Дуговая наплавка под флюсом

                                                 Содержание:  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Введение 

К рабочим поверхностям деталей машин в зависимости  от условий их эксплуатации предъявляют определенные требования по различным свойствам: износостойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости и др. Прочность деталей достигается путем использования соответствующих материалов с необходимыми исходными свойствами. Иными словами, при проектировании машин необходимо исходить из прочности современных материалов.

Важнейшими факторами, определяющими эксплуатационную надежность и срок службы деталей и конструкционных  элементов машин, являются также  свойства материалов поверхностей этих деталей и элементов. Например, наземные здания и сооружения подвергаются разрушению под воздействием дождя, ветра и солнечных лучей, суда —от постоянного контакта с морской водой, химическое оборудование интенсивно изнашивается в результате агрессивного действия различных химикатов, жидкостей и газов, строительные машины изнашиваются от абразивного действия грунта и песка, изнашивание деталей машин общего назначения происходит в результате взаимного трения их рабочих поверхностей.

Увеличение размеров оборудования, повышение его быстродействия и производительности сопровождаются ужесточением условий работы его узлов и механизмов. Увеличение срока службы деталей машин можно обеспечить путем образования на поверхности этих деталей и элементов слоев или покрытий, обладающих высоким уровнем требуемых свойств — коррозионной стойкости при высоких температурах, износостойкости, твердости, жаростойкости и др.

Такой путь представляет значительные резервы экономии сырьевых ресурсов. Применение технологии улучшения свойств поверхности материалов расширяет перспективу проектирования и производства различного оборудования с более высоким уровнем эксплуатационных показателей, что, в свою очередь, позволяет сократить потребление энергии и повысить производительность труда в различных отраслях промышленности.

   

  2  Преимущества   и   недостатки   дуговой  наплавки   под   флюсом 

Название этого  способа связано с тем, что  дуга при наплавке электродными материалами   (проволокой, лентой и др.) скрыта   под слоем гранулированного флюса, предварительно   насыпаемого на поверхность основного металла.

Возможность наплавки при большой силе тока и высокой  погонной энергии обеспечивает этому способу высокую производительность при хорошем качестве наплавляемого металла, и благодаря этому данный способ занимает господствующее положение в области автоматической наплавки. Дуговая наплавка под флюсом имеет следующие преимущества:

1) высокая производительность  процесса при наплавке изделий  простой формы с большой площадью наплавляемой поверхности;

2) простота осуществления процесса, не требующего высокой квалификации сварщика;

3) возможность получения хорошего внешнего вида валика;

4) хорошие условия  труда, связанные с отсутствием  разбрызгивания электродного металла (поскольку дуга скрыта под слоем флюса).

Вместе с тем этому способу наплавки присущи следующие недостатки:

1) более высокая  стоимость оборудования, чем для  ручной дуговой наплавки покрытыми электродами;

2) непригодность  для наплавки мелких изделий  сложной формы. 

3 Наплавка электродной лентой под флюсом 

В 50-х годах  в СССР был разработан способ наплавки ленточным электродом, согласно которому дуговую наплавку под флюсом, как показано на рис.1, осуществляют с помощью электрода в виде широкой стальной ленты, располагаемого в процессе наплавки практически под прямым углом к основному металлу .Наплавка ленточным электродом обладает следующими преимуществами:

1) получение  плоского валика наплавленного металла, достаточно большой ширины (примерно равной ширине ленточного электрода);

2) возможность  наплавки слоя требуемой толщины за один-два прохода, что обусловлено малой глубиной проплавления основного металла и в связи с этим незначительным влиянием его на состав наплавленного слоя   (доля разбавления составляет 10—20%); 

3)  высокая производительность в связи с возможностью наплавки с высокой скоростью при большой силе тока.

Рассматриваемый  способ  получил  быстрое развитие и нашел

широкое применение для    наплавки    коррозионно-стойкой    стали,

сплава «инконель»  и других    коррозионно-стойких    наплавочных материалов.

Производительность  способа может быть еще более  повышена, в частности путем увеличения ширины ленточного электрода и применения многоэлектродных головок.

На практике используют ленточные электроды  шириной до-180 мм, однако при наплавке постоянным током увеличение размеров наплавочной ванны сопровождается нарушением формы наплавляемого валика под действием магнитного дутья. В поиске путей решения этой проблемы предложен способ наплавки в магнитном поле.

Многоэлектродная  наплавка может быть осуществлена несколькими вариантами, один из которых - наплавка двумя электродными лентами с использованием двухэлектродной головки с питанием от одного источника. При двухэлектродной ленточной наплавке достигают скорости наплавки 30 см/мин„ что почти в 2 раза больше, чем при наплавке одним  электродом.

При этом получают валик наплавленного металла  с хорошим внешним видом.

Применение настоящего способа требует наличия специального сварочного оборудования и оснастки. Он наиболее производителен по сравнению с прочими дуговыми методами наплавки. Его рационально применять при больших объемах наплавки на прямолинейных участках детали или на деталях, имеющих поверхности вращения большого диаметра. Наплавка криволинейных коротких швов, штампов с криволинейной формой ручьев, деталей с поверхностью вращения небольшого диаметра данным способом невозможна. 

Таблица 1 Примеры промышленного применения наплавки ленточными электродами в зависимости от назначения наплавленного слоя

 
 

                         

рис. 1. Схема процесса наплавки ленточным электродом под флюсом:

1- источник питания; 2 — ленточный электрод; З — ролики подачи электрода; 4 — мундштук (токоподвод); 5 — флюс; 6 — шлак; 7 — наплавленный металл; 8 — основной металл; 9 — направление наплавки 

          4  Технология наплавки холоднокатаной электродной лентой

     Устойчивость  горения дуги и качество наплавки зависят от многих факторов: качества подготовки поверхности изделия под наплавку, размеров и состава электродной ленты, вылета и скорости подачи электрода, толщины наплавленного слоя и состава флюса, магнитного дутья и др.

      Перед наплавкой поверхность  детали должна быть тщательно  очищена, особенно это важно  при наплавке никеля и его  сплавов. При наплавке на загрязненную  поверхность края валиков получаются  «рваными», а это часто является  причиной образования внутренних  дефектов и непроваров. Небольшие неровности, например вмятины от окалины на поверхности изделия, допускаются, они не влияют на качество наплавки.

      Вылет электрода определяет уровень  предварительного подогрева ленты.  Незначительный вылет приводит  к слабому подогреву ленты и способствует увеличению глубины проплавления. Вылет электрода должен быть больше, чем насыпная высота флюса. Увеличение вылета более 30 мм приводит к уменьшению глубины провара и росту производительности расплавления. Если же вылет электрода чрезмерно велик, то дуга становится неустойчивой и появляется опасность возникновения пористости в наплавленном металле. При этом свободный конец электрода из-за перегрева теряет жесткость, становится мягким и отгибается при наплавке под действием сопротивления флюса. Сварочная ванна может обнажаться и наплавленный металл становится некачественным. Загиб электрода может повлечь за собой обрыв дуги и прекращение процесса наплавки.

      Обычно вылет для всех размеров  и составов лент должен находиться в пределах от 20 до 35 мм, наиболее часто наплавка производится при вылете 25—30 мм.

      Химический состав ленты, определяющий  ее электропроводность, оказывает влияние на глубину проплавления. Ленты из хромоникелевых сплавов имеют большое сопротивление и, при одинаковом с низкоуглеродистой лентой вылете, больше нагреваются и дают меньшее проплавление основного металла при одних и тех же параметрах режима.

      Состав флюса выбирают из соображений  таким образом, чтобы получить  стабильное плавление электрода, свободное удаление шлака, удовлетворительную смачиваемость основного металла наплавленным, минимальный и равномерный провар, удовлетворительное формирование валиков и др.

      При выборе зернистости флюса  учитывают тот факт, что флюс  с более мелким зерном способствует образованию сегрегации, его расход увеличивается, а наплавленный металл обогащается легирующими элементами, содержащимися во флюсе.

      Для выполнения наплавок на  больших токах пригодны не  все флюсы. Трудности наплавки, особенно коррозионно-стойких сплавов, под флюсом 48-ОФ-10 заключаются в набегании шлака перед электродом, в результате чего образуются поры. Весьма существенно это сказывается при наплавке цилиндрических деталей.

      Если флюс выбран правильно,  то при больших токах улучшается плавность перехода от наплавленного валика к основному металлу, а поверхность становится более гладкой.

      Толщина слоя флюса оказывает  влияние на процесс наплавки  и формирование наплавленного  валика, особенно при наплавке  цилиндрических деталей. Слой флюса должен надежно защищать зону наплавки и обеспечивать возможность визуального контроля за процессом наплавки. Случайные вспышки дуги через слой флюса свидетельствуют о достаточной толщине последнего.

      В начале процесса наплавки  толщину слоя флюса устанавливают 30—35 мм, а затем, после опробования режимов, регулируют ее более точно. Слишком тонкий слой флюса может пробиваться дугой, не обеспечивая при этом достаточной защиты сварочной ванны.

      Если слой флюса оказывается  слишком толстым, то без всякой необходимости увеличивается его расход, особенно при небольшой скорости наплавки. Систематический выход газов из зоны сварки, особенно при тяжелом флюсе, затрудняется, он происходит взрывообразно, что приводит к побитости поверхности наплавки. Кроме того, толстая шлаковая корка труднее отделяется от наплавленного металла. При большой толщине флюса губки токоподвода, находящиеся над расплавленным шлаком, засоряются и процесс наплавки может прерваться.

      Образование пор в наплавленном металле частично связано с загрязненностью наплавляемой поверхности и электродной ленты. Чтобы избежать образования пор, поверхность детали подвергают пескоструйной обработке, а ленту очищают или обезжиривают уайт-спиритом механизированным способом, позволяющим одновременно с очисткой производить перемотку ленты.