Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способ защиты — плазменно-порошковая наплавка

Плазменные технологии нанесения покрытий

К основным термическим способам наплавки относятся: электродуговая, электрошлаковая, плазменная, электроннолучевая, лазерная, индукционная, газовая и печная. В последнее время наиболее активно внедряют технологию плазменной наплавки проволочными и порошковыми материалами. В связи с широкой универсальностью использования различной гаммы выпускаемых присадочных порошков процесс плазменной наплавки порошковыми материалами наиболее эффективен. НПФ «Плазма-центр» является разработчиком технологии и оборудования для новых процессов — плазменной наплавки-напыления и скоростной плазменной наплавки.

Плазменная наплавка-напыление.

В настоящее время среди способов порошковой плазменной наплавки наибольшее распространение в России имеет способ, при котором используют прямую дугу, горящую между электродом и изделием. В то же время за рубежом данный способ не получил серьезного развития, там наиболее активно используют так называемый РТА — процесс (plasma transferred arc). При этом способе действуют одновременно основная дуга (горящая между электродом и изделием) и пилотная или косвенная дуга (горящая внутри плазмотрона между электродом и плазмообразующим соплом). В связи с тем, что процесс нанесения покрытий только косвенной дугой в России называется плазменным напылением, новая технология получила название плазменная наплавка-напыление.

Таким образом, процесс плазменной наплавки-напыления — это способ нанесения порошковых покрытий толщиной 0,5-4,0 мм с гибким регулированием ввода теплоты в порошок и изделие плазмотроном с двумя дугами — основной и пилотной.

Поскольку покрытия, наносимые способом плазменного напыления, ограничены толщиной порядка 1 мм, за пределами которой проявляется тенденция к растрескиванию (вследствие высоких внутренних напряжений), а покрытия, наносимые плазменной наплавкой традиционным способом с использованием только основной дуги, связаны с оплав-лением основного металла и его перемешиванием с присадочным материалом (соответственно, с отсутствием необходимых свойств покрытия в первом наплавленном слое), то разработка гибридного процесса, совмещающего положительные характеристики процессов наплавки и напыления является актуальной задачей.

Качество нанесенных покрытий способом плазменного напыления зависит от большого числа входных параметров. При этом в настоящий момент не существует количественных неразрушающих методов контроля качества плазменных напыленных покрытий. Поэтому получение беспористых покрытий с максимальными адгезионными свойствами за счет использования второго источника теплоты — основной дуги, позволило бы значительно повысить качество и эксплуатационные характеристики покрытий.

Процесс плазменной наплавки-напыления (РТА-процесс) обеспечивает использование пилотной дуги для расплавления присадочного порошка и основной дуги для поддержания необходимой температуры частиц порошка на детали. Увеличение времени нахождения частиц порошка при высокой температуре способствует максимальному сцеплению и уплотнению частиц с минимальным перегревом поверхности детали. Оптимизация основных характеристик процесса (токов основной и пилотной дуги, расстояния до изделия, скорости подачи порошка и скорости перемещения плазмотрона) выявило минимальную чувствительность к скорости подачи порошка и в определенных пределах к скорости перемещения плазмотрона.

При анализе микроструктуры самофлюсующихся покрытий, нанесенных способом плазменной наплавки-напыления, было отмечено получение литой структуры (в отличие от слоистой структуры, типичной для процессов плазменного напыления), а также отсутствие пористости (около 0,3%). Микротвердость покрытия составила 800 HV. Зона термического влияния зафиксирована порядка 0,5 мм, в то время как при плазменной наплавке она составляет 3-4 мм.

Процесс плазменной наплавки-напыления наиболее часто используют для наплавки автомобильных и судовых клапанов, различных экструдеров и шнеков, посадочных мест деталей арматуры, при нанесении абразивостойких покрытий на основе карбидов вольфрама и др.

Скоростная плазменная наплавка (СПН) — это механизированная плазменно-порошковая наплавка тел вращения, при которой специальное расположение плазмотрона и порошкового дозатора относительно наплавляемой детали обеспечивает эффективное высокоскоростное нанесение покрытий с качеством, равнозначным качеству, получаемому при использовании технологий газотермического напыления с последующим оплавлением. Подача порошкового материала осуществляется за счет собственной силы тяжести и текучести, а его перенос непосредственно в зону пятна нагрева плазменной дуги в жидком состоянии многократно повышает скорость наплавки и обеспечивает ее регулирование в широких пределах (от 3 до 18 м/мин и выше). При этом осуществляется высокоскоростной процесс вращения наплавляемой детали без оплавления поверхности основного металла. Порошок из бункера дозатора самотеком подается в корпус, имеющий запорную иглу, и через калиброванное отверстие дозирующей вставки струйным потоком поступает в высокотемпературную область столба плазменной дуги и переносится на наплавляемую поверхность детали. Аналогом процесса может служить процесс газотермического напыления самофлюсующихся порошков с последующим их оплавлением. Но при СПН интегральная температура восстанавливаемых деталей значительно меньше, чем при оплавлении газотермических покрытий, и не превышает 200-300 °С. Это способствует получению минимальных деформаций в изделии.

Технологический процесс СПН предусматривает очистку наплавляемых поверхностей от различных загрязнений (масла, пыли, ржавчины), устранение дефектов (трещин, задиров, заусенцев, овальности, предыдущего упрочняющего слоя), а также, при необходимости, дефектацию поверхности. В качестве присадочного материала используются износостойкие и теплостойкие порошки на основе железа, никеля, кобальта размером 40-100 мкм. Плазмообразующим и защитным газом служит аргон с общим расходом 7-9 л/мин. Наплавку производят на токе прямой полярности в непрерывном или импульсном режиме. Оптимальная толщина наносимых покрытий 0,3-2,0 мм, производительность наплавки 130-200 см2/мин.

Оборудование для СПН состоит из сварочного источника питания, плазмотрона, порошкового дозатора, а также манипулятора для перемещения детали и плазмотрона. В качестве источника питания используют установки УПВ-301 или сварочные источники с падающей характеристикой, дополненные специальным блоком аппаратуры, а также установки для плазменной обработки УПС-301, УПНС-304, УПО-302, УПН-303 после их модернизации. Для вращения восстанавливаемых деталей рекомендуют применять токарные станки невысокой точности.

Качество процесса СПН определяют по отсутствию в наплавленном слое дефектов визуально или другими способами.

Основные требования безопасности при СПН: наличие вытяжной вентиляции и защита органов зрения от излучения.

По сравнению с плазменно-дуговой наплавкой традиционным способом СПН имеет преимущества:

высокую производительность нанесения покрытий (скорость наплавки традиционным плазменно-дуговым способом не превышает 70 м/ч);
повышенную длительность и стабильность непрерывной работы в связи с подачей порошка вне зоны плазмотрона;
минимальное термическое воздействие на основной металл;
отсутствие перемешивания основного и наплавленного металла;
высокий коэффициент использования присадочного материала;
высокую стабильность процесса;
высокую равномерность наплавленного слоя;
минимальные деформации наплавленной детали и малые припуски на механическую обработку;
простоту эксплуатации наплавочного оборудования;
высокий уровень механизации технологического процесса.

СПН наиболее эффективно используют при изготовлении и восстановлении деталей сельскохозяйственных и дорожных машин, автомобильной и тракторной техники, механизмов бумагоделательных производств, деталей нефтяного и газового оборудования, электродвигателей и насосных станций, штампового и металлообрабатывающего оборудования и др. Примерами восстанавливаемых деталей способом СПН являются: кулачковые валы газораспределительных механизмов и топливных насосов; коленчатые валы компрессоров; валы и оси трансмиссий; золотники, штоки, плунжеры гидросистем; отверстия шатунов двигателей внутреннего сгорания, посадочные отверстия в блоках цилиндров; валы-шестерни масляных насосов, втулки нагруженных насосов; поворотные кулаки, вилки полуоси, цапфы; клапаны с износом фаски и стержня; крестовины кардана; шнеки смесителей и транспортеров сыпучих материалов; протяжки, ножи, диски, штампы; детали нефтеперекачивающего оборудования и т. п.

Читать еще:  Сварка на электронно-лучевых сварочных установках: плюсы и минусы

Экономическую эффективность СПН определяют исходя из программы производства и вида продукции, при этом учитывают повышение долговечности деталей и узлов при снижении расхода порошковых материалов и затрат на обработку наплавленного металла, а также экономию газа.

Установки плазменно-порошковой наплавки

Одним из основных методов повышения надежности и ресурса стеклоформ, клапанов, запорной арматуры является плазменная наплавка (Plasma transfer Arc, PTA).

Использование метода плазменно-порошковой наплавки позволяет существенно повысить качество наплавляемых деталей, увеличить производительность и придать особые свойства наплавляемой поверхности.

Выбор в сторону метода PTA крупнейшими производителями и потребителями запорной арматуры, формокомплектов для производства стекла, клапанов — подтверждает выгоды использования метода плазменно-порошковой наплавки, поскольку получаемый наплавленный слой с повышенными свойствами позволяет существенно повысить сроки службы деталей и узлов, продлить межремонтные интервалы и сократить затраты на капитальный и текущий ремонт.

Установки плазменной наплавки KSK предназначены для наплавки деталей от колец и клапанов до чистовых стекольных форм и деталей запорной арматуры.

  • Повышение конкурентоспособности: предлагаемые нами методы применяются всеми ведущими зарубежными производителями арматуры, стекла, клапанов, валков.
  • Увеличение межремонтных циклов: срок эксплуатации деталей увеличивается от 3 до 10 раз.
  • Сокращение простоев: уменьшение количества остановок, и, соответственно, меньше времени на отладку оборудования для выхода на нужный режим.

Профессиональное оборудование для наплавки

Компания ООО «Метсол» представляет вниманию потенциальных заказчиков автоматические установки плазменной наплавки от чешского производителя KSK. Оборудование предназначено для проведения наплавки уплотнительных и рабочих поверхностей, включая стеклоформы, седла запорно-регулирующей арматуры, кольца клапана, наплавки внутренних диаметров. Конструкция плазмотронов подходит для изделий различной формы и способов наплавки. Разработчики предлагают 7 типов плазматронов, гарантирующих даже при максимальном режиме работе эффективное охлаждение установки. В процессе работы допускается корректировка настроек сварочных программ оператором через сенсорный экран на панели пульта. Это позволяет уменьшить в тестовых образцах процент брака.

Качественный подход

Одним из направлений деятельности компании ООО «Метсол» является поставка, установка и наладка заказчикам установки плазменной наплавки в Екатеринбурге. Опытные специалисты эффективно решают производственные задачи на высоком профессиональном уровне. Сервисная служба владеет современными знаниями в области сварочных технологий и металлообработки. Решив купить автоматическую установку плазменной наплавки вы получите:

  • Повышение конкурентоспособности на уровне ведущих зарубежных производителей арматуры, стекла, клапанов, валков.
  • Увеличение межремонтных интервалов: срок эксплуатации деталей увеличивается от 3 до 10 раз.
  • Сокращение простоев и количества остановок.

Плазменно-порошковая наплавка износостойкого покрытия на поверхности клапанов двигателей

  • Нефть и Газ
  • Энергетика
  • Добыча и буровое оборудование
  • Металлургия
  • Транспорт
  • Химия и переработка
  • Производство рулонных изделий
  • Машиностроение
  • Инфраструктура и ЖКХ
  • Прочее

Наплавка слоя износостойкого материала на поверхности клапанов позволяют увеличить ресурс оборудования в разы.

Из существующих способов защиты клапанов плазменно-порошковая наплавка получила наибольшее распространение как наиболее универсальный по производительности, цене и качеству метод. При плазменно-порошковой наплавке присадкой служат гранулированные металлические порошки.

Достоинства метода плазменной наплавки:

  • производительность наплавки — до 25 кг/час;
  • коэффициент использования материала около 85 %;
  • низкая растворимость основного металла в наплавленном слое (до 5%);
  • высокое качество наплавленного металла;
  • возможность наплавки относительно тонких слоев (0,5-5,0 мм).

Важной особенностью плазменно-порошковой наплавки является отличное формирование наплавленных валиков, стабильность и хорошая воспроизводимость их размеров. У 95% наплавленных деталей отклонение толщины наплавленного слоя от номинального размера не превышает 0,5 мм.

Плазменная порошковая наплавка обеспечивает высокую работоспособность деталей за счет отличного качества наплавленного металла, его однородности, а также благоприятной структуры, определяемой специфическими условиями кристаллизации металла сварочной ванны.

В качестве материала выбираются композиционные порошки на основе железа (в том числе и нержавеющие стали), кобальта, никеля (в том числе и самофлюсующиеся), обладающие свойствами обеспечивающими коррозионную, ударную, тепловую стойкости и устойчивость к износу. Для автоматизации процесса применяются роботизированные комплексы, обеспечивающие непрерывность процесса изготовления упрочненных клапанов.

Технологии наплавки изобретены Спенсером в 1896 г. В 1922 г. братья Студи впервые осуществили в США наплавку коронок нефтяного бура способом газовой сварки с использованием присадочного материала в виде стальной трубки, заполненной хромовым сплавом. Примерно в это же время была осуществлена наплавка клапанов ДВС с помощью изобретенного Хейнзом сплава – стеллита (кобальт-хром-вольфрамового сплава). В первое время для наплавки использовали газовую сварку, но впоследствии по мере развития технологии сварки стали использовать и другие способы. Начало автоматической наплавки относится к 1939 г., когда советские специалисты Михайлов и Ларионов осуществили наплавку с помощью покрытых электродов прямоугольного сечения.

Технология плазменной наплавки для упрочнения металлов

Технологию наплавки применяют для восстановления изношенной поверхности промышленного оборудования. Плазменная наплавка относится к современным методам защиты покрытий от разрушающего воздействия агрессивной среды. Разновидность высокоточной сварки позволяет продлить срок эксплуатации дорогих механизмов.

Суть метода

Процесс наплавки металла осуществляется путем подачи присадочного материала (проволока, мелкозернистый порошок) в струю плазмы. Под воздействием направленного потока плазмы, действующего на обрабатываемую зону, происходит нагрев присадки с последующим ее расплавлением. В результате непрерывно нагреваемая поверхность изделия покрывается защитным материалом, создавая наплавочный слой.

Плазма представляет собой один из вариантов сильно ионизированного газа, нагретого до сверхвысоких температур. Во время процедуры дуговой ионизации газа под воздействием образующегося электрического поля создается направленная струя плазмы. На производстве такую струю получают одним из двух способов формирования электрического разряда:

  • при помощи плазмотрона, направленного на обрабатываемую поверхность (прямое действие плазмы);
  • при помощи электрода и водоохлаждаемого сопла плазмотрона (косвенное воздействие плазмы).

Особенности технологического процесса

Кроме порошковых материалов и проволоки для наплавки используют металлические ленты и прутки, спецшнуры с порошковым металлом в составе. Нагрев и расплавление присадки обеспечивает плазменная дуга, ее получение зависит от типа компоновки.

  1. Закрытую струю плазмы используют для металлизации (напыление) и закалки металла. В качестве анода выбирают сопло или горелку, которые формируют широкий поток небольшой интенсивности. К недостаткам компоновки можно отнести высокую теплоотдачу с медленным прогреванием основы.
  2. Для получения открытого плазменного потока анодом служит само изделие либо проволока. Открытую струю применяют для создания защитного слоя или резки металлических изделий. Этот тип компоновки вызывает сильный и быстрый разогрев поверхности детали с расположенным над ней температурным пиком.
  3. При комбинированном способе выполняют плазменно-порошковое напыление. Плазменная наплавка реализуется одновременным разжиганием двух дуг – открытой (зона подачи порошка) и закрытой (зона жесткой присадки).

Плазменная наплавка выполняется по двум технологиям. При первом способе поток ионизированного газа захватывает порошковую смесь, чтобы доставить ее к зоне наплавления. При втором способе присадочный материал в виде ленты, проволоки, прутка вводят внутрь плазменного потока.

Для образования плазмы применяют подачу воздуха или пара, кислорода, водорода, гелия, азота, аргона. Выбор гелия и аргона в качестве газообразующей основы для плазмотрона улучшают сваривание основы с присадкой.

Этапы

Примерная схема технологического процесса:

  • проверка и зачистка поверхности, на которую будет наплавлен усиливающий слой;
  • подбор и установка требуемых параметров автоматического оборудования;
  • включение подачи воды, охлаждающей плазменную головку (без возбуждения дуги);
  • включение и установка параметров подачи защитной газовой смеси;
  • установление необходимых величин тока для дуг (вспомогательная и основная);
  • включение источника питания (сварочного генератора);
  • возбуждение дуги неплавящегося электрода по направлению к каналу сопла;
  • после регулирования устойчивости горения дуги подается проволока присадки;
  • автоматическое возбуждение второй дуги между проволокой и электродом.
Читать еще:  Виды неплавящихся электродов для сварки в среде аргона

В результате этих манипуляций стартует процесс плавления присадочного материала, подаваемого затем на поверхность детали для создания наплавочных слоев по месту образования сварочной ванны. Выключение наплавки происходит путем остановки автомата либо прекращения перемещения изделия при одновременном выключении механизма, подающего проволоку. Подбирая присадочный материал, нужно учитывать, что он должен обладать ничтожным сопротивлением по отношению к потоку плазмы.

Небольшой процент массы наплавляемого металла по отношению к общей массе изделия не вредит работоспособности механизма. Минимальный процент перемешивания основы с наплавом повышает его качество.

Комбинированный способ

Суть этого метода – одновременная подача в зону плавления порошка и проволоки. На современных предприятиях плазменная наплавка реализуется с помощью комбинированного плазмотрона:

  • порошковую смесь, обогащенную газом, транспортируют через канал сопла;
  • электродную проволоку доставляет подающий механизм установки.

Использование токоведущей проволоки для наплавки обеспечивает минимум глубины проплавления наращиваемых слоев.

Процесс наплавления имеет строгое ограничение – допускается использование проволок (медь, медные сплавы, аустенитные виды сталей), температура плавления которых ниже, чем у металла основы.

Выбор проволок из низкоуглеродистых и легированных сталей приводит к потере качества формируемых слоев из-за недостатка подогрева металла и увлажнения основной поверхности.

Использование твердосплавных порошков повышает износостойкость слоев, но они приобретают низкую пластичность. Проволочный наплав обладает высокой пластичностью при низкой стойкости к износу, но высокой степени перемешивания с основой. Комбинация порошка с проволокой в процессе наплавки позволяет эффективно использовать сжатую дугу для получения за один проход качественных слоев, лишенных дефектов.

У комбинированного вида два преимущества. Это возможность регулировать состав наплавляемого металла с получением слоев по заданным характеристикам.

Плазменно-порошковая наплавка

Этот способ создания слоя для защиты поверхности изделия представляет собой особый вид механизированного процесса. В качестве теплового источника выбрана плазма, обозначенная высокотемпературной сварочной дугой.

Материалом для присадки служат гранулированные смеси порошков из металлов с высокой степенью износостойкости. Их транспортировку внутрь плазмотрона осуществляют при помощи газа, подаваемого через специальный питатель.

Плазменная наплавка характеризуется:

  • малой глубиной проплавления металла основы (не более 5%);
  • обеспечением прецизионной точности качественного наплава;
  • минимальной потерей материала присадки;
  • контроль над дугой плазмы при гарантии чистоты наплава;
  • возможностью наплавления различных видов сплавов.

Минимальное проплавление основы при высокой производительности процесса гарантирует широкий диапазон выбора значений тепловой мощности совместно с подачей присадки. Благодаря такой возможности удается получить наплавленные слои заданной твердости с определенным химическим составом.

Высота наплава однородной структуры над поверхностью плавления может достигать 0,5 мм. Эта особенность предоставляет возможность выполнить однослойную наплавку там, где требуется несколько слоев, что сокращает расходы на присадочный материал и время обработки.

Преимущества плазмы

Технология плазменной наплавки требует тщательной подготовки поверхности детали к наплавлению усиливающего слоя. Перед наплавкой необходимо выполнить механическую обработку поверхности путем протачивания, шлифования и других видов работ с последующим обезжириванием детали.

Преимущества методики:

  1. Возможность провести плазменную закалку поверхности детали, работа с любыми материалами, в том числе тугоплавкими.
  2. Отсутствие влияния геометрических параметров и формы изделия на результат обработки (стандартный).
  3. Нанесение нескольких слоев наплавки не вредит состоянию основной поверхности, даже если она тонкая.
  4. Минимизирован риск появления дефектов внутри основы по причине формирования неглубокой зоны проплава.
  5. Обеспечение заданных характеристик покрытия за счет малого перемешивания слоя наплавляемого металла с основной поверхностью.

Условия выбора мощности электрической дуги – плазменный поток не должен сильно нагревать изделие, но при доведении основного металла до грани, за которой начинается расплавление.

Популярная методика с использованием плазмотрона позволяет наплавлять на стальную поверхность материалы с различной степенью износостойкости (латунь, медь, пластмассу). Новейшую технологию создания защитного покрытия применяют в различных областях. Изделия, упрочненные плазменной наплавкой, можно без опасения подвергать действию высоких нагрузок, а сам процесс по эффективности не уступает плазменной сварке.

Используемая литература и источники:

  • Соснин Н. А., Ермаков С. А. Плазменные технологии. Руководство для инженеров. Изд-во Политехнического ун-та. СПб.: 2013.
  • Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988.
  • Хасуи А., Моригаки О. Плазменная наплавка и напыление. Пер. с яп. Москва « Машиностроение » 1985г.

Виды, способы наплавки

В зависимости от конструктивных особенностей и технологических требований деталей, поступающих в ремонт, применяются следующие способы наплавки и упрочнения:

  • Наплавка сварочной проволокой в среде защитных газов и их смесях.
  • Наплавка порошковой проволокой.
  • Наплавка сварочной проволокой в среде защитных газов и их смесях с дополнительной присадкой порошковых материалов (комбинированный способ). Объединение проволоки и порошка в единую схему позволило повысить эффективность наплавки и добиться образования слоев с минимальным термическим влиянием на деталь. Варьирование порошковыми материалами дает возможность получения широкого диапазона покрытий с заданными свойствами (твердость, износостойкость, стойкость к коррозии и др.). Такой способ наиболее эффективен для восстановления одной из самых дорогих деталей ДВС —коленчатого вала.

  • Плазменно-порошковая наплавка — наиболее эффективна при небольших износах. Этот метод позволяет наплавлять детали от 8мм с толщиной наплавленного слоя от 0,2мм до 1,5мм за один проход. Ресурс восстановленной таким способом детали, в зависимости от примененных порошковых материалов, может быть на уровне или значительно выше новой.
  • Закалка деталей плазменной дугой — это один из наиболее современных и универсальных способов поверхностного упрочнения. Способ отличает высокая производительность, низкие удельные энергозатраты, высокий уровень автоматизации. Благодаря локализации зоны обработки метод позволяет значительно снизить деформацию детали и вести обработку труднодоступных и сложнопрофильных поверхностей. Наибольшую эффективность этот метод дает при закалке крупногабаритных деталей.

За 15 лет работы на участке восстановлено более 500 наименований деталей, в том числе более 250 наименований коленчатых валов автотракторной и другой техники. А это практически все коленвалы отечественных автомобилей и тракторов, большое количество коленвалов легковых и грузовых автомобилей иностранного производства, а также коленвалы различных компрессорных установок и др.

Все коленчатые валы, поступающие на восстановление, проходят тщательную проверку на наличие трещин на электромагнитном деффектоскопе.

Отличительными особенностями методов восстановления, применяемых на участке, являются:

  • высокая скорость и качество наплавки;
  • минимальная глубина проплавления и зона термического влияния на основном металле (деформация минимальная или отсутствует);
  • возможность широкого диапазона покрытий с заданными свойствами (твердость, износостойкость, стойкость к коррозии и др.) за счет использования различных порошковых материалов.

Применяемые на участке пргрессивные технологии и оборудование позволяют восстанавливать широкую номенклатуру деталей типа «тело вращения» от 8мм до 600мм в диаметре и более.

Читать еще:  Делаем сварочный инвертор из компьютерного блока питания

Термические способы наплавки

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Ручная дуговая наплавка штучными электродами

Наиболее универсальный метод, пригодный для наплавки деталей различной формы, может выполняться во всех пространственных положениях. Легирование наплавленного металла производится через стержень электрода и/или через покрытие.

Для наплавки используют электроды диаметром 3—6 мм (при толщине наплавленного слоя менее 1,5 мм применяют электроды диаметром 3 мм, при большей — диаметром 4—6 мм).

Для обеспечения минимального проплавления основного металла при достаточной устойчивости дуги плотность тока должна составлять 11—12 А/мм 2 .

Основные достоинства метода:

  • универсальность и гибкость при выполнении разнообразных наплавочных работ;
  • простота и доступность оборудования и технологии;
  • возможность получения наплавленного металла практически любой системы легирования.

Основные недостатки метода:

  • низкая производительность;
  • тяжелые условия труда;
  • непостоянство качества наплавленного слоя;
  • большое проплавление основного металла.

Полуавтоматическая и автоматическая дуговая наплавка

Для наплавки применяются все основные способы механизированной дуговой сварки — под флюсом, самозащитными проволоками и лентами и в среде защитных газов. Наиболее широко используется наплавка под флюсом одной проволокой или лентой (холоднокатаной, порошковой, спеченной). Для увеличения производительности применяют многодуговую или многоэлектродную наплавку. Легирование наплавленного металла осуществляется, как правило, через электродный материал, легирующие флюсы применяются редко. Большое распространение получила дуговая наплавка самозащитными порошковыми проволоками и лентами. Стабилизация дуги, легирование и защита расплавленного металла от азота и кислорода воздуха обеспечивается за счет компонентов сердечника электродного материала.

Дуговая наплавка в среде защитных газов применяется относительно редко. В качестве защитных газов используются СОг, аргон, гелий, азот или смеси этих газов.

Вследствие большого проплавления основного металла при дуговой наплавке необходимый состав наплавленного металла удается получить только в 3—5-мм слое.

Основные достоинства метода:

  • универсальность;
  • высокая производительность;
  • возможность получения наплавленного металла практически любой системы легирования.

Основной недостаток:

  • большое проплавление основного металла, особенно при наплавке проволоками.

Электрошлаковая наплавка (ЭШН)

ЭШН основана на использовании тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через шлаковую ванну.

Основные схемы электрошлаковой наплавки приведены на рис. 25.2.

Рис. 25.2. Схемы электрошлаковой наплавки:
а — плоской поверхности в вертикальном положении: б — неподвижным электродом большого сечения; в — цилиндрической детали проволоками; г — электродом-трубой; д — зернистым присадочным материалом: е — композиционного сплава; ж — составным электродом; з — плоской поверхности в наклонном положении; и — жидким присадочным металлом; к — горизонтальной поверхности с принудительным формированием; л — двумя электродными лентами со свободным формированием; 1 — основной металл: 2 — электрод; 3 — кристаллизатор; 4 — наплавленный металл; 5 — дозатор; 6 — тигель; 7 — флюс

ЭШН можно производить в горизонтальном, вертикальном или наклонном положении, как правило, с принудительным формированием наплавленного слоя. Наплавка на горизонтальную поверхность может идти как с принудительным, так и со свободным формированием.

Основные достоинства метода:

  • высокая устойчивость процесса в широком диапазоне плотностей тока (от 0,2 до 300 А/мм 2 ), что позволяет использовать для наплавки как электродную проволоку диаметром менее 2 мм, так и электроды большого сечения (>35000 мм 2 );
  • производительность, достигающая сотен килограммов наплавленного металла в час;
  • возможность наплавки за один проход слоев большой толщины;
  • возможность наплавки сталей и сплавов с повышенной склонностью к образованию трещин;
  • возможность придавать наплавленному металлу необходимую форму, сочетать наплавку с электрошлаковой сваркой и отливкой, на чем основана стыкошлаковая наплавка.

Основные недостатки метода:

  • большая погонная энергия процесса, что обусловливает перегрев основного металла в ЗТВ;
  • сложность и уникальность оборудования;
  • невозможность получения слоев малой толщины (кроме способа ЭШН лентами);
  • большая длительность подготовительных операций.

Плазменная наплавка (ПН)

ПН основана на использовании в качестве источника сварочного нагрева плазменной дуги. Как правило, ПН выполняется постоянным током прямой или обратной полярности. Наплавляемое изделие может быть нейтральным (наплавка плазменной струей) или, что имеет место в подавляющем большинстве случаев, включенными в электрическую цепь источника питания дуги (наплавка плазменной дугой). ПН имеет относительно низкую производительность (4—10 кг/ч), но благодаря минимальному проплавлению основного металла позволяет получить требуемые свойства наплавленного металла уже в первом слое и за счет этого сократить объем наплавочных работ.

Существует несколько схем ПН (рис. 25.3), но наибольшее распространение получила плазменно-порошковая наплавка — наиболее универсальный метод, так как порошки могут быть изготовлены практически из любого, пригодного для наплавки, сплава.

Рис. 25.3. Схемы плазменной наплавки:
а — плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой; б — плазменной струей с нейтральной присадочной проволокой; в — комбинированной (двойной) дугой одной проволокой; г — то же, с двумя проволоками; д — горячими проволоками; е — плавящимся электродом; ж — с внутренней подачей порошка в дугу; э — с внешней подачей порошка в дугу; 1 — защитное сопло; 2 — сопло плазмотрона; 3 — защитный газ; 4 — плазмообразующий газ; 5 — электрод; 6 — присадочная проволока; 7 — изделие; 5 — источник питания косвенной дуги; Я — источник питания дуги прямого действия; 10 — трансформатор; II — источник питания дуги плавящегося электрода; 12 — порошок: 13 — порошок твердого сплава

Основные достоинства метода ПН:

  • высокое качество наплавленного металла;
  • малая глубина проплавления основного металла при высокой прочности сцепления;
  • возможность наплавки тонких слоев;
  • высокая культура производства.

Основные недостатки ПН:

  • относительно невысокая производительность;
  • необходимость в сложном оборудовании.

Индукционная наплавка (ИН)

ИН — высокопроизводительный легко поддающийся механизации и автоматизации процесс, особенно эффективный в условиях серийного производства [3]. В промышленности применяются два основных варианта индукционной наплавки: с использованием твердого присадочного материала (порошковой шихты, стружки, литых колец и т. п.), расплавляемого индуктором непосредственно на наплавляемой поверхности, и жидкого присадочного металла, который выплавляется отдельно и заливается на разогретую индуктором поверхность наплавляемой детали.

Основные достоинства метода ИН:

  • малая глубина проплавления основного металла;
  • возможность наплавки тонких слоев;
  • высокая эффективность в условиях серийного производства.

Основные недостатки ИН:

  • низкий к. п. д. процесса;
  • перегрев основного металла;
  • необходимость использования для наплавки только тех материалов, которые имеют температуру плавления ниже температуры плавления основного металла.

Лазерная (световая) наплавка (ЛН)

Применяется три способа ЛН: оплавление предварительно нанесенных паст; оплавление напыленных слоев; наплавка с подачей присадочного порошка в зону оплавления.

Производительность лазерной порошковой наплавки достигает 5 кг/ч. Требуемые составы и свойства наплавленного металла можно получить уже в первом слое небольшой толщины, что важно с точки зрения расхода материалов и затрат на наплавку и последующую обработку.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector