7 Режимы наплавки

К технологическим режимам, влияющим на качество наплавленного слоя, относятся:

• марка, химический состав и диаметр электродной проволоки;

• скорость наплавки (число оборотов детали в минуту) и скорость подачи электродной проволоки;

• толщина наплавленного слоя;

• амплитуда вибрации конца электродной проволоки и её положение относительно наплавляемой поверхности;

• состав охлаждающей жидкости, её количество и условия перехода.

Как показал опыт работы ремонтных предприятий, наплавщикам очень трудно выбрать режимы наплавки, поэтому авторы считают необходимым дать основные рекомендации по режимам наплавки.

Выбор и подготовка электродной проволоки. Марки проволоки подбираются по химическому составу с учётом состава металла восстанавливаемой детали и получения необходимой твёрдости наплавки. При выборе марки проволоки необходимо учитывать частичное выгорание углерода, марганца, кремния и других легирующих элементов при наплавке по сравнением с начальным содержанием их в электродной проволоке.

Наплавку поверхностей деталей I группы желательно проводить с применением малоуглеродистых и малолегированных проволок марок СВ-08, СА-10, 18ХГСА и т.д. Наплавленными этими марками проволок поверхности хорошо обрабатываются точением, фрезерованием, строганием.

Наплавку поверхностей деталей II группы рекомендуется вести проволоками марки ПК, 30ХГСА, ВС, 65У, ОВС, У-8. Наибольшую твёрдость (HRC=50 … 60) наплавленной поверхности даёт применение проволоки марок ОВС и У-8. Наплавленные поверхности приходится обрабатывать шлифовальными кругами. Детали III группы рекомендуется наплавлять проволоками ОВС, ВС и проволоками, сходными с ними по химическому составу. При наплавке этих деталей необходимо применять режимы и приёмы наплавки, не вызывающие трещин и пор в наплавленном слое.

Наплавку поверхностей деталей IV группы выполняют высоуглеродистыми и марганцовистыми проволоками марок 65Г, ОВС, 5-З, ПК и др. Оптимальные диаметры проволоки 1,6…2,0 мм. С уменьшением диаметра проволоки устойчивость процесса ухудшается. Перед намоткой проволоки на кассету её необходимо тщательно очистить от грязи, маслом. Плохо очищенная проволока увеличивает количество пор в наплавленном слое. Проволока не должна иметь перегибов, нарушающих равномерность подачи.

Скорость подачи электродной проволоки зависит от силы тока. Она может быть рассчитана по формуле:

I=110d+10d²,

где I – сила тока сварочной цепи, в амперах;

U – напряжение сварочной цепи, в вольтах;

d– диаметр электродной проволоки, в мм.

или по формуле:

где a_н – коэффициент наплавки, г/А×4;

g – плотность металла наплавленного слоя, г/см³

Скорость подачи электродной проволоки обычно принимают в пределах 1,2 … 2,0 м/мин, а скорость наплавки 0,3 … 2,0 м/мин.

Наплавочные головки настраиваются на необходимую скорость подачи проволоки выбором сменных зубчатых колёс (головка КУМА-5М и ОКС-1252М). Скорость подачи электродной проволоки, её диаметр, скорость перемещения наплавляемой поверхности детали и толщина наплавленного слоя – взаимозависимые параметры.

В табл. 8 приведены данные, характеризующие зависимость между отношением скорости подачи проволоки и скорости вращения деталей и толщиной наплавки.

Таблица 8

Взаимосвязь между отношением скорости подачи проволоки и скорости вращения детали и толщиной

Диаметр проволоки,мм	Отношение скорости подачи проволоки к скорости вращения детали	Толщина наплавленного слоя, мм	Рекомендуемая подача, мм/об
1,6	2,5 … 2,7	1,5 … 1,7	2,5 … 2,75
1,6	3,5 … 4,0	2,5 … 3,0	2,5 … 2,75
2,0	1,6 … 2,0	1,5 … 1,7	3,0 … 3,5
2,0	3,0 … 3,5	2,5 … 3,0	3,0 … 3,5

н – коэффициент, учитывающий формирование шва, К= 0,6 … 0,7;

h – толщина наплавляемого слоя (мм);

S –шаг наплавки (мм/об);

Д – диаметр, в мм.

Число оборотов шпинделя определяется по формуле:

где Д – диаметр детали, мм.

V_н – скорость наплавки определяется по формуле:

где h – коэффициент перехода материала проволоки в наплавленный слой;

s –шаг наплавки, мм/об;

V_пр – скорость подачи проволоки;

d – диаметр проволоки, мм;

h – толщина наплавляемого слоя, мм.

Толщина наплавленного слоя применяется с учётом получения необходимого размера детали припуска на механическую обработку в пределах 0,801,2 мм на сторону.

Амплитуда вибраций электродной проволоки должна быть в пределах (1,2…1,3)·d_пр. (диаметр проволоки), а вылет электрода l=(5… 8)·d_пр. С увеличением толщины наплавки амплитуда вибрации должна увеличиваться.

Величина подачи суппорта (шаг наплавки) принимается от 1,6 до 3,0 мм/об. При меньших подачах не обеспечиваются качественная сплавляемость электродного материала с металлом детали. Сплавление будет только по первому валику. При больших подачах увеличивается глубина впадин между валиками и припуски на механическую обработку.

От напряжения тока в цепи зависит температура сварочной ванны и интенсивность сплавления металла детали с металлом электродной проволоки.

При напряжении меньше 12 В не образуются ванночки расплавленного металла и частицы проволоки привариваются к деталям за счёт теплоты, выделяющиеся во время контакта. В наплавленном слое образуются поры, раковины, наблюдается отслаивание. При напряжении более 25 В увеличивается длина дуги, металл перегревается, разбрызгивается, более интенсивно выгорает углерод и другие легирующие элементы.

В наплавленном слое образуются поры, раковины, окислы. Оптимальное напряжение находится в пределах 17 … 22 В. При перемене проволоки диаметром 1,6 мм качественная наплавка обеспечивается при напряжении 14 … 15 В, с увеличением диаметра проволоки напряжение надо увеличить. Сила тока зависит от диаметра проволоки и скорости её подачи, может колебаться от 100 до 300 А. Силу тока выбирают по плотности тока из расчёта 65 … 75 А/мм² для проволоки диаметром менее 2 мм и 50 … 65 А/мм – для проволоки больших диаметров.

Подаваемая во время наплавки жидкость влияет на скорость охлаждения металла, а следовательно, на глубину зоны термического влияния, на твёрдость наплавленной поверхности и вероятность образования в ней трещин, пор и устойчивость процесса наплавки.

Жидкостная среда способствует созданию высокой плотности тока за счёт уменьшения поперечного сечения дуги. Однако объём подаваемой жидкости необходимо строго дозировать, правильно устанавливая зону подачу жидкости.

Увеличение подачи жидкости в зону плавления ведёт к излишнему разбрызгиванию расплавленного металла и ухудшает формирование наплавленных валиков.

Оптимальное количество подаваемой жидкости (0,25 … 1,5 л/мин) должно быть подобрано для каждого типа деталей, исходя из условий их работы и требований к наплавленному слою. Наплавку ответственных деталей проволокой ОВС ведут при минимальном расходе жидкости 0,3 … 0,4 л/мин.

Целесообразно применять 5 … 6%раствор кальцинированной соды вместо дорогостоящего глицерина.

Наплавляемые поверхности деталей I, II и III групп полезно охлаждать за счёт дополнительной подачи жидкости – 2 л / мин.

Мундштук наплавочной головки устанавливают так, чтобы жидкость исходила из трубыпо касательной к наплавляемой поверхности детали и чтобы не менее 90% её охлаждало наплавляемый слой, а до 10% поступало на наконечник мундштука и электродную проволоку для поддержания ионизации дуги и предохранения наконечника мундштука от перегрева. Вылет электродной проволоки принимают 9 … 12 мм.

При выполнении наплавочных работ возможны случаи несплавляемости электродного материала с металлом детали. Сплавляемость металлов ухудшается с увеличением подачи жидкости, уменьшением шага наплавки. На сплавление оказывает влияние и угол подвода проволоки к поверхности детали и амплитуда вибрации. Большое значение для сплавляемости и качества наплавки имеет полярность дуги.

Для вибродуговой наплавки применяют проволоки диаметром 1,5 … 2 мм. В этом случае при прямой полярности возникает большая температурная ассиметрия между электродами: электродная проволока чрезмерно перегревается и частично сгорает (потери до 50%), не обеспечивая достаточного сплавления металлов. Лучше применять обратную полярность.

Детали, подлежащие наплавке, должны быть вычищены и вымыты, с наплавляемых поверхностей детали I, II, IV групп слесарно-механической обработкой удаляются выступы и другие неровности более 0,5 мм; отверстия и каналы заделываются медными или графитными пробками. Чисто отработанные поверхности, не подлежащие наплавке, целесообразно закрыть плотной бумагой или асбестом, чтобы на них не попадали брызги металла.

Расчёт режимов наплавки можно вести с использованием микрокалькулятора. Программа дана в приложении.

8 Отчет о выполненной работе

После выполнения лабораторной работы студент представляет письменный отчёт и сдаёт его на следующем занятии преподавателю.

В отчёте должны быть освещены следующие вопросы:

1 Подготовка деталей к наплавке.

2 Выбор режимов наплавки.

3 Описание технологического процесса.

4 Указать преимущества и недостатки вибродуговой наплавки и возможные пути их устранения.

9 Контрольные вопросы

1 В чем сущность вибродуговой наплавки?

2 Каковы параметры процесса наплавки?

3 Каково назначение и вид охлаждающей жидкости.

4 Недостатки процесса.

5 Какую номенклатуру деталей можно восстанавливать этим способом и разбивка их на группы?

6 Какая электродная проволока применяется при наплавке?