Основным преимуществом дуговой наплавки является низкая температура нагрева детали, которая не превышает 90-100° С. Подобный нагрев не вызывает деформаций и понижения твердости соседних закаленных участков наплавляемой детали. Вибродуговой наплавкой можно наращивать слой толщиной до 4 мм. При значительном износе можно производить многослойную наплавку без предварительной обработки наплавленного металла.
Сущность метода вибродуговой наплавки состоит в том, что в процессе наплавки электроду сообщаются колебания с частотой 50-100 в секунду. Во время наплавки в зону дуги подается охлаждающая жидкость - 5%-ный раствор кальцинированной соды. Охлаждающая жидкость уменьшает тепловое воздействие дуги на деталь и повышает скорость охлаждения наплавленного и основного металла, благодаря чему уменьшаются деформация и самоотпуск соседних участков детали. Кроме того, жидкость служит защитой расплавленного металла от вредного действия кислорода и азота.
Вибродуговая наплавка используется преимущественно для восстановления деталей, имеющих форму тел вращения диаметром 15-40 мм из среднеуглеродистых и низколегированных цементируемых сталей. Вибродуговая наплавка также применима для термически обработанных деталей сложной конфигурации, где недопустимы глубокий прогрев, отпуск закаленной поверхности и коробление деталей.
Восстановление валов, осей, фланцев и других подобных деталей типа тел вращения вибродуговон наплавкой возможно на токарном станке, на суппорт которого устанавливается внброголовка, получающая продольную или поперечную подачи, а в центрах или патроне закрепляется деталь (рис. 17).
Рис. 17. Схема вибродуговон наплавки: 1 - барабан с электродной проволокой'. 2 - подающие ролики; 3 -пружина; 4 - насос; 5 - направляющий наконечник; 5 -деталь; 7 - электромагнит; 8-генератор; 9 - двигатель; 10 - редуктор.
Электрический ток подведен к детали и к электроду, который подается роликами 2 с барабана 1. В результате вибрации электрода с помощью пружинно-электромагнитного устройства происходят замыкание и разрыв электрической цепи в зоне контакта электрода с поверхностью детали. Вследствие большой плотности тока (до 400 А/мм2) при касании электрода детали зона контакта оплавляется, и электрод оставляет на поверхности детали часть расплавленного металла. Процесс повторяется с заданной частотой вибрации.
При вибродуговой наплавке вибрация электрода уменьшает глубину плавления основного металла и повышает коэффициент расплавления электрода, вследствие чего снижаются потери металла и расход электроэнергии.
Благодаря интенсивному охлаждению зоны дуги струей жидкости вибродуговая наплавка позволяет наращивать слой металла на тонкостенные втулки и детали, армированные резиной и пластмассой, восстановление которых другими методами затруднительно. В процессе вибродуговой наплавки детали намагничиваются, поэтому после восстановления их размагничивают.
Технологическая последовательность вибродуговой наплавки может быть следующей:
Следует отметить, что биение свыше 0,3 мм поверхностей детали, глубокие риски и задиры, вызванные износом, устраняются механической обработкой до наплавки. Шпоночные пазы и отверстия, не подлежащие восстановлению, заделываются медными или графитовыми вставками. Поверхности, ие подлежащие наплавке, закрываются мокрым асбестом.
www.metalcutting.ru
Наплавка деталей вибрирующим электродом с применением охлаждающей жидкости была впервые предложена в 1948 г. Г. П. Клековкиным. Основным преимуществом этого процесса наплавки является небольшой нагрев деталей (около 100°С), малая зона термического влияния и возможность получения наплавленного металла с требуемой твердостью и износостойкостью без дополнительной термической обработки.
Деталь, подлежащая наплавке, устанавливается в патроне или центрах токарного станка. На суппорте станка монтируется наплавочная головка, состоящая из механизма подачи проволоки с кассетой, электромагнитного вибратора с мундштуком. Вибратор колеблет конец электрода с частотой переменного тока и обеспечивает замыкание и размыкание сварочной цепи. Питание установки осуществляется от источника тока напряжением 12 или 24 В. Последовательно с ним включен дроссель низкой частоты, который призван стабилизировать величину сварочного тока. Реостат служит для регулирования силы тока в цепи. В зону наплавки при помощи насоса из бака подается охлаждающая жидкость.
Сущность процесса вибродуговой наплавки заключается в периодическом замыкании и размыкании находящихся под током электродной проволоки и поверхности детали. Каждый цикл вибрации проволоки включает в себя четыре последовательно протекающих процесса: короткое замыкание, отрыв электрода от детали, электрический разряд и холостой ход. При отрыве электрода от детали на ее поверхности остается частичка приварившегося металла.
Вибродуговую наплавку применяют при восстановлении изношенных поверхностей очень широкой номенклатуры деталей. Ее используют при восстановлении деталей из стали, ковкого и серого чугуна, при наращивании изношенных наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, а также резьбовых поверхностей и шлиц. Наплавку производят с охлаждением струёй жидкости (5%-ный раствор кальцинированной соды), без охлаждения и в среде углекислого газа.
Оценивая автоматическую вибродуговую наплавку как способ восстановления изношенных поверхностей деталей, можно отметить следующие ее достоинства: небольшой нагрев деталей, не оказывающий влияние на их термообработку; небольшая зона термического влияния; достаточно высокая производительность процесса, которая по площади покрытия составляет 8... 10 см/мин.
К числу недостатков следует отнести снижение усталостной прочности деталей после наплавки на 30...40%.
Сварка чугунных деталей
При изготовлении многих деталей автомобилей применяют серый и ковкий чугуны. Из серого чугуна изготавливают такие корпусные детали, как блок цилиндров, картер сцепления, картер коробки передач и др. Ковкий чугун применяют при изготовлении ступиц задних колес, картеров редукторов задних мостов и других деталей.
Характерными дефектами этих деталей являются трещины, пробоины, отколы фланцев, повреждения резьбы в отверстиях и т. п. Наиболее распространенным способом устранения этих дефектов является сварка.
Основной трудностью сварки чугуна является возможность отбеливания шва, которое происходит в результате быстрого охлаждения наплавленного металла и выгорания кремния. При быстром охлаждении углерод не успевает выделиться в виде графита и остается в химически связанном состоянии в виде цементита. Сварочный шов получается очень твердым, хрупким и не поддается обработке.
При сварке в результате местного нагрева деталей и большой усадки чугуна при охлаждении из расплавленного состояния в деталях возникают значительные внутренние напряжения. Образующиеся при сварке чугуна тугоплавкие окислы с температурой плавления около 1400 °С создают на поверхности сварочной ванночки твердую пленку, которая препятствует свободному выходу газов из расплавленного металла и, таким образом, способствует возникновению пор и раковин.
При восстановлении чугунных деталей применяют два основных способа сварки: «горячую» (с подогревом детали) и «холодную» (без подогрева).
При горячем способе сварки сначала производят механическую подготовку детали к сварке (засверливание концов трещин, разделку кромок и т. п.), а затем в специальных печах ее подогревают до температуры 550...600°С. Сварку производят ацетилено-кислородным пламенем. В качестве присадочного материала используют стержни диаметром 6... 8 мм, отлитые из серого чугуна с повышенным содержанием кремния (до 3.. .3,5%). Для защиты наплавленного металла от окисления и удаления окислов используют флюс, состоящий из 50%-ной смеси буры и двууглекислого натрия.
Горячий способ обеспечивает высокое качество сварки, однако в технологическом отношении он очень сложен и поэтому применяется сравнительно редко, главным образом для восстановления сложных корпусных деталей.
Холодный способ сварки чугуна в технологическом отношении проще и поэтому в ремонтном производстве нашел широкое применение. Наиболее часто при этом применяют ручную и полуавтоматическую электродуговую сварку стальными электродами и электродами из цветных металлов и сплавов.
При этом способе сварки рекомендуется применять электроды марки ЦЧ-4, изготовленные из сварочной проволоки св. 08 с толстым покрытием, содержащим титан.
Сварка чугуна электродами из цветных металлов менее экономична, но дает хорошие показатели с точки зрения прочности, пластичности и плотности шва. Наиболее широкое применение получили медные электроды марки 034-1 с покрытием, содержащим железный порошок и медно-никелевые электроды марки МНЧ-1 с покрытием типа УОНИ-55. Сварочный шов при этом состоит из железоникелевого сплава и обладает высокой прочностью и пластичностью.
Холодную сварку чугуна рекомендуется производить электродами диаметром 3.. .4 мм на постоянном токе обратной полярности при напряжении 20.. .25 В и силе тока 120...150 А.
Наибольшей склонностью к отбеливанию обладает ковкий чугун. Для предохранения от отбеливания сварку ковкого чугуна следует вести при более низкой температуре, чем температура распада углерода отжига (950 °С). Наиболее хорошие результаты дает применение пайки-сварки латунными электродами марок ЛОМНА-54-10-4-0, ЛОК-59-1-03 и Л-62. Пайку-сварку чугунных деталей производят ацетилено-кислородным пламенем с использованием флюса, содержащего 50% борной кислоты, 25% углекислого лития и 25% углекислого натрия. При пайке-сварке кромки деталей нагревают до 700...750 °С.
Сварка деталей из алюминиевых сплавов
Многие детали автомобилей в настоящее время изготавливают из алюминиевых сплавов типа АЛ4 и АЛ9. Это головки цилиндров, картеры сцепления, корпуса водяных насосов и другие детали. Характерными дефектами этих деталей являются трещины, отколы и другие механические повреждения, которые устраняют сваркой.
Основной особенностью сварки алюминиевых сплавов является интенсивное их окисление с образованием тугоплавких окислов с температурой плавления 2050°С, которая более чем в 3 раза превышает температуру плавления алюминия (температура плавления АЛ-4 530 – 650 градусов). Окислы алюминия имеют большой удельный вес и поэтому остаются в наплавленном металле в виде включений и снижают его прочность. Из-за большого сродства алюминия с кислородом восстановить окислы невозможно, поэтому для удаления их применяют флюсы — физические растворители типа АФ-4А, в состав которых входят: хлористый натрий — 28%, хлористый калий — 50%, хлористый литий— 14% и фтористый натрий—8%. Флюсы образуют с окислами легкоплавкие с небольшим удельным весом растворы, которые всплывают на поверхность сварочной ванны в виде шлака.
Алюминиевые сплавы в расплавленном состоянии активно растворяют водород, который при быстром охлаждении металла не успевает покинуть сварочную ванну и образует в наплавленном металле поры и раковины. Основным источником появления водорода в наплавленном металле является влага, поэтому перед сваркой детали рекомендуется прогреть, а гигроскопичный флюс просушить.
При сварке деталей из алюминиевых сплавов в них возникают значительные внутренние напряжения, которые вызывают деформации. Причинами внутренних напряжений являются большая литейная усадка при охлаждении сплава из расплавленного состояния и высокий коэффициент его линейного расширения. Для снижения внутренних напряжений рекомендуется подогреть детали перед сваркой до температуры 250...300°С и медленно охладить после сварки.
Наиболее широкое применение при восстановлении деталей из алюминиевых сплавов нашли ацетилено-кислородная газовая сварка и аргонно-дуговая сварка.
Перед сваркой деталей производят разделку кромок и очистку свариваемых поверхностей от загрязнений и окислов. Рекомендуется также обезжиривать свариваемые поверхности растворителями.
Особенности сварки деталей из цинковых сплавов
Цинковые сплавы обладают хорошими литейными качествами. Из них отливают корпуса карбюраторов, топливных насосов и т.п. Эти детали готовят к сварке также как и алюминиевые. Важна чистота детали. Деталь нагревают до 100… 150° и очищают стальной щеткой. В качестве присадочного материала используют прутки, отлитые из негодных деталей этого сплава. Точка плавления цинковых сплавов около 500°.
Лучшие результаты дает аргонно-дуговая сварка. Флюсы не требуются.
Заключение
Наиболее распространенными в ремонтном производстве способами восстановления деталей по-прежнему являются сварка и наплавка. Сварку применяют для устранения механических повреждений в деталях (трещин, отколов, пробоин и т. п.), а наплавку — для нанесения металлических покрытий на поверхности деталей с целью компенсации их износа.
При устранении механических повреждений деталей применяют электродуговую, газовую, аргонно-дуговую, в среде углекислого газа, электроконтактную и другие виды сварки.
Сварку можно производить не только стальных деталей, но и деталей изготовленных из чугуна, сплавов алюминия и цветных металлов.
Для нанесения металлических покрытий на изношенные поверхности деталей наиболее широкое применение получили следующие механизированные способы наплавки: автоматическая электродуговая наплавка под флюсом; наплавка в среде углекислого газа; вибродуговая; плазменная и электроконтактная.
studfiles.net
Вибродуговая наплавка отличается от других сварочных процессов наличием колебаний электродной проволоки с частотой 50-100 Гц и низким напряжением источника сварочного тока. Перенос металла электродной проволоки на деталь происходит за счет чередования электрических разрядов и коротких замыканий цепи.
Вибродуговую наплавку применяют для восстановления изношенных поверхностей стальных и чугунных деталей довольно широкой номенклатуры.
В состав оборудования для вибродуговой наплавки входит переоборудованный токарный станок, обеспечивающий медленное вращение детали, наплавочная головка и источник сварочного тока.
В качестве наплавочных головок используют те же механизмы, что и при автоматической наплавке под слоем флюса. В них изменена только конструкция мундштука и отсутствует устройство для подачи флюса.
Одной из новых разработок для вибродуговой наплавки является головка ОКС-6569М ГОСНИТИ. Она предназначена для наплавки деталей диаметром более 15 мм, имеющих износ от 0,5 до 3 мм. Наплавка производится в среде жидкости или углекислого газа проволокой сплошного сечения диаметром от 1,2 до 3 мм. Головка пригодна также для наплавки порошковой проволокой. При использовании специальной проволоки Св-15 наплавку ведут при отключенном вибраторе.
В качестве источников сварочного тока при вибродуговой наплавке используют то же оборудование, что и при автоматической наплавке под слоем флюса.
Для восстановления деталей вибродуговой наплавкой применяют следующие марки проволоки: Св-08А, Св-18ХГСА, Св-15; Нп-50, Нп-65Г, Нп-30ХГСА; пружинную проволоку 2-го класса. Марка проволоки выбирается в зависимости от требуемых свойств наплавленного металла (в основном твердости). Стальные детали, требующие высокой твердости, наплавляют пружинной проволокой 2-го класса, другой высоко-углеродистой проволокой. Этими же проволоками наплавляют чугунные детали. Кроме того, чугунные детали, требующие высокую твердость поверхностного слоя, наплавляют проволокой Св-15. Для наплавки деталей двигателя применяют в основном проволоку диаметром 1,4-1,8 мм.
Поверхность, подлежащая наплавке, должна быть зачищена до металлического блеска.
Зачистку делают непосредственно перед наплавкой при помощи шлифовальной шкурки при тех же частотах вращения детали, что и при ее наплавке. Биение наплавляемой поверхности не должно превышать 0,5 мм. При большем изгибе детали ее перед наплавкой необходимо выправить либо обработать на станке. Поврежденные резьбовые отверстия перед наплавкой необходимо обработать до полного удаления старой резьбы.
Процесс осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Оптимальное напряжение при наплавке 17-20 В.
Для охлаждения детали применяют 3-4 %-ный раствор кальцинированной соды или 10-20 %-ный раствор технического глицерина. Количество жидкости, подаваемой в зону наплавки, регулируют краном, установленным на наплавочной головке. Струя жидкости не должна попадать в столб дуги, так как от этого нарушается процесс наплавки.
Толщина наплавляемого слоя зависит от соотношения скоростей подачи электродной проволоки и окружной скорости вращения детали. Чем больше скорость подачи проволоки и меньше окружная скорость вращения детали, тем толще будет наплавленный слой. С увеличением окружной скорости вращения детали наплавляемый валик металла при прочих равных условиях наплавки становится тоньше и уже.
Если толщина наплавленного слоя должна быть минимальной, то применяют тонкую проволоку, а если требуется получить более толстый слой, то применяют проволоку большего диаметра.
Стабильность процесса наплавки контролируют по показаниям амперметра и по равномерности издаваемого звука. При нормальном ходе процесса стрелка амперметра почти не колеблется и слышен равномерный характерный звук плавящейся проволоки. При неправильно выбранных режимах наплавки процесс идет при непрерывном резком потрескивании, стрелка амперметра резко колеблется, шов получается прерывистым.
Большая пористость наплавленного металла указывает на загрязненность охлаждающей жидкости либо недостаточно хорошую очистку поверхностей основного металла и проволоки. При слишком большой окружной скорости детали в наплавленном металле образуется большое количество раковин.
После длительной работы наплавочной головки изнашиваются направляющая трубка мундштука, рифления подающего ролика в механизме подачи проволоки, ослабевает затяжка конусного болта шатуна наплавочной головки и пр. Все эти неисправности приводят к нарушению стабильности процесса и образованию дефектов наплавки. Поэтому необходимо своевременно производить обслуживание установки.
с вашего сайта.
autocarta.ru
В последние годы все большее применение в ремонтном деле получает восстановление изношенных деталей вибродуговой наплавкой, представляющей собой разновидность автоматической электродуговой наплавки металлическим электродом.
Сущность этого способа состоит в том, что деталь, вращающаяся в центрах токарного станка, наплавляется с помощью специальной головки. Головка обеспечивает подачу на деталь и вибрацию электродной проволоки диаметром 1,0—3,0 мм. К детали и проволоке подводится напряжение от источника питания. Для уменьшения зоны термического влияния и коробления наплавляемых деталей, а также увеличения твердости наплавленного слоя в зону дуги и на деталь подается охлаждающая жидкость — водный раствор кальцинированной соды. Охлаждающая жидкость защищает также расплавленный металл от окисления и азотирования.
Вибрация электрода осуществляется с помощью электромагнитного вибратора, включенного в цепь переменного тока с частотой 50 пер/сек., или с помощью механического вибратора. Частота вибрации электрода при использовании электромагнитного вибратора составляет 100 гц. Механические вибраторы в зависимости от их конструкций могут обеспечивать различную частоту вибрации.
В результате вибрации электрода в процессе наплавки происходит чередование периодов горения дуги и короткого замыкания.
Основная часть тепла (98—99,5%), идущая на расплавление электродной проволоки и детали, выделяется при горении дуги. Во время горения дуги на конце электрода образуются капли расплавленного металла, которые переходят на деталь преимущественно при коротких замыканиях. Таким образом, вибрация электрода способствует переносу электродного металла на деталь в виде мелких порций, облегчающих формирование тонких наплавленных слоев. Кроме того, вибрация способствует стабилизации процесса путем частых возбуждений дуговых разрядов, происходящих в каждый момент размыкания цепи (отрыва электрода от детали).
Вибродуговая наплавка обладает существенными преимуществами по сравнению с другими способами восстановления изношеиных деталей. К числу таких преимуществ относятся: незначительные деформации наплавляемых деталей, малая глубина зоны термического влияния, получение наплавленных слоев повышенной твердости без дополнительной термической обработки, возможность наплавки тонких слоев (от 0,5—0,7 мм до 2—3 мм). Эти преимущества обусловили широкое применение описываемого способа для восстановления изношенных деталей, в частности для восстановления автомобильных и тракторных деталей, деталей сельхозмашин, электродвигателей, различного промышленного и горнорудного оборудования, деталей судовых механизмов и машин.
На фиг. 85 показана принципиальная схема процесса вибродуговой наплавки, а на фиг. 86 — общий вид вибродуговой головки ВДГ-5, разработанной Челябинским политехническим институтом и Челябинским автомеханическим заводом.
Для питания дуги используются различные сварочные преобразователи, низковольтные генераторы типа НД 500/250, сварочные выпрямители типа ВС-200, выпрямители ВСГ-ЗМ и другие источники постоянного тока.
Для наплавки в зависимости от требуемой твердости применяются сварочная проволока Св-08, Св-08А, Св-18ХГСА и других марок, а также проволока из конструкционных и инструментальных углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,8%. В большинстве случаев проволока берется диаметром 1,8—2,5 мм.
Фиг.85.Принципиальная схема вибродуговой наплавки
Фиг.86.Общий вид вибродуговой головки ВДГ-5
Основные параметры процесса вибродуговой наплавки: скорость подачи электродной проволоки 60—75 м/час, размах вибраций конца электрода 1,5—2 мм, среднее напряжение на дуге 15—23 в, расход охлаждающей жидкости 0,5—2,5 л/мин.
Вибродуговой процесс иногда применяется для сварки металла небольшой толщины.
Вибродуговая наплавка и сварка может осуществляться не только в среде жидкости, но также в среде защитных газов и под слоем флюса.
www.prosvarky.ru
| Этот метод основан на использовании тепла кратковременной дуги, которая возникает в момент разрыва цепи между вибрирующим электродом и наплавляемой поверхностью. Особенность этого способа: -получение малой толщины наплавляемого слоя, -прерывистый характер процесса -непрерывное охлаждение поверхности наплавки. |
Вибродуговая наплавка применяется для цилиндрических деталей небольшого размера, особенно при ремонте деталей автомобилей и тракторов, станочного оборудования (оси, валы, шпиндели, шлицевые валики). За счет вибрации электродной проволоки (амплитуда — 0,5-3,0 мм) обеспечивается чередование кратковременной дуги, коротких замыканий и холостого хода Деталь, закрепленная в центрах или в патроне станка, равномерно вращается с необходимой скоростью. Для получения наплавленного слоя по ее длине сварочная (вибродуговая) головка перемещается вдоль наплавляемой детали. Электрод и деталь оплавляются за счет дугового разряда. Перенос металла, образующегося в виде капли на конце электрода в период горения дуги, происходит преимущественно во время короткого замыкания. Перенос металла небольшими каплями облегчает формирование ровных плотных слоев наплавленного металла.
При этом процессе горения дуги достигается хорошее формирование, наплавленных валиков, обеспечивается возможность наплавки тонких валиков, площадь сечения которых близка к площади сечения проволоки. При необходимости время горения дуги может быть увеличено включением в сварочную цепь дросселя или уменьшено включением конденсатора параллельно разрядному промежутку. Для улучшения условий горения дуги в зону наплавки подается охлаждающая жидкость, которая содержит соли; в ее состав вводятся ионизирующие элементы. В качестве охлаждающей жидкости чаще всего применяют водный раствор кальцинированной соды или 20% — ный водный раствор глицерина.
Применение флюса обеспечивает спокойное горение дуги и замедленное остывание металла, что предотвращает образование трещин. В этом случае наплавочная установка дополнительно оснащается устройством для удержания флюса. Так как при вибродуговом способе происходит быстрое охлаждение маленьких порций расплавленного металла, то возникает возможность наплавки деталей малых диаметров.
Вибродуговая наплавка особенно эффективна при восстановлении изношенных деталей, у которых допускаемый износ составляет менее 1 мм. Вибродуговой наплавкой восстанавливают стальные и чугунные детали, на которых необходимо нанести равномерный тонкий слой наплавки при их минимальной деформации, допускающей отдельные незначительные дефекты наплавки.
Преимущества вибродуговой наплавки:
-незначительный нагрев деталей;
-малая деформация детали в процессе наплавки;
-получение твердой поверхности без термообработки;
-несложное оборудования;
— высокая производительность;
-получение равномерного слоя наплавленного металла.
Недостаток вибродугового способа наплавки: — непрерывное охлаждение и прерыви — стый характер процесса способствует образованию мелких газовых пор, которые вызывают неравномерную твердость наплавленного слоя.
Кроме того развиваются новые технологические направления модификации. К ним следует отнести наплавку в среде углекислого газа, водяного пара, в потоке воздуха и т. д. Разработаны и внедряются также методы механической, термической, термомеханической и ультразвуковой обработки металла, наплавленного вибродуговым способом.
Также применяется способ двухэлектродной вибродуговой наплавки, в отличие от одноэлектродной имеет более высокую производительность (до двух раз) и меньший расход электроэнергии на единицу наплавленного металла (на 2025%).
Существенной особенностью двухэлектродной вибродуговой наплавки является то, что электроды вибрируют со смещением фазы амплитуд на 180°, т. е. во время замыкания одного электрода на сварочную ванну, второй находится на наибольшем расстоянии от нее.
Рекомендуемые ориентировочные режимы вибродуговой наплавки, а также диаметры проволоки (в зависимости от толщины наплавляемого слоя) выбираются по табличным данным.
Твердость наплавленного слоя зависит от марки электродной проволоки и режимов наплавки.
Вибродуговую наплавку характеризуют следующие показатели:
— потери электродного металла на угар и разбрызгивание
11-30%;
— коэффициент наплавки ан= 8-11 г/А • ч;
— коэффициент перехода из проволоки в наплавленный металл
для углерода 0,40-0,50, для марганца — 0,50-0,60;
— стоимость восстановления деталей в большинстве случаев
10-30% стоимости новой детали;
— коэффициент расплавления порошковой проволоки ар и потерь |/, ширина b и высота hH, глубина проплавления h;
— кроющая способность шлака E=Sm/Sb, где Sm и Sb — площади
поверхности наплавленного валика.
При обычно применяемых режимах вибродуговой наплавки коэффициент расплавления составляет 9-12 г/А • ч, коэффициент наплавки 8-10 г/А • ч, потери электродного материала на угар и разбрызгивание 11-15%, количество наплавленного металла 1,2-1,5 кг/ч, коэффициент перехода углерода в наплавленный металл 0,45-0,55, марганца 0,45-0,60.
Пример. Толкатели клапанов двигателей наплавляют вибродуговой наплавкой на переоборудованном токарном станке наплавочной головкой, смонтированной на суппорте.
Толкатель обезжиривают и устанавливают в патрон токарного станка, где наплавляемую поверхность зачищают до металлического блеска.
Режим наплавки:
сила тока, А
120-160
напряжение на дуге, В 14-16
Наплавку начинают с кромки цилиндрической поверхности от тарелки в сторону стержня. Толкатели клапанов двигателей
ГАЗ-51 наплавляют на длину 24 и 15,5 мм, двигателей ЗИЛ-120
на всю длину до диаметра 17,0 мм.
Для лучшей механической обработки наплавленный металл,
подвергают отпуску токами высокой частоты. Затем наплавленную часть толкателя обтачивают на станке и подвергают
поверхностной закалке токами высокой частоты до 51,0 HRC
после чего шлифуют.
hssco.ru
Рис. 5. Схема плазменной наплавки с вдуванием порошка в дугу
Другая дуга, 4 прямого действия, горящая между электродом 1 и основным металлом 5, совпадает с плазменной струей прямого действия. Последняя создает необходимый нагрев поверхности, обеспечивая сплавление порошка и основного металла. Изменяя значение силы тока сжатой дуги прямого действия, можно достичь минимальной величины проплавления основного металла. Толщину наплавленного слоя можно изменять в пределах 0,3 - 10 мм с разбавлением основным металлом от 3 до 30%. При плазменной наплавке с присадочной проволокой косвенная дуга горит между вольфрамовым электродом и соплом, а дуга прямого действия - между вольфрамовым электродом и присадочной проволокой. От этих дуг получает теплоту и основной металл. Изменяя силу тока, регулируют долю основного металла и производительность наплавки. Наплавляемое изделие в этом случае в сварочную цепь не включено.
Из защитных газов при плазменной наплавке применяют аргон, азот, углекислый газ, смеси аргона с гелием или азотом и др. Выбор защитного газа связан со степенью его воздействия на наплавляемый и основной металлы. В качестве плазмообразующего могут применяться аргон, гелий, углекислый газ, воздух и др. Для обеспечения стабильного протекания процесса наплавки необходимо применять неплавящиеся электроды из такого материала, который способен без разрушения выдерживать нагревание до высоких температур. Таким требованиям лучше всего отвечают электроды из чистого вольфрама или с присадками диоксида тория, оксидов лантана и иттрия. Преимущества этого вида наплавки - малая глубина проплавления основного металла, возможность наплавки тонких слоев, высокое качество и гладкая поверхность наплавленного металла.
Помимо наплавки плазменный нагрев может использоваться также для напыления поверхностных слоев. Процесс напыления отличается от наплавки рядом особенностей. Напыление - это процесс нанесения металлических слоев из частиц напыляемого материала, нагретых до температуры плавления или близких к оплавлению, на неоплавленную поверхность обрабатываемой детали. При напылении присадочный материал используется в виде проволоки или порошков, подаваемых в сжатую дугу, где он нагревается струей газового потока и с большой скоростью подается на поверхность изделия. Толщина напыленного слоя может изменяться от сотых до десятых долей миллиметра. Напыление более толстых слоев обычно не производится в связи с тем, что толстые слои склонны к отслоению от поверхности детали (откалывание). Напыление можно производить как металлами и сплавами, так и различного вида соединениями - оксидами, карбидами, нитридами и т. п.
Технологически в отличие от наплавки напыление выполняют по способу косвенного нагрева выделенной дуговой плазмой. Если при наплавке расстояние от сопла горелки до изделия составляет 6 - 25 мм, то при напылении – 50 - 120 мм и более. Напыленные слои обладают меньшей плотностью и большей пористостью по сравнению с наплавленными и более склонны к откалыванию от поверхности детали при нарушении технологии. Однако в них практически отсутствует разбавление основным металлом.
Электрошлаковая наплавка. При электрошлаковой наплавке для оплавления основного и присадочного металла служит шлаковая ванна, разогреваемая проходящим через нее электрическим током. Этот способ наплавки, как правило, сочетается с принудительным формированием наплавляемого слоя. Сущность процесса электрошлаковой наплавки (рис. 6) состоит в том, что в пространстве, образованном поверхностью наплавляемого изделия 1 и формирующим кристаллизатором 4, охлаждаемым водой, создается ванна расплавленного шлака 3, в которую подается электродная проволока 5.
Рис. 6. Схема электрошлаковой наплавки на вертикальную поверхность
Ток, проходя между электродом и изделием, нагревает шлаковую ванну до температуры выше 2000°С, в результате чего электродный и основной металлы оплавляются, образуя металлическую ванну, при затвердевании которой формируется наплавленный слой 2.
Для осуществления процесса электрошлаковой наплавки различных поверхностей необходима достаточно глубокая шлаковая ванна, получение которой проще всего при вертикальном или наклонном расположении деталей. По сравнению с дуговой наплавкой это менее универсальный способ, но он весьма эффективен в тех случаях, когда на деталь необходимо наплавить слой металла большой толщины (более 14 - 16 мм). Благодаря применению большой силы тока и электродов большого сечения можно достичь высокой производительности - до 150 кг наплавленного металла в час.
Вибродуговая наплавка. Этот способ обычно используется для наплавки деталей типа тел вращения диаметром от 8 - 10 мм и более. Сущность этого метода наплавки заключается в том, что основной и электродный металл нагревается до расплавления теплотой, которая выделяется в результате возникновения периодически повторяющихся электрических разрядов, т.е. прерывисто горящей электрической дуги; Наплавленный слой образуется в процессе кристаллизации расплавленного основного и электродного металла (рис. 7). Малая длительность и прерывистость горения электрической дуги обусловлены вибрациями электродной проволоки, которые создаются с помощью электромагнитных или механических вибраторов. В процессе вибраций наблюдаются короткие замыкания вследствие прикасания электродной проволоки к наплавляемому изделию (основному металлу), а во время отрыва проволоки возникает большой силы ток и загорается электрическая дуга. При среднем значении тока Iд = 150 А экстраток достигает 1000 А.
Рис.7. Схема вибродуговой наплавки: 1 - вибрирующий наконечник, 2 - электродная проволока, 3 - деталь, 4 - наплавленный слой.
В качестве присадочного металла применяют наплавочные проволоки (одну или несколько), которые могут иметь возвратно-поступательные перемещения поперек сварочной ванны, а также электродные ленты, пластины или стержни большого сечения, иногда и трубы, которые используют для наплавки цилиндрических поверхностей. При наплавке обычно применяют флюсы АН-8, АН-22 и др.
Длительность горения дуги составляет 0,002 - 0,003 с.
Наплавочная установка состоит из вибродуговой головки, аппаратуры управления, вращателя, источника тока. Во время наплавки выполняются следующие движения: вращение наплавляемой детали, поступательное движение вибродуговой головки вдоль продольной оси наплавляемой детали, подача проволоки в зону дуги и вибрация проволоки. Питание осуществляется от выпрямителей, сварочных генераторов, а также от низковольтных трансформаторов с вторичным напряжением 12 - 16 В и более. Более высокие показатели достигаются при наплавке на постоянном токе обратной полярности. Обычно в сварочную цепь включают индуктивность, значение которой выбирают в зависимости от частоты вибрации электродной проволоки, напряжения, рода тока и других факторов. Для наплавки пригодны сварочные проволоки диаметром 0,8 - 2,0 мм. С целью защиты расплавленного металла от взаимодействия с окружающей средой наплавка ведется в струях жидкостей или защитных газов, а также под слоем флюса. Применяются водные растворы кальцинированной соды; смеси кальцинированной соды, мыла и глицерина; эмульсии глицерина.
Прерывистость процесса позволяет получать зону термического влияния малой ширины, поэтому наплавленные детали имеют весьма малые деформации, что особенно важно при наплавке сложных изделий, изготовленных с высокой точностью.
Если наплавка выполняется в струе жидкости, происходит ускоренное охлаждение наплавленного металла, поэтому он имеет повышенную твердость и износостойкость. Вибродуговая наплавка эффективна, если необходимо наплавлять слои металла небольшой толщины.
Недостатками вибродуговой наплавки являются сравнительно низкий коэффициент наплавки и невысокая производительность наплавки.
yaneuch.ru
Количество просмотров публикации Автоматическая вибродуговая наплавка - 97
При эксплуатации оборудования неизбежен износ его деталей, которые должны быть заменены при ремонте. Стоимость и сроки ремонта оборудования в значительной степени зависят от организации работ и совершенства технологии ремонтных операций. Значительная часть затрат при ремонте оборудования приходится на запасные части. По этой причине удешевление этой статьи расхода приводит к значительной экономии. Ручная дуговая и газовая наплавка обычно находили широкое применение при восстановлении изношенных деталей, однако трудоемкость этих работ была значительной.
Снижение трудоемкости и повышение качества наплавочных работ должна быть достигнуто в результате их автоматизации. Одним из эффективных процессов автоматической дуговой наплавки является вибродуговой способ. Этот способ отличается простотой и в связи с этим нашел широкое применение на ряде предприятий.
Вибродуговая наплавка представляет собой разновидность автоматической электрической дуговой наплавки металлическим электродом. Деталь при этом вращается в центрах токарного станка, а проволока, используемая для наплавки, подается специальной автоматической головкой. Подача проволоки происходит при ее непрерывной вибрации. В результате этого процесс наплавки сопровождается чередующимися моментами горения дуги и короткого замыкания. Благодаря вибрации электрода наплавляемый металл переносится на деталь мелкими порциями. Это облегчает формирование тонких наплавленных слоев.
Для уменьшения зоны термического влияния и коробления наплавляемых деталей, а также для увеличения твердости наплавляемого слоя, в зону дуги подается охлаждающая жидкость (3—4-процентный водный раствор кальцинированной соды). Эта жидкость одновременно способствует защите расплавленного металла от окисления и азотирования.
Этот способ, кроме снижения трудоемкости наплавочных работ, имеет следующие основные преимущества:
1. Незначительное коробление (деформация) деталей.
2. Небольшая зона термического влияния по сравнению с обычной дуговой или газовой наплавкой.
3. Наплавляемая деталь не требует предварительной особой подготовки поверхности.
4. Получение наплавленного слоя достаточной твердости без применения дополнительной термической обработки.
Для осуществления этого способа крайне важно сравнительно несложное оборудование. Установка для вибродуговой наплавки состоит из автоматической головки с пультом управления, токарного станка и сварочного преобразователя.
Основной частью установки является автоматическая головка. На автозаводе используются две конструкции этих головок. Достоинством этой конструкции является ее портативность и малый вес. Проволока подается подающим механизмом ПМ, включающим в себя электродвигатель и редуктор. Размещено на реф.рфСкорость подачи проволоки здесь плавно регулируется путем изменения напряжения автотрансформатором ЛАТР-1. Вибрация проволоки осуществляется специальным электромагнитом.
Головка устанавливается на место снятых салазок резцедержателя любого токарного станка, имеющего продольную и поперечную подачи. Основание головки изолировано от корпуса станка текстолитовой прокладкой, толщиной в 10 мм. Токарный станок должен обеспечивать вращение детали со скоростью от 0,5 до 30 об/мин, и иметь продольную подачу суппорта до 3,5 мм на один оборот. Так как большинство токарных станков имеет минимальное число оборотов шпинделя, равное 10—15 об/мин, то для получения нужных по технологическому процессу оборотов устанавливается редуктор, изменяющий число оборотов, с передаточным отношением 1:20 или 1:30.
При этом можно наплавлять детали диаметром от 10 до 400 мм. Питание автоматических головок можно осуществлять от сварочных преобразователей типа СУГ-26, СУГ-2р, ПС-300, ПС-500 и т. п. Для повышения устойчивости процесса, особенно при работе на короткой дуге, крайне важно включать параллельно дуге нагрузочное сопротивление (шунт сопротивлением в 0,3—0,6 ома).
Метод вибродуговой наплавки на заводе применяется для восстановления изношенных марок сталей: 40, 45, 40Х, 45Х, 20, 20Х и др. Размещено на реф.рфИмеются сведения, что этим способом можно восстанавливать чугунные детали и детали из некоторых марок цветных металлов (в основном бронзы). На заводе восстанавливаются только наружные поверхности тел вращения. При использовании автоматических головок соответствующей конструкции можно наплавлять плоскости и внутренние поверхности тел вращения.
Стоит сказать, что для наплавки обычно используют проволоку марки П-1 или 65Г диаметром в 1,5—2 мм. При этом наплавленный слой получается закаленным до твердости HRc 39—45. Обрабатывать такую наплавку следует абразивами.
Для получения мягкой наплавки в качестве электродов используется проволока марки СВ08, СВ10 или СВ10ГС. Эти поверхности хорошо обрабатываются резцами и фрезами.
Перед наплавкой деталь должна быть выправлена, а в случае эксцентрического износа обработана так, чтобы биение не превышало 0,3—0,5 мм. Поверхность детали крайне важно очищать от загрязнений. Наплавку следует вести послойно. После наплавки каждого слоя следует очищать поверхность детали до металлического блеска щеткой или обрабатывать шлифованием.
Рекомендуется применять режимы наплавки в следующих пределах:
Сила тока.......120—250 а
Напряжение......18—22 в
Скорость подачи электродной проволоки ... 14—22 мм/сек
Диаметр электродной проволоки ....1,5—2 мм
При соблюдении рациональных технологических режимов наплавленный слой хорошо соединяется с основным металлом. Структура и твердость металла в значительной степени зависят от марки проволоки, количества наплавляемых слоев и интенсивности охлаждения. Величина зоны термического влияния обычно колеблется при незакаленных деталях от 0,6 до 1 мм и при закаленных — от 1,5 до 3 мм.
Наличие остаточных напряжений растяжения в зоне наплавки в сочетании с пониженными пластическими свойствами наплавленного металла, способствует образованию радиальных микротрещин. Эти трещины длиной до 1,5 мм наблюдаются в наплавленном слое и в зоне термического влияния. Οʜᴎ более характерны при наплавке высокоуглеродистой проволокой. Опыт ряда заводов подтверждает, что наличие этих трещин не влияет на срок службы и качество работы наплавленной детали. При этом данный вопрос еще нельзя считать достаточно изученным и процесс вибродуговой наплавки не следует применять для тех деталей, среди которых наблюдаются разрушения вследствие усталостных трещин.
Опыт завода подтверждает, что экономический эффект от применения вибродугового способа наплавки весьма значителен. Основная экономия получается в результате снижения трудоемкости и за счёт экономии металла.
referatwork.ru
