Технология автоматического и механизированного наплавления.

Тема: Вибродуговая наплавка.

Наплавка вибродугоным способом является разновидностью ав­томатической и отличается от нее тем, что электрод во время на­плавки постоянно вибрирует. Вибрация электрода облегчает зажи­гание дуги и делает процесс наплавки более устойчивым. В про­цессе наплавки деталь нагревается незначительно, поэтому де­формации ее малы и, следовательно, не нарушается термическая обработка на участках детали вблизи места наплавки.

После на­плавки не требуется термическая обработка детали, так как в про­цессе наплавки под действием охлаждающей жидкости происходит закалка наплавленного слоя. Толщину слоя наплавки можно регу­лировать в пределах от 0,5 до 2 мм на сторону. Для повышения из­носостойкости наплавленного слоя используют легирующие флю­сы. Основное преимущество вибродуговой наплавки заключается в возможности надежного наплавления тонких слоев на изношен­ные места. При значительных износах лучше использовать обыч­ные способы наплавки.

Вибродуговая наплавка (рис. 4.5) отличается от других сварочных процессов наличием колебаний электродной проволоки с час­тотой 50-100 Гц и низким напряжением источника сварочного то­ка. Цикл наплавки состоит из переноса металла электродной про­волоки на деталь за счет чередования электрических разрядов и коротких замыканий цепи. Введение индуктивности в цепь дуги обеспечивает накопление электрической энергии в индуктивности во время разомкнутого состояния цепи, сдвиг фаз тока и напряже­ния, поэтому переход тока через нуль происходит при наличии на­пряжения источника питания и возникновении электродвижущей силы самоиндукции, которая совпадает по направлению с напря­жением источника питания. Это обеспечивает повторное возник­новение дугового разряда после разрыва сварочной цепи и устой­чивое горение дуги.

Электрод и деталь оплавляются во время дугового разряда, при этом на конце электрода образуется капля металла. Мелкокапельный перенос металла на деталь происходит преимущественно во время короткого замыкания. Длительность существования дуги со­ставляет 20 % времени цикла, поэтому провар основного металла неглубокий, с небольшой зоной термического влияния.

Рис. 4.5. Схема вибродуговой наплавки:

1 - кассета для проволоки; 2 — подающие ролики; 3 — качающийся мунд­штук; 4 — система подачи раствора; 5 — наплавленный слой; 6 — восстанав­ливаемая деталь; 7— емкость; 8 — индуктивное сопротивление

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.

Вибродуговую наплавку осуществляют на постоянном токе об­ратной полярности. Оптимальное напряжение при наплавке 17 — 20 В.

Для охлаждения детали применяют 3—4 % раствор кальцинированной соды или 10—20 % 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 это нарушает 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. При этом 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.

Качество полученного слоя наплавки зависит от ряда причин. 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 производить своевременное обслу­живание установки.

Свойства покрытий при вибродуговой наплавке могут быть улучшены применением защитных сред (диоксида углерода, флю­сов, водяного пара, пены), использованием порошковых проволок, последующей термической обработкой изделий, обкаткой ролика­ми или ультразвуковым упрочнением.

При разработке технологических процессов вибродуговой на­плавки учитывают ряд особенностей. Первый и последний вали­ки наплавляют на цилиндрические поверхности при отключен­ной подаче. При консольном закреплении детали наплавку ведут от свободного конца к патрону. Галтели детали наплавляют в пос­леднюю очередь.

Недостатки процесса следующие:

— снижение усталостной прочности до 60 % из-за образования закалочных структур в материале, вызывающих растягивающие на­пряжения и неоднородность твердости (в местах перекрытия точек сварки в результате отпуска твердость снижается);

- наличие пор в покрытии по причине быстрого перехода ме­талла из жидкого состояния в твердое.

Домашнее задание: