Ремонт деталей машин механизированными способами сварки и наплавки под флюсом, в среде защитных газов.

Из всех способов механизированной наплавки в настоящее вре­мя наибольшее распространение получила наплавка под флюсом.

Схема процесса наплавки под флюсом представлена на рис.57. При наплавке под флюсом дуга горит между голым электро­дом и изделием, к которым подведен ток. Электрод и поверхность изделия расплавляются в дуге, образуя ванну жидкого металла. Наплавляемый участок покрывают толстым слоем сыпучего сва­рочного флюса.

Рис.57. Схема горения электрической дуги иод слоем флюса: 7 — источник тока для питания дуги; 2 — устройство для подачи флюса; 3 — оболочка для жидкого флюса; 4 - мундштук; 5 - электродная проволока: 6 — электрическая дуга; 7 — шлаковая корка; 8 — наплавленный слой; 9 - наплавляемая деталь; 10 — подвод тока к детали

По мере удаления дуги жидкий металл и шлак затвердевают, образуя наплавленный валик, покрытый шлаковой коркой и нерасплавившимся флюсом; остывшая шлаковая корка удаляется. Электрод подается в зону наплавки из катушки (бухты) подаю­щим механизмом наплавочного аппарата. Скорость подачи элек­трода равна скорости его плавления, благодаря чему в процессе наплавки длина дуги сохраняется примерно постоянной. Флюс в процессе наплавки непрерывно подается из бункера.

При наплавке под флюсом можно использовать голый (необмазанный) электрод в виде проволоки или ленты, что позволя­ет максимально приблизить к сварочной дуге место подвода тока. При этом вылет электрода уменьшается, т.е. участок электрода, по которому протекает ток (расстояние от токоподводящего кон­такта до конца электрода со стороны дуги). В результате удается повысить силу тока, а следовательно, производительность по сравнению с ручной наплавкой штучными электродами.

Чтобы предотвратить перегрев электрода и обеспечить нор­мальное плавление, обычно устанавливают оптимальную плот­ность тока. Под плотностью тока понимают величину силы тока, проходящего по электроду, отнесенную к единице сечения (А/мм²). Обычно при ручной наплавке плотность тока составля­ет 10—20 А/мм², а при наплавке под флюсом — 30—130 А/мм.

Для восстановления деталей под слоем флюса и порошковой проволокой открытой дугой используются специализированные станки ОКС-11200, ОКС-11236, ОКС-11237, ОКС-11238, ОКС-11253 и У-470.

Увеличение производительности при одноэлектродной наплав­ке под флюсом за счет повышения силы сварочного тока не всегда возможно. При повышении силы сварочного тока увеличивается глубина противления основного металла и длина сварочной ван­ны, в результате могут появиться прожоги при наплавке тонкостен­ных деталей, нежелательное разбавление наплавленного металла основным и отекание жидкого металла и шлака при наплавке ци­линдрических деталей. Поэтому применяются следующие разно­видности наплавки под флюсом: наплавка электродной лентой, многоэлектродная и многодуговая наплавка (рис.). Характерной особенностью наплавки электродной лентой является малая глубина проплавления основного металла и возможность получе­ния за один проход широкого валика (практически до 100 мм). При многоэлектродной наплавке в зону дуги одновременно пода­ются несколько электродов, которые подключаются к одному по­люсу сварочного преобразователя или к одной фазе сварочного трансформатора. Дуга периодически перемещается с одного элек­трода на другой, при этом получается общая сварочная ванна с небольшой глубиной проплавления основного металла и широ­кий валик. Результаты наплавки зависят от правильного выбора расстояния между центрами соседних электродов. При наплавке электродной лентой и при многоэлектродной наплавке повыше­ние производительности достигается за счет применения большой силы сварочного тока без значительного увеличения глубины проплавления основного металла.

Рис.58. Способы наплавки под флюсом: а -наплавка электродной лентой; б— многоэлектродная; в - многодуговая; г - с возвратно-поступательным движением электрода.

При многодуговой наплавке применяется одновременно не­сколько наплавочных аппаратов или один аппарат с несколькими электродами; каждый электрод питается от отдельного источника тока. Образуется несколько отдельных дуг и раздельные свароч­ные ванны. Производительность наплавки повышается за счет одновременного применения нескольких сварочных дуг сравни­тельно небольшой мощности.

Качество наплавленного металла, форма валиков, глубина проплавления металла изделия зависят от режима наплавки. Ос­новными параметрами (составляющими) режима наплавки явля­ются: сила сварочного тока, напряжение дуги, сечение электро­дного материала, скорость наплавки, вылет электрода, скорость подачи электрода, высота слоя флюса, угол наклона электрода.

Режим наплавки.Скорость подачи проволоки, а следователь­но, и силу сварочного тока, выбирают в зависимости от диаметра и формы изделия, подлежащего наплавке. Для ориентировочного выбора режима можно использовать графики (рис.59 и 60).Желательна максимальная скорость подачи проволоки, посколь­ку этим определяется производительность наплавки, но увеличе­ние количества металла, наплавляемого за единицу времени, до­пустимо только при хорошем формировании валиков.

Рис. 59. График зависимости оптимальных диапазонов силы тока при наплавке тел вращения от диаметра наплавляемого изделия. Наплавка по винтовой линии и кольцевыми валиками: 1 — одним электродом диаметром 3 -3,5 мм: J— ольтш электродом диаметром 4 -5 мм: 3 - тремя электродами диаметром 3—3,5 мм

Рис.60.График зависимости оптимальной скорости перемещения дуги при наплавке тел вращения по винтовой линии от диаметра наплавляемого изделия

Напряжение дуги следует выбирать с таким расчетом, чтобы очертания наплавляемого валика были плавными. Слишком ма­лое напряжение дуги приводит к образованию высоких узких ва­ликов, при небольшой скорости наплавки нередко появляются подвороты, краевые непровары. Чрезмерное увеличение напряже­ния способствует отеканию металла.

Практически при наплавке напряжение дуги выбирают в пре­делах от 25 до 35 В. Чем больше сила тока, тем выше должно быть напряжение, необходимое для хорошего формирования валика.

Колебания напряжения в процессе наплавки должны быть ми­нимальными, поэтому наплавку рекомендуется выполнять на по­стоянном токе. Напряжение дуги при наплавке на переменном токе зависит от колебаний напряжения сети. Поэтому переменный ток применяется только при наплавке крупных изделий, когда его величина превышает 500 А, однако и в этом случае использование постоянного тока дает лучшие результаты.

Смещение электрода с зенита в сторону, противоположную на­правлению вращения детали, позволяет в определенных пределах предупредить отекание металла. В зависимости от длины ванны величина смещения обычно составляет от 15 до 40 мм. Величину смещения выбирают с таким расчетом, чтобы не ссыпался флюс и не стекал жидкий металл и шлак. По очертаниям образующегося валика можно судить о том, правильно ли был смещен электрод.

Скорость вращения изделия не оказывает влияния на произво­дительность наплавки и выбирается по возможности малой, что­бы облегчить удаление шлаковой корки. Но слишком малая ско­рость нарушает формирование валика: образуются подвороты, ванна растекается неравномерно. Окружную скорость наплавляе­мой поверхности выбирают при наплавке одним электродом в пределах от 12 до 40 м/ч. Чем меньше диаметр наплавляемого из­делия, тем меньше должна быть скорость наплавки.

Величина вылета электрода влияет на качество наплавки. При увеличении вылета электрода получаются извилистые валики, так как проволока «виляет». При наплавке порошковой проволокой диаметром 3,5 мм расстояние от среза мундштука до наплавляе­мой поверхности не должно превышать 30—40 мм. При наплавке сплошной проволокой вылет может быть несколько больше.

Шаг наплавки выбирают в зависимости от диаметра изделия требуемой толщины слоя, а также от величины тока и напряжения. Слишком малый шаг может привести к образованию подворотов и непроваров основного металла, слишком большой — к чрезмерно­му увеличению доли основного металла в наплавленном слое.

Шаг наплавки выбирают в зависимости от диаметра изделия и принятой силы тока в пределах от 3 до 9 мм.

Припуск на обработку при нормальном формировании валика составляет 1,5—2 мм на сторону, при тщательном выполнении на­плавки величину припуска можно уменьшить до 1 мм.

Наплавка цилиндрических изделий малого диаметра (от 50 до 200 мм) вызывает затруднения из-за стекания металла. Если длина сварочной ванны слишком велика, то металл вытекает в конце ванны, образуя наплывы. Для уменьшения длины ванны следует применять малый ток и низкое напряжение. Скорость перемеще­ния дуги (в данном случае скорость вращения изделия) мало вли­яет на длину ванны, но при малой скорости облегчается удаление шлака и толщина слоя, наплавленного за один проход, увеличи­вается. В табл. 17 приведены рекомендуемые режимы наплавки под флюсом цилиндрических деталей сплошной проволокой, а в табл. 18 — порошковой проволокой.

Табл.17. Режимы наплавки цилиндрических деталей сплошной про­волокой

Табл.18. Режимы наплавки цилиндрических деталей сплошной про­волокой

Выбор марки флюса имеет немалое значение при наплавке из­делий диаметром менее 100 мм. Легкоплавкие флюсы АН-20 для этой цели мало пригодны, так как отекание флюса влечет за со­бой отекание металла. Наиболее подходящим флюсом является в таких случаях АН-348А (для низколегированного наплавленного металла) или АН-70 (для высоколегированного металла).

Данные, приведенные в табл.18, относятся к деталям сплош­ного сечения. Чтобы избежать перегрева изделия и увеличения длины ванны при наплавке пустотелых изделий, приходится уменьшать и ток, и напряжение.

Чем меньше диаметр изделия, тем более точно должен соблю­даться выбранный режим наплавки. Поэтому детали малого диа­метра наплавляют при постоянном токе обратной полярности. В настоящее время автоматической наплавкой под флюсом восста­навливают цилиндрические детали диаметром не менее 40—50 мм. Детали меньших диаметров целесообразно восстанавливать с по­мощью вибродуговой наплавки или в углекислом газе.