Электроды и флюсы для наплавки

В качестве электрода используют сварочную и наплавочную проволоку, порошки и прутки для наплавки, порошковую проволоку и наплавочные ленты.

Условные обозначения марок сварочной и наплавочной проволок состоят из индекса «Св» (сварочная) и «Нп» (наплавочная) и следующих за ним цифр и букв. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Последующие цифры и буквы указывают на содержание в проволоке главных элементов.

Легирующие элементы в составе проволоки имеют те же обозначения, что и при маркировке стали, например: Н - никель, С - кремний, Т - титан, Ф - ванадий, X - хром, Ц - цирконий, Ю - алюминий.

Если цифра после буквы отсутствует, то это означает, что данный элемент содержится в небольших количествах (менее одного процента).

Буква А в конце условных обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволок указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. Например, в сварочной проволоке Св-06Х19Н9Т содержится: углерода 0,06 %, хрома 19 %, никеля 9 % и небольшое количество титана.

Наплавочные проволоки изготавливают из углеродистой (Нп-30, Нп-40 и др.), легированной (Нп-30ХГСА, Нп-30Х5 и др.) и высоколегированной стали (Нп-4Х13, Нп-60ХЗВ10Ф и др.). Для восстановления деталей из среднеуглеродистых и малоуглеродистых сталей применяют малоуглеродистые (Св-08 и Св-15), марганцовистые (Св-08Г, Св-15Г, Св-10Г2) и кремниемарганцовистые (Св-12Г2С) проволоки и ленты.

Детали из легированных сталей наплавляют специальными легированными проволоками (Нп-30ХГСА, Св-ЗХ13, Св-2Х13 и ДР-)Флюсы, применяемые для автоматической наплавки, по способу приготовления делятся на плавленые и неплавленые (керамические).

Плавленые флюсы получают путем сплавления компонентов шихты в электрических или плазменных печах с последующей грануляцией. В зависимости от преобладающего содержания легирующих элементов эти флюсы делятся на высококремнистые (SiO2 > 30 %), низкокремнистые (SiO2 < 30 %), марганцовистые (MgO > 2 %).

В ремонтном производстве наиболее широко используют марганцовистые и высококремнистые флюсы, позволяющие получить наплавленный слой твердостью 300 ... 400 НВ. Включение в плавленые флюсы графита и ферросплавов позволяет легировать наплавленный металл кремнием, марганцем, углеродом, хромом, никелем, титаном и т.д.

Неплавленые (керамические) флюсы представляют собой механическую смесь легирующих, раскисляющих и шлакообразующих компонентов, соединенных в общую массу жидким стеклом. Эти флюсы содержат до 50 % неокисленных элементов, что значительно расширяет возможность легирования наплавленного слоя. К недостаткам керамических флюсов относятся их сравнительно высокая стоимость и значительные потери легирующих элементов, так как часть их остается в шлаковой корке.

Условия и режим наплавки

При назначении условий и режима наплавки исходят из размеров детали, формы восстанавливаемой поверхности, величины ее износа и качества наплавленного слоя.

Для получения требуемой твердости наплавленного слоя необходимо, в первую очередь, правильно подобрать марку электродной проволоки и флюса (приложение 3).

Вылет электрода, особенно при наплавке тонкой проволокой, влияет на глубину проплавления и форму шва.

С увеличением вылета электрода уменьшается глубина проплавления и возрастает доля наплавленного металла в шве.

Ориентировочно величину вылета можно определить как:

l = (10-12)d, (3.1)

где d - диаметр проволоки, мм.

Величину смещения электрода (см. рис. 3.1) определяют по формуле:

A = (0,05-0,07)D, (3.2)

где D - диаметр восстанавливаемой поверхности детали, мм.

Электрод рекомендуют наклонять под углом 6 ... 8° в сторону, совпадающую с направлением вращения детали, что позволяет получить валик правильной геометрической формы.

При больших значениях угла появляются «непровары» по краям валика. К элементам режима наплавки относятся: сила I сварочного тока, скорость Vn подачи электродной проволоки и окружная скорость (частота вращения) детали.

Силу тока назначают в зависимости от диаметра D детали (рис. 3.2) или толщины стенки в месте наплавки.

С увеличением тока увеличивается объем жидкой ванны, возрастает глубина Н проплавления детали, но ширина валика В (см. рис. 3.1) изменяется незначительно. Это приводит к увеличению высоты h валика.

Увеличение тока приводит к повышению устойчивости горения дуги, повышению вероятности деформации деталей и проплавления тонкостенных деталей, увеличению доли основного металла и, соответственно, уменьшению концентрации легирующих компонентов в наплавленном слое.

При выборе силы тока по рис. 3.2 следует ориентироваться на заштрихованную зону; пунктирным линиям соответствуют допустимые значения силы тока.

По назначенной силе тока подбирают диаметр электродной проволоки (табл. 3.1).

Рис. 3.2. Зависимость силы сварочного тока I от диаметра детали D: пунктирные линии - граница зоны допустимых значений,

заштрихованная зона - зона оптимальных значений

Таблица 3.1 Зависимость между силой тока и диаметром проволоки

Скорость подачи электродной проволоки при наплавке (м/ч):

(3.3)

где dH - коэффициент расплавления (наплавки), г/(А ч), dH = (14 ... 18) г/(А ч);

j - плотность материала проволоки, г/см3.

Окружная скорость детали (м/ч):

(3.4)

где А - толщина наплавленного слоя, мм (в зависимости от величины износа принимается равной (1 ... 4) мм);

S - величина продольной подачи наплавочной головки на оборот детали (шаг наплавки), мм (принимается равной (2 ... 6) диаметрам проволоки).

Частота вращения наплавляемой детали (мин-1):

(3.5)

Рассчитанные и принятые параметры режима наплавки корректируют в соответствии с технологическими возможностями установки для наплавки.

По скорректированным параметрам вычисляют основное технологическое время наплавки (мин):

(3.6)

где F = πd2 /4 - площадь поперечного сечения шва (валика), мм2;

L - длина шва, мм; кп - коэффициент разбрызгивания металла (kп = 0,9);

kс - коэффициент, учитывающий сложность работы (кс =1 при автоматической сварке (наплавке) и ручной сварке (наплавке) плоскостей сверху;

кс = 1,5 при ручной наплавке цилиндрических деталей диаметром 40 ... 50 мм и сварке на горизонтальной плоскости снизу;

кс = 1,3 при ручной наплавке цилиндрических деталей диаметром более 50 мм и сварке на вертикальной плоскости).

Длину L наплавленного шва определяют по формуле:

L = π D n, (3.7)

Где п - количество швов на наплавляемой поверхности:

n = b/S, (3.8)

где b - длина наплавляемой поверхности, мм.

Назначение режима наплавки производят согласно табл. 3.2.

Таблица 3.2 Режим наплавки цилиндрических деталей