АВТОМАТИЧЕСКАЯ НАПЛАВКА ПОД ФЛЮСОМ

1СХЕМА ПРОЦЕССА, СПОСОБЫ НАПЛАВКИ И ПРИСАДОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Рис. 13 Схема процесса наплавки под слоем флюса

1 – наплавляемая деталь; 2 – слой флюса; 3 – подающие ролики; 4 – присадочная проволока или лента; 5 – бункер для флюса; 6 – токоподводящий мундштук; 7 – зона горения дуги; 8 – жидкая ванна; 9 – шлак; 10 – наплавленный металл

 

Преимуществами наплавки под флюсом являются непрерывность процесса, высокая производительность, малые потери электродного металла, отсутствие излучения дуги.

Недостатками являются трудность наплавки деталей сложной формы и особенно с наклонными поверхностями, отсутствие визуального контроля.

Основным требованием при наплавке является минимальное расплавление основного материала и перемешивание жидкого присадочного металла с основным, поскольку чаще всего в наплавленном металле содержание легирующих элементов выше, чем в основном.

 

СПОСОБЫ ЛЕГИРОВАНИЯ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

Для снижения перемешивания наплавленного метала с основным металлом, а также для повышения производительности наплавки используют такие приемы и технологические процессы:

а) наплавка с поперечными колебаниями

б) многодуговая (с автономным питанием каждой дуги)

в) многоэлектродная

г) наплавка ленточным электродом

Как проволочный, так и ленточный электроды могут быть сплошного сечения или т.н. порошковые, состоящие из металлической оболочки и порошкового сердечника (шихты).

 

Рис. 18 Схемы проволочных и ленточных электродов

а, б – однозамковые; в, г – двухзамковые

 

Для производства порошковых электродов практически любого состава в условиях ремонтных предприятий используют специальные станки.

 

Рис. 19 Станок для производства порошковых электродов

1 – катушка с металлической лентой для оболочки; 2, 3, 6 – профилирующие ролики; 4 – питатель; 5 –дозатор.

Рис. 20 Установка для автоматической наплавки

1 – стол; 2 – деталь; 3 – рельсы; 4 – тележка; 5 – бункер-дозатор; 6 – валки; 7 – бункер для флюса; 8 – лента; 9 – катушка; 10 – провода; 11 – контактные губки; 12 – ролик.

 

Порошковая проволока и лента имеют следующие преимущества перед сплошными наплавочными материалами:

- возможность получения наплавленного металла нужного химического состава путем изменения состава заполнителя трубки;

- более качественная защита расплавленного металла от вредных воздействий воздуха и выгорания легирующих элементов;

- простота оборудования и технологии изготовления трубчатых электродов;

- использование дешевых и недефицитных компонентов (доменный ферромарганец и сталинит).

 

2 ТЕХНОЛОГИЯ НАПЛАВКИ ПОД ФЛЮСОМ

При наплавке под флюсом электрическая дуга, горящая в газовой среде, обладает более высокой по сравнению с открытой дугой устойчивостью, зависящей от:

- стабильности напряжения на зажимах источника сварочного тока, при наплавке под флюсом следует осуществлять питание дуги постоянным током от сварочного преобразователя;

- Химического состава флюса, содержание в котором окислов натрия, калия и кальция увеличивает устойчивость дуги. Выделяющийся же в процессе расплавления флюса фтористый кремний понижает устойчивость дуги, но уменьшает порообразование в наплавляемом металле.

При наплавке под флюсом температура газов в зоне дуги достигает 6000 – 7000 ⁰С. При этой температуре электродная проволока плавится очень быстро и стекает в сварочную ванну отдельными каплями, нагревающимися при проходе через зону дуги до температуры 2300 – 2500 ⁰С. Эти капли проходят через слой жидкого флюса, покрывающий сварочную ванну, достигают поверхности оплавленного основного металла и смешиваются с ним. Благодаря разности удельных масс расплавленный шлак всегда находится на поверхности ванны. Газы дуги давят на поверхность ванны, образуя под электродом углубление, называемое кратером. Величина погружения дуги в основной металл (глубина кратера) характеризует глубину провара основного металла.

Под действием давления дуги жидкий метал в кратере и жидкий металл ванны находятся на различных уровнях, что оказывает влияние на формирование наплавленного валика. Правильно сформированный равномерный валик образуется только при постоянной разнице уровней. Для правильного формирования валика и уменьшения провара рекомендуется сместить электрод от точки зенита в строну, противоположную вращению при наплавке деталей круглого сечения (рис. 21).

Рис. 21 Схема автоматической наплавки под флюсом круглого изделия

1 – дуга; 2 – электродная проволока; 3 – флюс; 4 – жидкая ванна; 5 – шлаковая оболочка вокруг дуги; 6 – шлаковая корка; 7 – наплавленный металл; а – смещение электрода с зенита изделия.

 

Наплавка при этом осуществляется «на пуск» и сопровождается повышением уровня жидкого металла в ванне и в кратере. Жидкий металл при этом подходит под дугу, ослабляет ее давление, в результате чего уменьшается глубина провара и увеличивается ширина валика. Величина смещения электрода зависит от режима наплавки и диаметра изделия. При наплавке плоских деталей с этой целью наплавляемое изделие наклоняют в сторону движения электрода на угол 6 - 8⁰.

На формирование наплавленного валика влияют также величина тока, напряжение дуги, диаметр электродной проволоки и скорость наплавки. При неизменном токе и ч скорости перемещения дуги с увеличением напряжения увеличивается количество тепла, выделяемое на единицу длины валика. Глубина провара фактически не меняется, ширина же валика растет пропорционально росту коли­чества тепла. Чрезмерное увеличение напряжения отрица­тельно влияет на процесс наплавки (ухудшается устой­чивость дуги, растет расход флюса, вытекающего из зоны наплавки и уносящего с собой жидкий металл). Увеличе­ние тока при постоянном напряжении и скорости переме­щения дуги вызывает рост объема жидкой ванны вследст­вие увеличения количества расплавляемой электродной проволоки и количества тепла, выделяемого на основном 'металле. Увеличивается также давление дуги, которая погружается в глубь основного металла, увеличивая про­вар.

С увеличением диаметра электродной проволоки умень­шается плотность тока, что в свою очередь уменьшает дав­ление дуги и глубину проплавления основного металла. Несколько увеличивается при этом ширина наплавляемо­го валика, но ухудшается устойчивость дуги и ход всего процесса наплавки. Во избежание этого явления вместо одной электродной проволоки большого диаметра при­меняют несколько проволок меньшего диаметра с общим подводом тока.

В диапазоне скоростей наплавки до 20 м/ч на единицу длины валика наплавляется относительно большее коли­чество металла. С увеличением скорости уровень ванны и уровень металла в кратере повышается, вследствие чего глубина проплавления основного металла и ширина на­плавленного валика уменьшаются. Исключение состав­ляет диапазон скоростей 20—40 м/ч, при котором глубина проплавления от скорости наплавки не зависит.

Для плоских деталей простой формы часто (рис. 22) применяют наплавку т.н. лежачим пластинчатым электродом (поз. 2) с легирующей обмазкой (поз. 1) под слоем флюса (поз. 3). Не требуется специальное оборудование.

Рис. 22 Наплавка лежачим пластинчатым электродом

 

3 ДЕФЕКТЫ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ПРИ НАПЛАВКЕ ПОД ФЛЮСОМ

В процессе наплавки металл основного изделия испыты­вает высокий неравномерный нагрев, являющийся причи­ной появления местных деформаций как в наплавленном, так И в основном металле. При полном остывании изделия в нем возникают остаточные напряжения, для уменьшения которых наплавляемое изделие подвергают термической обработке (перед наплавкой подогревают, после наплавки применяют отпуск или замедленное охлаждение). При на­плавке плоских изделий следует стремиться к минималь­ной величине проплавления, а наплавленные валики рас­полагать симметрично по отношению оси наплавляемого изделия. При наплавке круглого изделия, когда наплав­ленные валики располагаются по винтовой линии, вероят­ность коробления сведена к минимуму, что является результатом симметричного расположения наплавляемых витков и уравновешенности растягивающих напряжений. Трещины в изделии, появляющиеся в результате его не­равномерного сосредоточенного нагрева, делятся на горя­чие, околошовные и холодные. Горячие трещины являются следствием растягивающих напряжений, возникающих в Процессе кристаллизации наплавленного металла при не­равномерном нагреве изделия; Рекомендуется поэтому предварительный подогрев детали до 200.. 500 ºС.

Холодные трещины – образуются на стадии охлаждения детали и вызваны охрупчиванием в результате закалки основного металла в ОШЗ. Чем выше содержание углерода в основном металле тем выше склонность к холодным трещинам. Мера борьбы – не только предварительный подогрев, но и замедленное охлаждение.