Особенности легирования выбранного способа наплавки

Одной из важных отраслей современной сварочной техники является наплавка – нанесение расплавленного металла на поверхность изделия, нагретую до оплавления или до температуры надежного смачивания жидким наплавленным металлом. Наплавленный металл связан с основным металлом весьма прочно и образует одно целое с изделием. Толщина слоя от 0,5 до 10 мм и более. Это один из наиболее распространенных способов повышения износостойкости и восстановления деталей и конструкций.

Наплавка позволяет создавать биметаллические изделия, у которых высокая прочность и низкая стоимость сочетаются с большой долговечностью в условиях эксплуатации. Многократное повторное восстановление изношенных деталей во много раз уменьшает расход металла для изготовления запасных частей оборудования.

Путем наплавки на рабочей поверхности изделия получаем сплав, обладающий комплексом свойств - износостойкостью, кислотоупорностью, жаростойкостью и т.д. Масса наплавленного металла не превышает нескольких процентов от массы изделия. При ремонте восстанавливаются первоначальные размеры и свойства поверхности деталей.

Увеличение стойкости важно, если от нее зависит работа того или иного агрегата, а его замена связана с простоем.

Дуговая наплавка в отличие от сварки развивалась гораздо медленнее. Ручная износостойкая наплавка открытой дугой известна с 20-х годов прошлого столетия, но ее промышленное применение ограничивалось коренными ее недостатками: низкой производительностью, высококвалифицированной рабочей силой, тяжелыми условиями труда, непостоянным качеством наплавленного металла, обилием различных дефектов.

Переход легирующих элементов из стержня и покрытия электрода зависит от свойств элемента (его сродства к кислороду, температуры испарения и др.), от композиции электродного покрытия металла стержня электрода, а также от коэффициента массы покрытия. Варьируя составы электродного стержня, количество и состав покрытия, можно получить множество составов наплавленного металла, легированных различными элементами и, следовательно, обладающими различными свойствами в исходном состоянии после наплавки или после последующей термообработки.

При наплавке покрытыми электродами состав наплавленного металла весьма незначительно зависит от режима наплавки (главным образом усиливается выгорание углерода при значительном увеличении силы сварочного тока и напряжения дуги).

Таким образом, в различных случаях при наплавке необходимо комплексно решать ряд сложных вопросов: выбор материала, обеспечивающего свойства соответствующие условиям эксплуатации; возможность наплавки этого материала непосредственно на основной металл детали или подбор материала для наплавки подслоя; выбор способа и режима наплавки, формы и методов изготовления наплавочных материалов; выбор термического режима для выполнения наплавки (сопутствующий подогрев для исключения хрупких подкаленных зон в металле детали); интенсификации охлаждения наплавляемой детали, когда для детали нежелательно длительное пребывание при высоких температурах; установление необходимости последующей термообработки (общей или местной) для получения необходимых эксплуатационных характеристик.

При наплавке мартенситных и аустенитных сталей на низкоуглеродистые или низколегированные стали возможно образование хрупких прослоек промежуточных составов и возможны хрупкие разрушения, образование трещин, отслаивание слоя от основного металла (при наплавке медных сплавов на ряд сталей). Поэтому применяется усложненная технология наплавки – предварительно наплавляется подслой из другого наплавочного материала, а затем тот материал, который требуется на поверхность наплавляемой детали по условиям ее надежной эксплуатации. Такой подслой ограничивает развитие диффузионных прослоек, обезуглероживание в углеродистой стали и появление карбидной прослойки в более легированной аустенитной стали возле линии сплавления.

В качестве восстановления детали выбираю ручную дуговую наплавку. Используя возможности дуговой наплавки, на поверхности детали можно получить наплавленный слой любой толщины, любого химического состава с разнообразными свойствами.

Легирование происходит с помощью специальных электродов, через толстое покрытие, сердцевину, покрытие порошкового электрода, через легированный стержень.