Страницы: 1 2
Качество плазменной наплавки и свойства наплавленных изделий определяются в первую очередь качеством подготовки присадочной проволоки и поверхности изделия под наплавку, правильным выбором технологии и режима процесса.
Присадочная проволока и поверхность наплавляемого изделия должны быть чистыми, без следов масла, ржавчины, смазки и других загрязнений. Для этого перед наплавкой присадочная проволока подвергается химической очистке (травлению) в соответствующих травителях, а поверхность изделия — механической обработке до Rz 80 — Rz 40 и обезжиривается. Только при такой подготовке присадочного и основного металла может быть обеспечено надежное смачивание твердого металла жидким и растекание жидкой ванны по поверхности изделия в процессе наплавки.
Плазменная установка начинает работать в следующей последовательности: включаются источники питания сварочного тока, устанавливается необходимый режим наплавки, включаются охлаждающая вода, плазмообразующий и защитный газ, присадочная проволока подводится под сопло плазмотрона, возбуждаются плазменные дуги, включается подача присадочной проволоки. После образования на изделии ванночки жидкого присадочного металла включаются колебательный механизм и механизмы перемещения сварочного автомата (и вращения изделия, если производится наплавка цилиндрических изделий) или изделия (при неподвижном автомате).
Для нормального течения процесса наплавки очень важно соблюдать следующие основные правила. Поток плазменной струи и капли расплавленного присадочного металла должны быть направлены перпендикулярно к поверхности ванны. Расплавленный присадочный металл должен поступать только в перемещающуюся по поверхности изделия ванну на расстоянии 2—3 мм от ее головной части. Попадание его на основной металл впереди ванны недопустимо, так как это может увеличить степень проплавления основного металла. Попадание капель в ванну на значительном расстоянии от ее головной части приводит к нарушению теплофизических условий наплавки и ухудшению смачиваемости основного металла жидким присадочным.
При любой ширине наплавляемого валика процесс наплавки следует производить с поперечными колебаниями плазмотрона и присадочной проволоки. Это обеспечивает не только равномерное распределение температуры и примерно одинаковую длительность контактирования твердой и жидкой фаз по всей ширине наплавки, но и получение одинаковой высоты слоя металла наплавки по всей ширине валика и плавный переход от металла наплавки к основному металлу. А это позволяет сплавлять валики между собой и с основным металлом при необходимости получения широкого слоя металла наплавки.
Амплитуда поперечных колебаний плазмотрона устанавливается в зависимости от необходимой ширины наплавленного валика и с учетом обеспечения надежной защиты жидкой ванночки от воздействия атмосферы может составлять 8—60 мм.
Частота колебаний плазмотрона выбирается такой, чтобы капли присадочного металла попадали только в жидкую ванну и чтобы валик был неразрывным в продольном направлении. При большой частоте колебаний очертания валика становятся более крутыми, что затрудняет сплавление соседних валиков между собой и ухудшает газовую защиту жидкой ванны.
Скорость плазменной наплавки определяется габаритными размерами изделия, параметрами режима процесса и теплофизическими свойствами основного и присадочного металлов. Проведенные исследования и производственный опыт показали, что в зависимости от габаритов изделия и амплитуды колебаний плазмотрона она может составлять 3—12 м/ч.
Одним из основных параметров режима наплавки является величина сварочного тока. Возрастание его в цепи неплавящийся электрод — присадочная проволока приводит к увеличению перегрева присадочного металла и, как следствие, к росту нагрева или проплавления поверхности основного металла.
На стабильность процесса наплавки и качество наплавленных изделий большое влияние оказывает величина расхода плазмообразующего и защитного газов. При наплавке капли расплавленного присадочного металла и вся сварочная ванна должны находиться внутри потока защитного газа во избежание соприкосновения жидкого металла с атмосферой. Надежная защита жидкого металла от контакта с воздухом обеспечивается только при ламинарном характере истечения газа. Оптимальным является расход защитного газа в пределах 0,8—1,2 м3/ч, а плазмообразующего — 0,15— 0,2 м3/ч.
В производственных условиях плазменная наплавка выполняется с применением присадочных проволок марок БрКМцЗ-1, БрАМц9-2; БрОФ6,5-0,4; БрОН8-3; БрАЖНМц8,5-4-5-1,5, 06Х19Н10Т; 04Х19Н11МЗ и др. Режим процесса наплавки в незначительной степени зависит от состава присадочной проволоки. Так, при наплавке проволоками из нержавеющих хромоникелевых сталей ток на 10—15% больше, чем при наплавке проволоками из медных сплавов. Остальные параметры режима наплавки практически остаются постоянными.
Рекомендуемые режимы плазменной наплавки приведены в табл. 5.
Во многих случаях необходимо произвести наплавку поверхности большой ширины (100—500 мм и более). Тогда она осуществляется путем наложения нескольких валиков, а при изготовлении цилиндрических изделий — по спирали. Для обеспечения качественного сплавления основного металла и металла наплавленного валика с металлом наплавки последующих валиков процесс ведется таким образом, чтобы каждый последующий валик перекрывал предыдущий на 5—8 мм. В этом случае получается хороший внешний вид поверхности наплавки и минимальны отходы металла при механической обработке изделия.
При наплавке изделий цилиндрической формы по спирали плазмотрон в зависимости от диаметра изделия устанавливается в зените или с некоторым смещением от него.
При наплавке изделий диаметром до 100 мм смещение плазмотрона обязательно, причем он смещается от зенита в сторону, противоположную направлению вращения изделия (рис. 18) [1], при этом не происходит стекания жидкого металла с наплавляемой поверхности.
Величина смещения а (расстояние между вертикальной плоскостью, проходящей через зенит, и местом попадания капель жидкого металла в ванну) выбирается в зависимости от диаметра изделия. При диаметрах 50—100 мм она составляет 6—3 мм. Большую величину смещения плазмотрона назначать не следует, так как могут ухудшиться условия смачивания основного металла.
Технология плазменной наплавки зависит от состава присадочной проволоки. Известно, что при наплавке медных сплавов на сталь в последней образуются включения медного сплава. Особенно глубокие включения (до 10—15 мм) могут образоваться при наплавке оловянных бронз непосредственно на сталь, при этом снижаются механические свойства биметаллов (угол загиба, усталостная прочность и т. п.). Чтобы избежать этого, перед наплавкой на сталь оловянной бронзы производится плазменная наплавка подслоя из кремнистой бронзы (например, марки БрКМцЗ-1) и уже на него — оловянной бронзы. Неглубокие включения (до 1 мм) практически не оказывают влияния на механические свойства биметаллов.
Медноникелевые сплавы типа МНЖ5-1 и т. п. обладают низкой технологической прочностью, поэтому в процессе кристаллизации и последующего охлаждения металла наплавки в них могут образоваться трещины. Во избежание этого наплавку их следует производить с относительно небольшой амплитудой колебаний плазмотрона (10—16 мм) при максимально допустимой скорости наплавки.
При соблюдении техники и технологии плазменной наплавки полученные биметаллические изделия обладают высокими свойствами и работоспособностью.
