Электроконтактная приварка металлического материала

Электроконтактная приварка металлического материала получила в результате деятельности коллектива под руководством проф. Поляченко А.В. (ВНИИТУВИД «Ремдеталь», Москва).

Сущность и виды способа.

Сущность электроконтактной приварки металлического материала состоит в закреплении его на поверхности заготовки мощными импульсами тока с приложением давления (рис. 11.3). Материал покрытия может быть в виде ленты, порошка или проволоки.

Рисунок 11.3. Схема электроконтактной приварки ленты:

1 – ролики; 2 – восстанавливаемая деталь; 3 – покрытие; 4 – трансформатор;

5 – контактор; Р – усилие; I – ток

Способ исправляет некоторые недостатки наплавки, которая сопряжена с большим вложением тепла в материал заготовки, что приводит к выгоранию легирующих элементов, возникновению закалочных структур, появлению трещин и трудностям механической обработки. Недостатки наплавки выявляются и в случае восстановления деталей с малыми износами. Минимальная толщина наплавочных покрытий ограничена. Наплавка под слоем флюса, например, обеспечивают толщину покрытия не менее 3 мм, а вибродуговая и в среде защитных газов – не менее 1,5 мм. Таким образом, основная часть наплавленного металла превращается в стружку при механической обработке большинства заготовок. Кроме того, многие виды наплавки связаны с вредными условиями труда.

При электроконтактной приварке металлического материала как материал будущего покрытия, так и материал заготовки расплавляются только в местах их контакта импульсами тока силой 7–30 кА в течение 0,02–0,16 с. Деформирующее усилие равно 1000–1600 Н. Количество выделившегося тепла Q при этом определяют по формуле

Q = kI²Rt, Дж,                                               

где k – коэффициент пропорциональности; I – сила тока, А; R – сопротивление участка цепи, Ом; t – время действия тока, с.

Слой приваривают по всей поверхности детали перекрывающимися точками, которые располагаются по винтовой линии (рис. 11.4). Сварные точки перекрываются как вдоль рядов, так и между ними. Перекрытие точек достигается частотой импульсов тока, пропорциональной частоте вращения детали и скорости продольного перемещения сварочной головки.

 

Рисунок 11.4. Схема приварки металлической ленты к поверхности вала:

а – источник импульсов; б – перекрытие импульсов

 

При электроконтактной приварке материал детали прогревается на малую глубину, что обеспечивает неизменность его химического состава и исключает применение флюсов и защитных газов. Для уменьшения нагрева детали и улучшения условий закалки приваренного слоя в зону приварки подают охлаждающую жидкость. Зона термического влияния не превышает 0,5 мм, а при нанесении второго и последующих слоев покрытия распространяется лишь на толщину первого слоя и не достигает основного металла. Прочность соединения покрытия с восстанавливаемой поверхностью равна 100–250 МПа.

По сравнению с дуговыми способами наплавки электроконтактная приварка металлического слоя с охлаждением рабочей зоны позволяет:

- увеличить производительность наплавки в 2–3 раза;

- сократить расход материалов в 3–4 раза за счет уменьшения потерь на разбрызгивание металла и обеспечения меньшего припуска на механическую обработку;

- уменьшить нагрев и деформацию детали;

- обеспечить закалку слоя непосредственно в процессе приварки;

- достичь высокой прочности соединения

- исключить выгорание легирующих элементов;

- использовать различные сочетания присадочных материалов;

- создать благоприятные санитарно-производственные условия.

Электроконтактная приварка материала является ресурсо- и энергосберегающим технологическим процессом. В качестве материалов покрытий используют проволоку, ленту, порошки и сочетания порошков с лентой. Способ применяют для восстановления наружных и внутренних цилиндрических, а также плоских поверхностей чугунных и стальных деталей.

Материалы и технологии.

Материал в виде проволоки широко применяют при восстановлении резьбы и шеек валов. Ленту применяют при восстановлении шеек валов и поверхностей отверстий в корпусных деталях (например, гильзах и блоках цилиндров), а порошок – при восстановлении шеек валов и конических поверхностей клапанов.

Применяют проволоку диаметром 1,6–2,5 мм сплошного сечения Нп-35, Нп-40, Св-08, Св-06ГС, Св-08Г2С, Нп-30ХГСА, 65Г и порошковую (например, ПП-АН-10). Покрытие из проволоки характеризуется плотной упаковкой и сплавлением ее витков.

Электроконтактная приварка проволоки обеспечивает хорошее соединение покрытие с восстанавливаемой поверхностью, постепенное изменение свойств в зоне перехода между приваренным и основным металлом, наличие зоны сплавления между витками проволоки, проникновение металла последующего валика в предыдущий, что повышает прочность соединение, формирование мелкодисперсной структуры, которая способствует не только увеличению твердости, но и ударной вязкости металла, что уменьшает интенсивность изнашивания.

Диаметр проволоки при восстановлении резьбы выбирают таким образом, чтобы проволока при нагреве и осадке полностью заполнила впадину между витками и обеспечила припуск на механическую обработку. Для этого необходимо, чтобы диаметр проволоки превышал шаг резьбы на 5–10 %. Зависимость между усилием сжатия Q и силой сварочного тока I (А) выражается формулой

, Н.                                      

Приварка проволоки Св-08ГС и 65Г снижает усталостную прочность деталей на 10–25 %.

Режимы приварки проволоки приведены в табл. 11.2. Длительность импульса составляет 0,02–0,04 с, а паузы – 0,06–0,08 с. Скорость приварки – 1,6–2,0 м/мин.