Многие детали автомобилей при их восстановлении различными методами компенсации износа утрачивают свою первоначальную усталостную прочность и износостойкость. Восстановить эти утраченные свойства можно путем поверхностного пластического деформирования металла (наклепа).
К числу наиболее распространенных способов упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием относятся: обкатка рабочих поверхностей деталей роликами и шариками, чеканка, алмазное выглаживание, дробеструйная обработка и др. При восстановлении пружин, рессор, торсионных валов с целью повышения их усталостной прочности применяют дробеструйную обработку механическими или пневматическими дробемётами.
Восстановление деталей сваркой и наплавкой
Наиболее распространенными в авторемонтном производстве способами восстановления деталей являются сварка и наплавка являются. Более 40% деталей восстанавливают этими способами. Для применения сварки и наплавки характерна простота технологического процесса и применяемого оборудования, возможность восстановления деталей из любых металлов и сплавов, высокая производительность и низкая себестоимость.
Сварку применяют при устранении 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.
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.
В наплавленном металле протекают следующие металлургические процессы.
Окисление наплавленного металла и выгорание легирующих элементов (углерода, марганца, кремния и др.) происходят в результате его соединения с кислородом воздуха. Эти процессы снижают прочность наплавленного металла. Для защиты металла от окисления, выгорания легирующих элементов и насыщение азотом при сварке и наплавке применяют электродные обмазки и флюсы, которые при плавлении образуют шлак, надежно изолирующий металл от окружающей среды. Хорошие результаты также дает применение сварки в среде защитных газов.
Насыщение металла водородом повышает пористость наплавленного металла и способствует возникновению в нем значительных внутренних напряжений.
Водород проникает в наплавленный металл из влаги, которая всегда содержится в гигроскопичных электродных обмазках и флюсах, поэтому при употреблении их рекомендуется тщательно просушивать.
Разбрызгивание металла при сварке и наплавке происходит в результате восстановления окислов железа углеродом. Разбрызгивание увеличивает потери присадочного металла.
Технологический процесс восстановления деталей сваркой и наплавкой включает в себя подготовку деталей к сварке, наплавке, выполнение сварочных (наплавочных) работ и обработку детали после сварки и наплавки. Объем и характер работ, выполняемых при подготовке детали к сварке, зависят от вида дефекта.
. Автоматическая электродуговая наплавка под флюсом
При этом способе наплавки механизированы два основных движения электрода - подача его по мере оплавления к детали и перемещение вдоль сварочного шва. Деталь при автоматической электродуговой наплавке под слоем флюса устанавливают в патроне или центрах специально переоборудованного токарного станка, а наплавочный аппарат типа А-580М или ПАУ-1 на его суппорте.
Схема горения электрической дуги под слоем флюса: 1 - наплавленный металл:
2 - шлаковая корка; 3 - флюс;
4 - электрод; 5 - расплавленный флюс; 6 —расплавленный металл; 7 - основной металл; е — смещение электрода с зенита
Электродная проволока подается из кассеты роликами подающего механизма наплавочного аппарата в зону горения электрической дуги.
При автоматической наплавке электрическая дуга горит не на открытом воздухе,
как это имеет место при ручной сварке, а под слоем расплавленного флюса. Выделяющиеся при плавлении электрода, основного металла и флюса газы образуют над сварочной ванной свод, ограниченный сверху жидким шлаком, а снизу расплавленным металлом. В зоне сварки всегда избыточное давление газов, которое препятствует доступу воздуха к расплавленному металлу.
Наплавка металла под флюсом обеспечивает наиболее высокое качество наплавленного металла, так как сварочная дуга и ванна жидкого металла полностью защищены от вредного влияния кислорода и азота воздуха, а медленное охлаждение способствует наиболее полному удалению из наплавленного металла газов и шлаковых включений. Медленное охлаждение наплаванного металла обеспечивает также более благоприятные условия для наиболее полного протекания диффузионных процессов и следовательно, легирования металла через проволоку и флюс.
Полностью исключается возможность разбрызгивания металла.
Преимущества. Наплавленный слой металла получается равномерным но толщине, что позволяет уменьшить припуск на обработку деталей после наплавки. Толщина слоя наплавленного металла в зависимости от режима может быть получена в пределах 0,5…5 мм и более.
Наибольшее применение в авторемонтном производстве нашли электродные проволоки следующих марок: для наплавки деталей из малоуглеродистых сталей - св. 08, св. 08ГС и др.;
Для наплавки деталей из среднеуглеродистых и низколегированных сталей - пружинная проволока 2 кл, Нп-65, Пп-80, Нп-30ХГСА и др. При автоматической наплавке применяют два вида флюсов: плавленые АП-348А, АН-20, АН-30) и керамические (АНК-I8, АНК-19).
Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от
диаметpa наплавляемой детали. При наплавке автомобильных деталей применяют проволоку диаметром 1,6...2,5 мм.
Сила сварочного тока оказывает большое влияние на глубину и проплавления, размеры валика наплавленного металла и производительность процесса.
С повышением силы тока увеличиваются глубина проплавления основного металла, ширина и высота наплавленного валика, а также производительность процесса.
Силу тока выбирают в зависимости от диаметра электрода по специальным таблицам. При наплавке применяют обычно постоянный ток обратной полярности. Напряжение дуги связано с силой сварочного тока. Чем больше сила тока, тем выше должно
быть напряжение дуги. С ростом напряжения дуги увеличивается ширина валика и уменьшается его высота. Чтобы получить хорошее формирование сварочного валика, напряжение дуги выдерживают в пределах 25...35 В. Скорость наплавки выбирают в пределах 12...45 м/ч. С увеличением скорости наплавки уменьшаются ширина наплавляемого валика и глубина проплавления.
Скорость подачи проволоки выбирают в зависимости от диаметра электрода и силы тока. Для электродов диаметром 1,6...2 мм при силе тока 140...360 А скорость подачи проволоки изменяется в пределах 75... 180 м/ч. Вылет электрода зависит от силы тока и устанавливается равным 10...25 мм. Шаг наплавки выбирают в зависимости от требуемой толщины слоя, а также от величины тока и напряжения в пределах 3...6 мм.
К недостаткам этого процесса следует отнести: высокий нагрев детали при наплавке; невозможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм из-за стекания наплавленного металла и трудности удержания флюса на поверхности детали; необходимость и определенную трудность удаления шлаковой корки; необходимость применения термической обработки наплавленного металла с целью повышения его износостойкости.