Термомеханические и механические способы наплавки

Наиболее часто применяемым в сварочном производстве термомеханическим способом наплавки является электроконтактная наплавка. Электроконтактную наплавку проволокой осуществляют на специальной установке, схема которой показана на рис.8.12.

Цилиндрический образец 6 (см. рис. 8.12) зажимается в шпинделе станка и вращается со скоростью сварки. Процесс нагрева во многом аналогичен контактной шовной сварке. Наплавка производится одним наплавляющим роликом. Присадочная проволока подается в зону наплавки и фиксируется с помощью направляющей втулки, жестко закрепленной относительно ролика. Положение каждого витка спиралевидного валика, обеспечивающее перекрытие его с соседним, определяется только скоростью перемещения ролика относительно образующей вращающейся детали. При наплавке очередного витка присадочная проволока вследствие деформации контактирует с ранее наплавленным валиком. Присадочная проволока и участок металла предыдущего витка нагреваются током наплавки и совместно деформируются, в результате чего происходит их соединение совместным деформированием наплавляемого металла и поверхностного слоя металла основы, нагретых в очаге деформации до пластического состояния короткими (0,02 – 0,04 с) импульсами тока 10 – 20 кА. В результате каждого из последовательных электромеханических циклов процесса на поверхности металла основы образуется единичная площадка наплавленного металла, перекрывающая соседние. Деформация наплавляемого металла за цикл составляет 40 – 60 %.

Рис. 8.12. Схема установки электроконтактной наплавки проволокой: а – начальное состояние; б – конечное состояние; 1 – прерыватель тока; 2 – трансформатор; 3 – амортизатор; 4 – наплавляющий ролик; 5 – присадочная проволока; 6 – образец

Регулирование тока наплавки осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации трансформатора 2.

Электроконтактным способом можно наплавлять детали порошком (рис. 8.13). Электроконтактную наплавку применяют для восстановления валов, осей, штоков, барабанов и т.д., деталей, износ которых по диаметру не превышает 1 – 1,5 мм.

Рис.8.13. Схема электроконтактной наплавки порошком

Преимущества электроконтактной наплавки: высокая производительность и низкая энергоемкость процесса наращивания слоя металла в твердой фазе; минимальная зона термического влияния тока на металл вследствие чрезвычайно малой (до тысячных долей секунды) длительности импульсов, формируемых современными прерывателями тока; отсутствие необходимости в защитной среде ввиду кратковременного термического воздействия на присадочный металл.

Недостатки способа: низкая производительность процесса; ограниченная номенклатура наплавляемых деталей.

К механическим способам наплавки относятся наплавка трением и плакирование с использованием энергии взрыва.

Наплавка трением производится путем использования вращающегося присадочного прутка (1500 – 4000 об/мин), который торцом прижимается к наплавляемой поверхности. Металл нагревается, становится пластичным и как бы намазывается на поверхность изделия. Этот способ наплавки пока не нашел широкого промышленного применения.

Наплавка взрывом. Плакирование с использованием энергии взрыва производится по технологии сварки взрывом. Наплавка взрывом применяется как для производства заготовок под последующую прокатку, так и непосредственно для плакирования деталей. Наиболее широко применяется взрывное плакирование пластичными коррозионно-стойкими сталями и сплавами. Применение опор переменной жесткости и особых способов подготовки плакирующих листов позволило использовать энергию взрыва для плакирования малоуглеродистой стали инструментальными сталями Х6Ф1, XI 2, Р65М и др.

Основные достоинства способа: возможность соединения металлов, сварка которых другими способами сложна или невозможна; отсутствие проплавления основного металла; минимальные деформации при сварке.

Основные недостатки способа: необходимость в специальных полигонах; большая длительность подготовительных операций; ограниченность номенклатуры деталей, поддающихся плакированию взрывом.