Автоматическая вибродуговая наплавка

При эксплуатации оборудования неизбежен износ его деталей, которые должны быть заменены при ремонте. Стоимость и сроки ремонта оборудования в значительной степени зависят от организации работ и совершенства технологии ремонтных операций. Значительная часть затрат при ремонте оборудования приходится на запасные части. Поэтому удешевление этой статьи расхода приводит к значительной экономии. Ручная дуговая и газовая наплавка обычно находили широкое применение при восстановлении изношенных деталей, однако трудоемкость этих работ была значительной.

Снижение трудоемкости и повышение качества наплавочных работ может быть достигнуто в результате их автоматизации. Одним из эффективных процессов автоматической дуговой наплавки является вибродуговой способ. Этот способ отличается простотой и поэтому нашел широкое применение на ряде предприятий.

Вибродуговая наплавка представляет собой разновидность автоматической электрической дуговой наплавки металлическим электродом. Деталь при этом вращается в центрах токарного станка, а проволока, используемая для наплавки, подается специальной автоматической головкой. Подача проволоки происходит при ее непрерывной вибрации. В результате этого процесс наплавки сопровождается чередующимися моментами горения дуги и короткого замыкания. Благодаря вибрации электрода наплавляемый металл переносится на деталь мелкими порциями. Это облегчает формирование тонких наплавленных слоев.

Для уменьшения зоны термического влияния и коробления наплавляемых деталей, а также для увеличения твердости наплавляемого слоя, в зону дуги подается охлаждающая жидкость (3—4-процентный водный раствор кальцинированной соды). Эта жидкость одновременно способствует защите расплавленного металла от окисления и азотирования.

Этот способ, кроме снижения трудоемкости наплавочных работ, имеет следующие основные преимущества:

1. Незначительное коробление (деформация) деталей.

2. Небольшая зона термического влияния по сравнению с обычной дуговой или газовой наплавкой.

3. Наплавляемая деталь не требует предварительной особой подготовки поверхности.

4. Получение наплавленного слоя достаточной твердости без применения дополнительной термической обработки.

Для осуществления этого способа необходимо сравнительно несложное оборудование. Установка для вибродуговой наплавки состоит из автоматической головки с пультом управления, токарного станка и сварочного преобразователя.

Основной частью установки является автоматическая головка. На автозаводе используются две конструкции этих головок. Достоинством этой конструкции является ее портативность и малый вес. Проволока подается подающим механизмом ПМ, включающим в себя электродвигатель и редуктор. Скорость подачи проволоки здесь плавно регулируется путем изменения напряжения автотрансформатором ЛАТР-1. Вибрация проволоки осуществляется специальным электромагнитом.

Головка устанавливается на место снятых салазок резцедержателя любого токарного станка, имеющего продольную и поперечную подачи. Основание головки изолировано от корпуса станка текстолитовой прокладкой, толщиной в 10 мм. Токарный станок должен обеспечивать вращение детали со скоростью от 0,5 до 30 об/мин, и иметь продольную подачу суппорта до 3,5 мм на один оборот. Так как большинство токарных станков имеет минимальное число оборотов шпинделя, равное 10—15 об/мин, то для получения нужных по технологическому процессу оборотов устанавливается редуктор, изменяющий число оборотов, с передаточным отношением 1:20 или 1:30.

При этом можно наплавлять детали диаметром от 10 до 400 мм. Питание автоматических головок можно осуществлять от сварочных преобразователей типа СУГ-26, СУГ-2р, ПС-300, ПС-500 и т. п. Для повышения устойчивости процесса, особенно при работе на короткой дуге, необходимо включать параллельно дуге нагрузочное сопротивление (шунт сопротивлением в 0,3—0,6 ома).

Метод вибродуговой наплавки на заводе применяется для восстановления изношенных марок сталей: 40, 45, 40Х, 45Х, 20, 20Х и др. Имеются сведения, что этим способом можно восстанавливать чугунные детали и детали из некоторых марок цветных металлов (в основном бронзы). На заводе восстанавливаются только наружные поверхности тел вращения. При использовании автоматических головок соответствующей конструкции можно наплавлять плоскости и внутренние поверхности тел вращения.

Для наплавки обычно используют проволоку марки П-1 или 65Г диаметром в 1,5—2 мм. При этом наплавленный слой получается закаленным до твердости HRc 39—45. Обрабатывать такую наплавку следует абразивами.

Для получения мягкой наплавки в качестве электродов используется проволока марки СВ08, СВ10 или СВ10ГС. Эти поверхности хорошо обрабатываются резцами и фрезами.

Перед наплавкой деталь должна быть выправлена, а в случае эксцентрического износа обработана так, чтобы биение не превышало 0,3—0,5 мм. Поверхность детали необходимо очищать от загрязнений. Наплавку следует вести послойно. После наплавки каждого слоя следует очищать поверхность детали до металлического блеска щеткой или обрабатывать шлифованием.

Рекомендуется применять режимы наплавки в следующих пределах:

Сила тока.......120—250 а

Напряжение......18—22 в

Скорость подачи электродной проволоки... 14—22 мм/сек

Диаметр электродной проволоки....1,5—2 мм

При соблюдении рациональных технологических режимов наплавленный слой хорошо соединяется с основным металлом. Структура и твердость металла в значительной степени зависят от марки проволоки, количества наплавляемых слоев и интенсивности охлаждения. Величина зоны термического влияния обычно колеблется при незакаленных деталях от 0,6 до 1 мм и при закаленных — от 1,5 до 3 мм.

Наличие остаточных напряжений растяжения в зоне наплавки в сочетании с пониженными пластическими свойствами наплавленного металла, способствует образованию радиальных микротрещин. Эти трещины длиной до 1,5 мм наблюдаются в наплавленном слое и в зоне термического влияния. Они более характерны при наплавке высокоуглеродистой проволокой. Опыт ряда заводов подтверждает, что наличие этих трещин не влияет на срок службы и качество работы наплавленной детали. Однако этот вопрос еще нельзя считать достаточно изученным и процесс вибродуговой наплавки не следует применять для тех деталей, среди которых наблюдаются разрушения вследствие усталостных трещин.

Опыт завода подтверждает, что экономический эффект от применения вибродугового способа наплавки весьма значителен. Основная экономия получается в результате снижения трудоемкости и за счет экономии металла.