Технологія вібродугового наплавленя деталей

Відновлення спрацьованих деталей вібродуговою наплавкою має ряд переваг перед іншими методами відновлення. Низька напруга, при якій проходить процес (18...22В) та його змінний характер дозволяє вести наплавлення при малій глибині нагріву деталі, практично без її деформації. Цомуж сприяє охолодження наплавленого слою, який підвернений закалюванню. Суміщаючи процес наплавки та закалюванню дозволяє отримувати слої малої товщини – від 0,5 до 2,5 мм. Все це робить цей спосіб наплавки особливо зручним при відновлені деталей малого діаметру.

Але, поява внутрішніх напружень в наплавленому слої та можливість утворення мікро тріщин в наслідок інтенсивного охолодження призводить до зниження втомної міцності деталі, що обмежує область застосування вібродугової наплавки для деталей працюючих в умовах важких, знакозмінних та ударних навантажень.

За допомогою електромагнітного або механічного вібротора електродний дріт подається до деталі і відводиться від неї з частотою 80...100 разів за секунду. При цьому кінець електрода виконує зворотньо-поступальне переміщення з амплітудою 0,5...3 мм. до електроду та деталі від джерела постійного струму підводиться напруга зворотньої полярності.

Процес перенесення розплавленого електродного металу характеризується циклічним зміненням зварювального струму та напруги. При касанні електрода деталі виникає коротке замикання зварювального ланцюгу. В цей період за рахунок тепла, яка виділяється в місті контакту, виникає перемичка з рідкого металлу.

В наступний період, при відході електрода від деталі, перемичка розривається і утворює дуговий розряд. В період дугового розряду, тривалість якого складає всього 25% часу загального циклу, відбувається плавлення основного й електродного металів і перенос рідкого електродного металу на деталь. По мірі відходу електрода, від деталі дуга розтягується, в результаті чого можливий її обрив. Для усунення можливості обриву дуги і тим самим підвищення стабільності процесу в ланцюг джерела живлення включений індуктивний опір, у якому за період короткого замикання акумулюється частина електричної енергії джерела струму у виді електромагнітного (наведеного) полючи. У період дугового розряду струм у зварювальному ланцюзі падає, а наведене ним електромагнітне поле в індуктивності зникає, завдяки чому виникає електрорушійна сила самоіндукції, що збігає по напрямку з напругою джерела струму.

Рис. 6. Принципова схема вібродугової наплавки:

1 наплавлюєма деталь; 2 електрод; 3 вібруючий мундштук; 4 канал для подачі охолоджуючої рідини; 5 ролики механізму подачи електродного дроту; 6 касета з електродним дротом; 7 вібратор; 8 пружини; 9 насос; 10 фільтр-відстійник; 11 дросель; 12 генератор.

Таким чином, напруга від джерела струму складається з напругою самоіндукції в індуктивному опорі. Крім того, індуктивність зменшує струм короткого замикання, що викликає розбризкування металу.

У період дугового розряду в між електродному проміжку виділяється 80...90% теплової енергії, у той час як у період короткого замикання - 10..20%. Тому розплавлювання електродного дроту й утворення зварювальної ванни відбувається переважно в період дугових розрядів, а попередній період короткого замикання необхідно розглядати як підготовчий процес, енергетично необхідний для наступних дугових розрядів.

Як індуктивний опір можуть бути використані зварювальні дроселі РСТЭ-34 чи РСТЭ-24, а також котушка індуктивності типу тороід. В останньому випадку тороїдальний сердечник виготовляється з маловуглецевого дроту діаметром 0,5...1,0 мм у виді бухти перетину 130…150мм² при зовнішньому діаметрі 360 і внутрішньому 100мм. На тороід намотується 25...28 витків зварювального кабелю перетином не менш 50мм².

Як джерело струму використовуються напівпровідникові перетворювачі ВАГГ-600м, ВСГ чи зварювальні выпрямлячи ВР-300, ВР-600 і інші джерела, що мають малу власну індуктивність і напругу холостого ходу 12...24 В.

Наплавочні голівки розрізняються за способом забезпечення привода коливання електрода, що може бути електромагнітним (голівка УАН2-5, ЦЭС-1) чи механічним (голівка ОКО-1252, КУМА-5м),

Режим наплавлення включає ряд електричних і механічних параметрів, правильне призначення яких визначають якість наплавленого металу.

Амплітуда вібрації електрода встановлюється по наступній залежності:

,мм.

Виходячи з діаметра електродного дроту, визначається також і виліт електрода:

, мм;

де dе - діаметр електродного дроту, мм.

Товщина наплавленого шару залежить від таких параметрів як швидкість наплавлення, швидкість подачі електродного дроту і частоти обертання деталі.

Найбільша швидкість наплавлення, при якій наплавлений шар має гарне формування, може бути визначена з наступної залежності:

де Vп - швидкість подачі електродного дроту,м/хв.

Висота наплавленого шару в залежності від режимів наплавивши знаходиться в межах від 0,8...1,0 до 3...3.5 мм. У ремонтній практиці приходиться вирішувати питання визначення режимів по заданій товщині наплавленого шару: