Механизированные способы сварки и наплавки

Лекция 24. Ремонт методами сварки и наплавки деталей

24.1 Ремонт методами сварки и наплавки деталей из малоуглеродистых и легированных сталей, из чугуна и из алюминиевых сплавов.

24.2 Механизированные способы сварки и наплавки.

Ремонт деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей

Детали из малоуглеродистых сталей свариваются хорошо. Удовлетворительные результаты по качеству сварного шва получаются при сварке сталей и со средним содержанием углерода (С = 0,35-0,45%). Свариваемость ухудшается при содержании углерода сверх 0,45 %. Сварка термически обработанных деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей затруднительна по следующим причинам:

1) из-за высокой температуры ухудшаются механические свойства термически обработанных деталей;

2) легирующие примеси образуют тугоплавкие окислы, остающиеся в наплавленном сдое;

3) из-за малой теплопроводности происходит перегрев и возникает хрупкость;

4) происходят самозакаливание, образуются трещины.

Ремонт деталей из чугуна

Для чугунных деталей, не подвергающихся высоким напряжениям и не требующих высокой прочности соединений и последующей механической обработки, применяется холодная сварка. Для сварки чугуна холодным способом используются- малоуглеродистые стальные электроды с меловой обмазкой. Прочность сварки при одинаковых условиях зависит от глубины провара. Во избежание выкрашивания, возможного при глубоком проваре, прочность сварки достигается установкой шпилек на подготовленной под заварку поверхности. Хорошие результаты. Дает применение газовой заварки чугунных деталей латунными стержнями.

Горячая сварка чугуна дает хорошие по качеству сварочные швы и может выполняться электродугой или газовым пламенем. При горячей сварке электродуговым способом ремонтируемая деталь заформовывается в песок и нагревается до температуры 650 – 750 °С, после чего производится ее наплавка чугунным электродом; затем изделие медленно охлаждается на огне иди в горячем песке. При горячей ярке применяются электрода из серого чугуна с высоким содержанием кремния, а при сварке газовым пламенем – чугунные прутки.

Механизированные способы сварки и наплавки

Механизированные способы сварка и наплавки способствуют улучшению качества ремонтируемых деталей, резкому повышению производительности труда и снижению себестоимости ремонта. Различают сварку и наплавку с автоматическим и полуавтоматическим циклами. При автоматической сварке или наплавке механизированы все операции перемещения электрода и детали, а также возбуждения и поддержания дуги. При автоматической сварке и наплавке механизированы только движения подачи электрода.

Сварка и наплавка под сдоем флюса может быть автоматической и полуавтоматической. Автоматическая сварка иллюстрирована схемой. Наплавку производят на постоянном токе при обратной полярности с использованием сварочного генератора и очень редко на переменном токе, так как колебания напряжения в сети влияют на качество наплавленного слоя. Наплавку тел вращения осуществляют на токарном станке с редуктором, уменьшающим частоту вращения шпинделя до 0,25 – 4 об/мин. Наплавочную головку размещают на суппорте станка. С целью получения наплавленного слоя требуемых свойств, применяют следующие способы легирования: через электродную проволоку, через порошковую проволоку, через флюс и комбинированный способ. Процесс характеризуется следующими данными: сила тока

J = 110d_э+10d_э²,

где d_э – диаметр электрода; напряжение 25 – 30 В; скорость подачи проволока 75 – 180 м/ч.

Для повышения производительности наплавки под слоем флюса применяют многоэлектродную наплавку (до 8 электродов). Таким способом удобно наплавлять плоские поверхности.

Рис.20.1. Схема сварки под сдоем флюса: I – наплавляемая деталь; 2 – оболочка расплавленного флюса; 3 – газовое пространство; 4 – бункер с флюсом; 5 – направляющий мундштук; 6 – электродная проволока; 7 – дуга; 8 – шлаковая корка; 9 – наплавленный шов	Рис.20.2. Схема установки для вибродуговой наплавки: 1 – деталь, 2,3 – трубки подвода охлаждающей жидкости; 4 – электродная проволока; 5 – ролик подачи проволоки; 6 – кассета с проволокой; 7 – электромагнитный вибратор; 8 – ось вибрирующего мундштука; 9 – катушка самоиндукции; 10 – насос
Рис. 20.3. Схема установки для наплавки в среде защитных газов: 1 – мундштук; 2 – сопло для подачи защитного газа; 3 – газовое сопло;4 – наконечник; 5 – электродная проволока;	Рис. 20.4. Схема электроконтактной наплавки: I – контактный ролик; 2 – деталь; 3 – проволока; 4 – наплавочный ролик; 5 – вторичный контур; 6 – первичный контур; 7 – прерыватель

Вибродуговая наплавка. Этот способ наплавки является разновидностью дуговой наплавки плавящимся металлическим электродом. Особенность вибродуговой наплавки заключается в том, что электродный материал расплавляется теплом, которое выделяется в результате возникновения периодически повторяющихся электрических разрядов, т.е. прерывисто горящей .дугой. Прерывистость горения дуги обусловлена вибрациями электродной проволоки вдоль ее оси с помощью электромагнитного или механического устройства. Работа установки иллюстрирована схемой. Амплитуда вибрации 1,5 – 2,5 мм. Диаметр проволоки от 1,2 до 2,5 мм. Сила сварочного тока от 100 до 200 А, напряжение 12 – 24 В. Скорость подачи электродной проволоки 0,5 – 3,5 м/мин. Вибродуговая наплавка применяется с охлаждающей жидкостью, без охлаждения в среде защитных газов и под слоем флюса. Недостаток состоит в снижении усталостной прочности на 30–40 %. При использовании защитных газов усталостная прочность снижается в меньшей мере.

Наплавка в среде защитных газов. Сущность способа заключается в том, что электрическая дуга горит между электродом и наплавляемой деталью в струе газа, вытесняющего воздух из плавильного пространства и расплав металла защищается от действия кислорода и азота воздуха. При наплавке и сварке стальных деталей используют углекислый газ при сварке алюминия – аргон или гелий. Сварку и наплавку выполняют электродной проволокой .диаметром от 0,8 до 2,5 мм. Марка проволоки – Нп-30ХГСА. Сила сварочного тока 75 А, напряжение на дуге 18 – 20 В. Толщина наплавленного слоя составляет 0,6 – 1 мм, твердость НRС 24-35, повышающаяся после закалки до НRС 50. Наплавка деталей в среде углекислого газа по сравнению с наплавкой под слоем флюса имеет следующие преимущества:

¾ возможность наплавки шеек валов диаметром от 10 мм и выше;

¾ более высокая (на 20 – 30%) производительность процесса;

¾ меньший нагрев детали; отсутствие необходимости очистки наплавленного слоя от шлаковой корки. Недостатков процесса является склонность наплавленного слоя к образованию трещин и значительное разбрызгива­ние металла.

Наплавка порошковой пдоволокой. Порошковая проволока пред­ставляет собой свернутую из стальной ленты трубку диаметром 2 -3 мм, заполненную шихтой в виде механической смеси легирующих (ферро-сплавы, углерод, различные металлы), защитных (мрамор, плавиковый шпат и др.) компонентов, железного порошка, а также веществ, стабилизирующих горение дуги. Наплавка возможна откры­той дугой, в среде углекислого газа, под слоем флюса, на уста­новке для вибродуговой наплавки или вручную.

Электроконтактная наплавка. Сущность способа заключается в навивке на поверхность восстанавливаемой детали проволоки, ко­торая приваривается электроконтактным способов импульсами тока большой силы при одновременном деформировании проволоки до тре­буемой толщины слоя покрытия.

Электроконтактный способ наплавки является весьма перспек­тивным. Он обладает следующими достоинствами: высокая производительность, достигающая 100 см/мин при толщине покрытия 1 мм; незначительная зона термического влияния (до 0,3 мм); незначи­тельные потери присадочного материала; благоприятные производст­венные условия для работы сварщиков.