Упрочнение методами наплавки и напыления легирующими металлами

Наплавку или напыление легирующих металлов выполняют дли увеличения износостойкости, жаропрочности и эксплуатационной стойкости поверхностей деталей, работающих в условияхбольших знакопеременных нагрузок, высоких температур и давлений, в абразивных и агрессивных средах, а также в целях замены дефицитных и дорогостоящих металлов.

Углеродистые стали с содержанием углерода до 0,3— 0,4% (мас. доля) применяют для наплавки деталей, подвергающихся незначительным абразивным воздействиям и усталостному износу в условиях трения скольжения и качения при работе в неагрессивных средах (валы, цапфы, ходовые колеса, опорные катки, ножи и т. п.).

Углеродистые и низколегированные стали с содержанием углерода более 0,4% (мае. доля), а также стали, дополнительно легированные никелем, хромом, ниобием, вольфрамом, и другие используют для наплавки деталей, работающих в условиях интенсивных абразивных и абразивно-ударных воздействий в малоактивных коррозионных средах (ножи рубительных машин, гарнитуры раз-мольных мельниц, бронзовые муфты и др.).

Хромистые стали, характеризующиеся высокой прочностью и коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред, применяют для наплавки деталей, подвергающихся коррозионно-металлическому, коррозионно-абразивному, газо- и гидроабразивному, а также кавитационному изнашиванию.

Хромоникелевыми аустенитными сталями с высокой стойкостью против коррозии и низкой твердостью наплавляют детали, работающие в агрессивных средах при небольших механических воздействиях (плунжеры, корпуса и крыльчатки насосов для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных частиц, детали запорной и регулирующей арматуры и т. п.).

Наплавку деталей, подвергающихся кавитационному абразивному изнашиванию в агрессивных средах, особенно в окислительных, выполняют высокохромистыми чугунами.

На особо ответственные детали наплавляют никелевые и кобальтовые сплавы. Они хорошо противостоят изнашиванию в агрессивных средах даже при наличии абразивных воздействий.

Наплавку производят сплошными проволочными или ленточными электродами, покрытыми обмазкой, либо в сварочную ванну дополнительно вводят специальные флюсы. Составы обмазок и флюсов содержат в себе легирующие примеси, количество которой регулируется в зависимости от требуемого состава и свойств наплавленного слоя металла.

Наплавочные электроды могут быть спечены из металлических порошков и иметь форму проволоки, ленты или трубчатой проволоки. Металл, наплавленный порошковыми спеченными электродами, более однороден, что объясняется более равномерным распределением легирующих элементов в объеме электродов. Детали, подлежащие наплавке, тщательно очищают от грязи, масла, продуктов коррозии и краски. Если технологическим процессом наплавки предусмотрен предварительный подогрев, то экономически целесообразно сочетать с ним очистительный отжиг, обеспечивающий быстрое выгорание масла не только с поверхности детали, но и из пор, раковин и трещин. После отжига оксиды, образовавшиеся на поверхности детали, удаляют металлической щеткой. Металл наплавляют на очищенную поверхность. Канавки, пазы и отверстия на поверхности, которые необходимо сохранить, заделывают медными, графитовыми или угольными вставками. Не наплавляемые поверхности закрывают сухим или мокрым асбестом. На не наплавляемых переходных поверхностях и кромках делают фаски или канавки шириной не более 15—16 мм и глубиной не более 6—8 мм (рис. 28).

Детали из легированных конструкционных деталей, содержащих не более 0,3% углерода, перед наплавкой подогревают. Для небольших деталей достаточно подогреть только участок начала наплавки до температуры, устанавливаемой в зависимости от марок стали и электродов. Штампы для холодной листовой штамповки, холодной и горячей обрезки, наплавляемые электродами ЭН-60М, подогревают до 300—400° С; молотовые и высадочные формообразующие штампы до 400—500° С; прошивные, калибровочные пуансоны, матрицы прессования, наплавляемые электродами ОЗН-1, ОЗН-3, до 400—500° С, а наплавляемые электродами УОНИ-13/85 до 300—400° С. Все закаленные детали перед наплавкой необходимо подогревать. Чугунные детали наплавляют без подогрева.

Предварительный подогрев деталей проводят в печах или на установках ТВЧ в индукторах. Допускается местный подогрев газопламенными горелками.

Наплавку необходимо выполнять непрерывно, так чтобы температура подогрева деталей не снижалась более чем на 100° С. При необходимости допускается повторный общий или местный подогрев. Отдельные валики наплавляют рассредоточенно обратноступенчатым способом, или «горкой». Толщина многослойной наплавки может быть 3—12 мм. Число слоев зависит от марки применяемых электродов и равняется: 1—3 для ОЗН-1 или ОЗН-3;

1—5 для ОЗШ-1; 2—5 для ЭН-60М. Наплавку больших объемов металла проводят ванным способом на постоянных режимах тока с применением медных и графитовых форм (рис.1), в результате чего значительно повышается качество наплавки, увеличивается ее производительность и уменьшается коробление детали.

При многослойной наплавке наиболее ответственных мест в штампах (особенно молотовых) отдельные наплавленные валики проковывают сразу после наплавки в горячем (по возможности пластическом) состоянии ручным пневматическим молотом. При послойной наплавке отдельные валики тщательно очищают от шлака и брызг. Наплавку ведут на постоянном токе обратной полярности короткой дугой и с неглубоким проплавлением в нижнем и вертикальном положениях.

Чугунные детали наплавляют рассредоточенно, медленно, не допуская перегрева. Многослойные наплавки (более трех слоев) для чугуна не рекомендуются.