Наплавка под слоем флюса. Наплавка в среде защитных газов.Сущность, режимы, применение, преимущества, недостатки

Дуговая наплавка под слоем флюса. Горение дуги под слоем флюса способствует резкому сни¬жению теплообмена с внешней средой, в результате чего удельный расход электроэнергии при наплавке металла уменьшается с 6...8 до 3...5 кВт-ч/кг. Значительно улучшаются условия формирования на¬плавленного металла и его химический состав. Так, содержание кислорода в наплавленном слое в 20 раз и более, а азота втрое ниже, чем при наплавке штучным электродом.

При механизации процесса сокращаются потери электродного материала на разбрызгивание и огарки с 20...30 до 2...4 %, а также снижается влияние квалификации сварщика на качество сварочно-наплавочных работ.

Между электродом 1 (рис. 1), проходящим через мундштук 2, и деталью 11 возбуждается электрическая дуга 5. В зону горения последней по флюсопроводу поступает флюс 3. Тепловая энергия, возникающая при горении дуги, оплавляет электрод и расплавляет флюс. В результате образует¬ся флюсовый пузырь, состоящий из газовой оболочки 7 и расплавленного флюса 6, что защищает ду¬гу и расплавленный металл 8 от воздействия внешней среды. По перемещения сварочной ванны на¬плавленный металл 9 остывает и формируется под защитой шлаковой корки 10.

Р исунок 1. Схема наплавки под слоем флюса цилиндрических деталей:

1—электрод; 2 — мундштук; 3 — флюс; 4 — флюсопровод; 5— электрическая дуга; 6 — расплавленный флюс; 7— газовая (газошла-ковая) оболочка; 8 и 9— расплавленный и наплавленный металл; 10 — шла¬ковая корка; 11 —деталь; Н— вылет электрода; а — смещение электро¬да с зенита; v3 — скорость подачи электродной проволоки; vh — ско¬рость наплавки; п — частота вращения детали

Наплавкой под слоем флюса восстанавливают и упрочняют детали с достаточно большими износами (до 3... 5 мм).

Для этого используют наплавочные головки, устанавливаемые на обычные токарные станки или специализированные наплавочные полуавтоматы. На¬плавляют детали типа «вал» (опорные катки, оси, различные валы), плоские по¬верхности (шлицы валов), а также детали сложного профиля (зубья ведущих звездочек и т. п.).

Для этого используют наплавочные головки, устанавливаемые на обычные токарные станки или специализированные наплавочные полуавтоматы. Наплавляют детали типа «вал» (опорные катки, оси, различные валы), плоские поверхности (шлицы валов), а также детали сложного профиля (зубья ведущих звездочек и т. п.).

Источниками постоянного тока служат сварочные преобразователи и выпрямители с полошпадаю- щей или жесткой характеристикой, рассчитанные на номинальный ток до 300...500 А.

Назначение и свойства флюса определяются составом входящих в него компонентов.

Силу сварочного тока /св, А, и напряжение U, В, источника питания выбирают по эмпирическим формулам:

Iсв = 40 ³√D; U = 21 + 0,04I_cв где D — диаметр детали, мм.

Шаг наплавки, мм, определяется перекрытием валиков и влияет на волнистость наплавленного слоя, T.e.s = (2...2,5)d , где d — диаметр электродной проволоки, мм.

При смещении электрода, а с зенита в сторону, противоположную вращению детали, с одной стороны, улучшаются условия формирования наплавленного слоя, а с другой — гидростатическое давление жидкой ванны металла как бы вытесняет дугу, что уменьшает глубину проплавления. Тогда а = (0,05..07)D.

Выбранные режимы уточняют в процессе пробных наплавок. К существенным недостаткам способа относят: значительный нагрев деталей и возникновение их термических деформаций; вероятность прожога тонкостенных деталей; сложности, связанные с удалением шлаковой корки

Наплавка и сварка в среде защитных газов. Этот способ целесообразно применять в тех Случаях, когда невозможна или затруднена наплавка под флюсом, например при наплавке внутренних

П оверхностей глубоких отверстий; при наплавке деталей сложной формы; при многослойной наплавке мен сплавов с высоким содержанием примесей, ухудшающих отделимость шлаковой корки; при наплавке мелких деталей. Сущность способа наплавки (рис. 2) заключается в том, что электродная проволока из кассеты непрерывно подается в зону сварки. Ток к электродной проволоке подводится через мунд¬штук и наконечник, расположенные внутри газоэлектрической горелки. При наплавке металл электрода и детали перемешивается. В зону горения дуги под давлением 0,05...0,2 МПа по трубке подается защитный газ, который, вытесняя воздух, защищает расплавленный металл от вредного действия кислорода и азота воздуха.

Рисунок 2. Схема наплавки в среде защитного газа:

1 — наплавленный металл; 2 — сварочная ванна; 3 — электрическая дуга;4— сопло горелки; 5 — наконечник; 6 — горелка; 7 — электродная проволока; 8 — мундштук;9 — наплавляемая деталь

В качестве защитных газов применяют инертные (аргон, гелий и их смеси), активные (диоксид углерода, азот, водород, водяной пар и их смеси) и смеси инертных и активных газов.

Наилучшую защиту металла при наплавке обеспечивают инертные газы, однако их применение ограничивается высокой стоимостью. Для защиты сварочной ванны при наплавке в инертных газах в основном применяют аргон и реже гелий. При использовании одинакового электродного материала наилучшее качество наплавленного слоя достигают в случае наплавки в аргоне: на 10...20 % меньше выгорание легирующих элементов и настолько же больше ударная вязкость слоя и усталостная проч¬ность деталей. Наплавка в смеси аргона (65 %) с гелием (35 %) обеспечивает глубокое проплавление основного металла, хорошее формирование металла шва, снижает разбрызгивание.

Наибольшее применение в ремонтном производстве получила наплавка в среде диоксида углерода (СО₂) вследствие его доступности и низкой стоимости. При наплавке используют электродные проволоки диаметром 0,8...2 мм.

Для наплавки в среде аргона используют присадочную проволоку химического состава, соответствующего составу наплавляемого металла; для наплавки в среде диоксида углерода — проволоку с повышенным содержанием раскислителей.

Наплавку деталей из углеродистых и низколегированных сталей для восстановления размеров и повышения износостойкости выполняют электродной проволокой марок: Св-08ГС, Св-08Г2С Св-12ГС, Св-20ХГСА, ЗОХГСА; порошковыми проволоками: ПП-1Х14Т-0, ПП-ПЗН4-0, ПП-Р18Т, ПП-Р19Т, ПП-4Х28Ги др.

Наплавку в среде диоксида углерода производят на постоянном токе обратной полярности.

Механизированную сварку в диоксиде углерода применяют при ремонте кабин, кузовов и других деталей, изготовленных из листовой стали небольшой толщины, а также для устранения дефектов резьбы, осей, зубьев, пальцев, шеек валов и т. д.