Восстановление деталей ручной сваркой

При ремонте машин на сварку и наплавку приходится от 40 до 80 % всех восстановленных деталей, из которых доля ручных способов сварки (газовой, дуговой и аргонодуговой) составляет 35…65 %. Такое широкое распространение этих способов обусловлено:

· простотой технологического процесса и применяемого оборудования;

· возможностью восстановления деталей из любых металлов и сплавов;

· высокой производительностью и низкой себестоимостью;

· получением на рабочих поверхностях деталей наращиваемых слоев практически любой толщины и химического состава (антифрикционные, кислотно-стойкие, жаропрочные и т.д.).

Сварку применяют для устранения механических повреждений деталей (пробоин, трещин, обломов), наплавку используют для нанесения на изношенную поверхность детали расплавленного металла в целях восстановления ее размеров и повышения износостойкости.

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

Наплавка является разновидностью сварки и заключается в том, что на поверхность детали наносят слой расплавленного металла, предназначенного для восстановления формы и размеров детали, а также получения требуемых свойств поверхности детали.

Нагрев до температуры плавления материалов, участвующих при сварке и наплавке, приводит к возникновению вредных процессов, которые оказывают негативное влияние на качество восстанавливаемых деталей. К ним относятся металлургические процессы, структурные изменения, образование внутренних напряжений и деформаций в основном металле деталей.

В процессе сварки и наплавки происходит окисление металла, выгорание легирующих элементов, насыщение наплавленного металла азотом и водородом, разбрызгивание металла.

Соединение наплавленного металла с кислородом воздуха является причиной его окисления и выгорания легирующих элементов (углерода, марганца, кремния и др.). Кроме этого, из воздуха в наплавленный металл проникает азот, который является источником снижения его пластичности и повышения предела прочности. Для защиты от этих отрицательных явлений при сварке и наплавке используют электродные обмазки, флюсы, которые при плавлении образуют шлак, предохраняющий возможный контакт металла с окружающей средой. С этой же целью применяют и защитные газы.

Влага, которая всегда содержится в гигроскопичных электродных обмазках и флюсах, является источником насыщения металла водородом, который способствует повышению пористости наплавленного металла и возникновению в нем значительных внутренних напряжений. Исключить воздействие влаги можно тщательной сушкой электродных обмазок и флюсов.

При сварке и наплавке выделяются углекислый и угарный газы, которые бурно расширяются и являются источником разбрызгивания жидкого металла. Эти потери металла можно уменьшить, если использовать электроды с пониженным содержанием углерода, тщательно очищать детали от окислов или вводить в состав электродных обмазок и флюсов вещества, содержащие раскисляющие элементы (марганец, кремний).

Неравномерный нагрев детали в около шовной зоне (зоне термического влияния) приводит к структурным изменениям в основном металле детали. Механические свойства металла в этой зоне снижаются. Размеры зоны термического влияния зависят от химического состава свариваемого металла, способа сварки и ее режима. Размеры зоны термического влияния для газовой сварки составляют 25…30 мм, а при электродуговой сварке – 3…5 мм. Увеличение сварочного тока и мощности сварочной горелки приводит к расширению зоны термического влияния, а скорости сварки – к уменьшению.

Из-за неравномерного (местного) нагрева и структурных превращений, происходящих в зоне термического влияния, возникают внутренние напряжения - деформации в деталях. Они могут быть значительно снижены путем нагрева деталей перед сваркой и медленного охлаждения после сварки, применения специальных приемов сварки и наплавки.

В технологический процесс восстановления деталей сваркой и наплавкой входят следующие операции: подготовка деталей, выполнение сварочных (наплавочных) работ и последующая их обработка. Объем и характер работ, выполняемых при подготовке деталей к сварке, зависит от вида дефекта. Так, при заварке трещин сверлят отверстия диаметром 4…5 мм на концах трещины для предупреждения возможности ее дальнейшего распространения. Затем обрабатывают поверхность трещины шлифовальным кругом с помощью ручной шлифовальной машины. При толщине стенок детали менее 5 мм можно ограничиться только зачисткой кромок трещины. Если толщина стенок детали более 5 мм, то производят V – образную разделку кромок трещины, а при толщине стенок свыше 12 мм – Х – образную разделку. Подготовка изношенных поверхностей деталей к наплавке заключается в их механической обработке и очистке от загрязнений и окислов.

Порядок сварочных и наплавочных работ зависит от выбранного способа сварки (наплавки). Особое внимание при этом должно быть уделено выбору материала электрода и присадочных прутков, так как от этого зависит качество восстановления детали. Большое внимание необходимо уделять выбору средств защиты металла от окисления и определению параметров режима сварки и наплавки.

Обработка деталей после сварки и наплавки сводится к их очистке от шлака, остатков флюса и механической обработке до требуемых размеров.