиях абразивного износа. Разработка технологии наплавки новых и реставрации изношенных звездочек. Контроль качества восстановленной детали.

курсовая работа [624,3 K], добавлен 11.04.2014

Изучение наиболее эффективных методов термического напыления: плазменного, газопламенного и детонационного, а также плазменной наплавки для восстановления изношенных деталей. Особенности формирования покрытий при сверхзвуковом газопламенном напылении.

реферат [1,4 M], добавлен 13.12.2017

Разработка технологического процесса ремонта детали. Расчёт режимов наплавки и точения. Определение нормы штучно-калькуляционного времени. Разработка приспособления для ремонта детали. Этапы гладкого точения. Формула определения скорости наплавки.

Цель наплавки — упрочнение и восстановление деталей (оборудования) посредством нанесения на поверхность покрытий, обладающих высокой износостойкостью (кислотостойкостью, термостойкостью).

В этом разделе речь пойдет о нанесении защитного покрытия именно с помощью сварки.

Сила тока — от 80 до 300 А. Наплавка требует определенных навыков в работе. Надо при минимальном токе и напряжении, чтобы не увеличивать долю основного металла в наплавленном, оплавить оба компонента. Состав металла будет определять тип электрода, а толщина и форма — диаметр электрода

Напряжение дуги определяет форму наплавленного валика; при его повышении увеличивается ширина и уменьшается высота валика, возрастает длина дуги и окисляемость легирующих примесей, особенно углерода. В связи с этим стремятся к минимальному напряжению, которое должно согласовываться с током дуги. Обычно наплавку ведут при напряжении дуги 28—32 В и силе тока 300—450 А электродной проволокой диаметром 3—4 мм.

Техника наплавки предусматривает различные приемы ведения работ при наплаве тел вращения, плоских поверхностей и деталей сложной формы. Цель их одна — получение качественного наплавленного слоя заданных свойств и минимальная деформация изделия.

Наплавка уплотнительных поверхностей арматуры

. ремонте задвижки является наплавка уплотняющих поверхностей клина, изношенных при эксплуатации. Чаще всего уплотнительные поверхности восстанавливают при помощи наплавки штучными покрытыми электродами. Но при . металла, а также повышения производительности при наплавке уплотняющей поверхности клина. Цель выпускной работы: Экономия средств с помощью ремонта арматуры. 1 Анализ трубопроводной арматуры .

Наплавку хромистых сталей надо вести очень короткой дугой. Рекомендуемое при этом напряжение — 24— 26 В. В случае с хромистыми сталями — предварительный подогрев до температуры 200—250°С. , Для наплавки применяются также хромомолибденовые и хромовольфрамовые стали, обладающие высокой стойкостью к термическому изнашиванию. Наплавка производится, порошковыми проволоками ПП-25Х5ФМС, ПП-ЗХ2В8 и ПП-АН132 спеченной лентой ЛС-5Х5ВЗФС, покрытыми электродами ВСН-6. Для предупреждения трещин наплавку ведут при температуре детали 350— 400°С с последующим замедленным охлаждением.

Материалы для наплавки

Наплавка может выполняться металлическими штучными электродами, стальной наплавочной проволокой (лентой) и твердыми сплавами.

Твердыми сплавами называют сплавы карбидо- и боридообразующих металлов — хрома, марганца, титана, вольфрама и других с углеродом, бором, железом, кобальтом, никелем и пр. Они могут быть литыми и порошковыми.

Виды наплавки износостойкость хромистый сталь наплавка

Ручная дуговая наплавка

Наплавка металла

. ее внедрению. Механизированная наплавка – это непрерывность процесса, которая достигается использованием электродной проволоки или ленты в виде больших мотков; в подводе тока к электроду на минимальное . изготовлено изделие, однако это не всегда целесообразно. Иногда необходимо получить металл, отличающийся от металла детали, так как условия эксплуатации поверхностных слоев могут значительно .

Поверхность каждого наложенного валика и место для следующего валика также тщательно зачищают от шлака, окалины и брызг.

Дуговая наплавка под флюсом

По способу выполнения может быть автоматической или механизированной, а по количеству применяемых проволок — одноэлектродной и многоэлектродной. Применяемые для наплавки под флюсом наплавочные проволоки по конструкции разделяют на сплошные и порошковые, а по форме — на круглые и ленточные.

Дуговая наплавка в защитных газах

Наплавка открытой дугой

При плазменной наплавке источником теплоты является высокотемпературная сжатая дуга, получаемая в специальных горелках. Большое применение получили плазменные горелки с дугой прямого действия, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом и наплавляемым изделием. Иногда применяют горелки комбинированного типа, в которых от одного электрода одновременно горят две дуги — прямого и косвенного действия.

Газопламенная наплавка

. хорошее формирование наплавленного металла, легкое отделение шлаковой корки, высокую устойчивость наплавленного металла к образованию пор и трещин, а также возможность наплавки на переменном и постоянном токе. 3. Технология дуговой наплавки Дуговая наплавка под .

Примеры похожих учебных работ

Обработка металла на металлообрабатывающем предприятии

. затем поступают в механообрабатывающие и другие цехи для дальнейшей обработки. Электрофизические, электрохимические, ультразвуковые обработка металлов Дальнейшую обработку заготовок а отличие от предыдущих методов формообразования иногда называют .

Газопламенная наплавка

. металла к образованию пор и трещин, а также возможность наплавки на переменном и постоянном токе. 3. Технология дуговой наплавки Дуговая наплавка под флюсом. Нагрев и плавление металла, как и .

Наплавка валиков

. 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 .

Дипломная работа дуговая наплавка

. оборудования [1]. Основной целью данного дипломного проекта является разработка технологии и оборудования . перечисленных деталей весьма эффективно сказывается на работе высокопроизводительных агрегатов металлургической промышленности. Восстановление .

Наплавка уплотнительных поверхностей арматуры

. особого клина плотно прилегают к уплотнительным поверхностям арматуры. Шиберные задвижки (или ножевые) – . наплавка уплотняющих поверхностей клина, изношенных при эксплуатации. Чаще всего уплотнительные поверхности восстанавливают при помощи наплавки .

Наплавка — одна из разновидностей сварки — служит для нанесения слоя металла заданного состава на поверхность изделия. Нанесенный металл прочно связывается с основным, образуя надежное соединение.

Наплавку применяют для восстановления и упрочнения деталей машин и оборудования путем нанесения на их рабочие поверхности металлических покрытий, обладающих необходимым комплексом свойств: износостойкостью, термостойкостью, кислотоупорностью и т. п. С помощью наплавки создают биметаллические изделия, у которых выгодно сочетаются свойства наплавленного и основного металлов. Номенклатура наплавляемых деталей весьма разнообразна по массе, форме, материалам и условиям работы. Это вызвало появление различных видов и способов наплавки.

Например, для наплавки автомобильных клапанов двигателей внутреннего сгорания используют плазменную наплавку, так как другие способы наплавки в этом случае неэффективны. Конусы и чаши загрузочных устройств доменных печей наплавляют дуговым способом самозащитными порошковыми лентами; шарошки буровых долот наплавляют индукционным способом с применением сплава — связки и. тугоплавких зерен карбида вольфрама; лопатки вентиляторов упрочняют газопламенным напылением с последующим оплавлением, т. е. в каждом конкретном случае выбирают наиболее эффективный способ наплавки. Также учитывают производительность выбранного способа наплавки, в зависимости от массы наплавляемого металла и возможности деформации изделия. Для упрочнения небольших деталей предпочитают газовую или плазменную наплавку. Дуговую или электрошлаковую наплавку чаще всего применяют для массивных изделий.

§ 31. СПОСОБЫ НАПЛАВКИ

Различают дуговую, газовую, электрошлаковую, плазменную, индукционную наплавку.

Дуговая наплавка. В большинстве случаев процессы наплавки основаны на применении дуговой сварки плавящимся электродом. Эти процессы отличаются способами защиты наплавляемого металла от вредного воздействия воздуха и степенью механизации, хотя сущность их одинакова: под действием высокой температуры электрической дуги, горящей между электродом и изделием, к которым подведен ток, электродный и основной металлы расплавляются, создавая на поверхности изделия общую ванну. С отдалением электрической дуги расплавленный металл затвердевает, образуя наплавленный валик.

Ручную наплавку покрытыми электродами применяют в тех случаях, когда использование механизированных способов невозможно или нецелесообразно. Для получения минимальной глубины проплавления основного металла электрод наклоняют в сторону, обратную направлению наплавки. Ручную наплавку выполняют электродами диаметром 2—6 мм на постоянном токе 80—300 А обратной полярности (плюс на электроде) с производительностью 0,8—3 кг/ч.

При ручной наплавке требуется наиболее высокая квалификация электросварщиков, так как процесс необходимо вести на минимально возможном токе и напряжении с целью уменьшения доли основного металла в наплавленном, однако при этом должно обеспечиваться сплавление наплавленного и основного металлов. Главные параметры режима ручной наплавки: сила тока, напряжение на дуге и скорость наплавки. Тип электрода выбирают в зависимости от состава металла, который необходимо наплавить. Диаметр электрода определяют в зависимости от толщины и формы изделия, пространственного положения наплавляемой поверхности.

Дуговая наплавка под флюсом — один из основных видов механизированной наплавки. Главное ее преимущество — непрерывность процесса, высокая производительность, незначительные потери электродного металла, отсутствие открытого излучения дуги, что значительно улучшает условия труда электросварщиков.

Коэффициент наплавки под флюсом почти равен коэффициенту расплавления, так как потери на разбрызгивание не превышают 1,5%. При использовании одной электродной проволоки коэффициент наплавки под флюсом колеблется в пределах 14— 20 г/(А-ч) и может быть повышен за счет увеличенного вылета электрода. Общие потери при наплавке под флюсом не превышают 3%. Наплавку под флюсом осуществляют механизированным и автоматизированным способами.

Широко применяют в промышленности наплавку самозащнтными проволоками и лентами открытой дугой в атмосфере воздуха. В состав сердечника этих электродных материалов, кроме порошков легирующих компонентов, вводят газо — и шлакообразующие вещества, защищающие при наплавке ванну расплавленного металла от вредного воздействия воздуха. С целью повышения производительности процесса наплавку можно осуществлять одновременно несколькими проволоками или лентами. Для наплавки самозащит — нымн проволоками и лентами характерны повышенные световое излучение дуги, газовыделенне и разбрызгивание.

Наплавка плавящимся электродом в защитном газе отличается от механизированной и автоматизированной наплавки под флюсом тем, что в качестве защитной среды вместо флюса используют инертные или углекислый газы. Из инертных газов наиболее широкое распространение получил аргон. Его применяют при наплавке высоколегированных хромоникелевых и коррозионно — стойких сталей, сплавов на основе меди и др. Чаще осуществляют наплавку плавящимся электродом в углекислом газе.

Для предотвращения окисления металла в процессе наплавки кислородом, образующимся из углекислого газа при его разложении, в электродные проволоки вводят элементы —рас — кислителн (титан, кремний, марганец, углерод). Для наплавки в углекислом газе обычно используют кремнемарганцевые проволоки, например, Св-08Г2С, Св-10ХГ2С и др. Наплавку в защитных газах применяют в тех случаях, когда невозможна наплавка под флюсом в связи с затруднениями его подачи и удаления шлаковой корки, например, при наплавке внутренних поверхностей глубоких отверстий или мелких деталей, а также при восстановлении и упрочнении деталей сложной. формы. Наплавку в защитных газах, как правило, ведут короткой дугой, на постоянном токе обратной полярности с использованием источников питания с жесткой внешней характеристикой. К недостаткам этого процесса следует отнести открытое световое излучение дуги и повышенное разбрызгивание металла (5—10%).

Импульсно-дуговая наплавка плавящимся электродом расширяет технологические возможности наплавки в защитных газах. При этом процессе на основной сварочный ток непрерывно горящей дуги с помощью специального генератора налагают кратковременные импульсы тока, которые ускоряют перенос капель металла и уменьшают таким образом их размер. При наложении на дугу импульсов определенной энергии и частоты можно достичь мелкокапельного переноса металла с минимальным разбрызгиванием. Это позволяет осуществлять наплавку в вертикальном положении. Импульсно-дуговую наплавку следует вести на постоянном токе обратной полярности, так как наплавка на прямой полярности, ведет к увеличению длины дуги за счет более высокой скорости расплавления электрода и к повышенному разбрызгиванию.

Вибродуговая наплавка — прерывистый дуговой процесс, при котором электрод вибрирует вдоль своей оси, вызывая короткие замыкания в сварочной цепи и кратковременные периоды существования дуги. Подаваемая в зону наплавки проволока с помощью электромагнитного или механического устройства совершает возвратно-поступательные движения с частотой до 100 раз в секунду и размахом 0,5—3 мм.

Вибродуговую наплавку осуществляют под флюсом, в различных газовых средах, но чаще всего в водных растворах (раствор кальцинированной соды или 25%-ный раствор технического глицерина в воде). Наличие жидкости обеспечивает высокую скорость охлаждения, что способствует уменьшению деформации детали, а также закалке наплавленного металла. Эти особенности процесса послужили основанием для его применения прн наплавке деталей небольшого размера, износ которых составляет менее I мм. При силе тока 100—200 А и напряжении дуги 18—25 В производительность процесса составляет 1—2 кг наплавленного металла в часч

К недостаткам этого способа следует отнести часто возникающие дефекты в наплавленном металле в виде мелких газовых пор, трещин, а также неравномерную его твердость.

Газовая наплавка. В качестве источника теплоты для наплавки используют газовое пламя. Газовым пламенем специальных горелок можно проводить наплавку и напыление покрытий, а также их оплавление. В качестве горючего газа чаще всего применяют ацетилен, максимальная температура пламени которого в смеси с кислородом составляет 3150 °С. Используют также и пропан-бутан. Газовую наплавку широко применяют в промышленности. Ее можно подразделить на газовую наплавку с присадкой прутков или проволоки, газопорошковую и газопламенное напыление с последующим оплавлением. Технология нанесения покрытий этими способами проста и доступна.

Электрошлаковая наплавка (ЭШН).

Процесс наплавки, при котором источником теплоты для плавления основного и присадочного металлов служит шлаковая ванна, разогреваемая проходящим’ через нее электрическим током, называется электрошлаковым. Ток, проходя между электродом и изделием, нагревает шлаковую ванну до температуры свыше 2000 °С, в результате чего электродный и основной металлы оплавляются, образуя металлическую ванну, при затвердевании которой создается наплавленный металл.

Плазменная наплавка. В качестве материалов при плазменной наплавке используют порошки, проволоку, прутки. Преимущества этого процесса — малая глубина проплавления основного металла, возможность наплавки тонких слоев,. высокое качество наплавленного металла.

При плазменно-порошковой наплавке используют три вида плазменной дуги: прямого, косвенного действия и комбинированную. Лучшими технологическими возможностями обладает комбинированная дуга. Такая схема позволяет в широком диапазоне осуществлять раздельное регулирование степени нагрева присадочного материала и основного металла.

Если при однослойной наплавке под флюсом доля основного металла в наплавленном составляет «60%, то плазменная наплавка позволяет получать в первом слое долю основного металла до 5%. При наплавке плазменная струя окружена соосным потоком защитного газа, обеспечивающим защиту наплавленного металла. Ввиду отсутствия резких колебаний давления дуги наплавленная поверхность получается гладкой, с минимальным припуском на механическую обработку. Плазменно-порошковую наплавку осуществляют также с подачей порошка в хвостовую часть ванны. В этом случае обеспечивается более надежная подача присадочного порошка, а при наплавке порошков карбида отсутствует их разложение, так как они, попадая в ванну, минуют разрушающее действие электрической дуги. При этом наплавленный металл получает строение композиционного сплава. Для наплавки применяют порошки шаровидной формы с размером частиц 40—400 мкм, а для подачи порошка в хвостовую часть ванны — более крупную фракцию.

Плазменная наплавка с токоведущей присадочной проволокой обеспечивает минимальное проплавление основного металла при достаточно высокой производительности процесса. При наплавке хромоникелевых коррозионно-стойких сталей на углеродистые глубина проплавления основного металла составляет 0,2— 0,5 мм, высота наплавленного валика 4,5—5 мм. При наплавке меди на сталь проплавление основного металла вовсе отсутствует. При этом способе косвенная дуга горит между вольфрамовым электродом и соплом, дуга прямого действия горит между вольфрамовым электродом и проволокой. Основной металл получает теплоту от перегретого металла плавящейся проволоки и от плазменной дуги. Изменяя силу тока, регулируют долю основного металла и производительность наплавки.

Индукционная наплавка. Расплавление основного и присадочного металлов происходит за счет теплового действия индуктируемого тока. Для нагрева над изделием размещают индуктор, представляющий собой один или несколько витков медной трубки или шины. По индуктору протекает ток высокой частоты, создающий переменное магнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в поверхностном слое детали, что, в свою очередь, вызывает оплавление этого слоя и расплавление присадочного материала. С увеличением частоты тока глубина проплавления уменьшается. Основные преимущества индукционной наплавки — возможность получения минимального проплавления и высокая производительность процесса.

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 С_э, который служит показателем свариваемости:
С_Э = 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 =(660С_э+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 d_з = 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 т_ч за 1 ч (в г/ч) равна
т_ч=α_нI
где α_н - 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: