Таблица 3.6. Химический состав и твердость порошков самофлюсующихся сплавов для наплавки

При вы­боре по­рош­ко­вых ма­тери­алов для нап­лавки сле­ду­ет ру­ководс­тво­ваться тре­бова­ни­ями ре­мон­тно­го чер­те­жа и тех­ни­чес­ких ус­ло­вий на вос­ста­нав­ли­ва­емую де­таль. Ча­ще все­го не­об­хо­димый по­рош­ко­вый ма­тери­ал вы­бира­ют с уче­том тре­бу­емой твер­дости по­вер­хнос­ти. При нап­лавке до­пус­ка­ет­ся сме­шива­ние по­рош­ков раз­личных ма­рок для по­луче­ния не­об­хо­димой твер­дости пок­ры­тия, от­ли­ча­ющейся от дан­ных, при­веден­ных в табл. 3.6. Для нап­лавки обыч­но ис­пользу­ют по­рош­ки гра­нуля­ци­ей 40…100 мкм, ко­торые пе­ред упот­ребле­ни­ем су­шат для обез­во­жива­ния при тем­пе­рату­ре 200…300°С и про­се­ива­ют че­рез си­то с но­мером сет­ки 02 по ГОСТ 6613—86.

К вспо­мога­тельным ма­тери­алам при га­зопо­рош­ко­вой нап­лавке от­но­сят по­рош­ки для пред­ва­рительной об­ра­бот­ки по­вер­хнос­ти, ко­торая вклю­ча­ет в се­бя очис­тку в ка­мерах струйной об­ра­бот­ки, где же­лательно при­менять дробь чу­гун­ную или стальную ко­лотую фрак­ци­ей 800 мкм ма­рок ДЧК-08 и ДСК-08 (ГОСТ 11964—81). Воз­душная ма­гис­траль при аб­ра­зив­но-струйной об­ра­бот­ке по­вер­хнос­тей под нап­лавку дол­жна обес­пе­чивать по­дачу сжа­того воз­ду­ха дав­ле­ни­ем 0,4…0,6 МПа при его рас­хо­де до 60 м³/ч.

3.2.3. Аппаратура и оснастка для газопорошковой наплавки

Ос­но­вой конс­трук­ции го­релок для нап­лавки и ап­па­ратов для на­пыле­ния яв­ля­ет­ся ба­зовая схе­ма сва­роч­ной го­рел­ки, ко­торая слу­жит для сме­шива­ния га­за с кис­ло­родом и по­луче­ния га­зово­го пла­мени. Мощ­ность, сос­тав и фор­ма сва­роч­но­го пла­мени за­висят от конс­трук­ции мунд­шту­ков на­конеч­ни­ков го­релок.

Сва­роч­ные го­рел­ки под­разде­ля­ют:

§ по спо­собу по­дачи го­рюче­го га­за и кис­ло­рода в сме­сительную ка­меру — на ин­жектор­ные и бе­зын­жектор­ные;

§ ро­ду при­меня­емо­го го­рюче­го га­за — на аце­тиле­новые и для га­зов-за­мени­телей;

§ наз­на­чению — на уни­вер­сальные (свар­ка, нап­лавка) и спе­ци­али­зиро­ван­ные (вы­пол­не­ние од­ной опе­рации);

§ фор­ме пла­мени — на од­нопла­мен­ные и мно­гоп­ла­мен­ные;

§ мощ­ности пла­мени — на мик­ро­мощ­ные (до 60 л/ч), ма­лой (до 700 л/ч), сред­ней (до 2500 л/ч) и большой мощ­ности (до 7000 л/ч);

§ спо­собу при­мене­ния — на руч­ные и ма­шин­ные.

Го­рел­ки для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки, вы­пол­ненные на ба­зе сва­роч­ных го­релок, от­ли­ча­ют­ся от обыч­ных го­релок прин­ци­пом ра­боты и конс­трук­ци­ей: в го­рел­ках для на­плав­ки пре­дус­мотрен пи­татель (бун­кер) с по­рош­ко­вым ма­тери­алом.

Ос­новная труд­ность при конс­тру­иро­вании го­релок — обес­пе­чение раз­ре­жения ка­нала по­рош­ко­вого бун­ке­ра: су­щес­тву­ет воз­можность об­ратно­го уда­ра пла­мени в бун­кер.

Для ком­плексной ре­али­зации тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са вос­ста­нов­ле­ния де­талей ма­шин га­зоп­ла­мен­ным на­несе­ни­ем по­рош­ко­вых ма­тери­алов раз­ра­бота­ны спе­ци­али­зиро­ван­ные ус­та­нов­ки и пос­ты.

Пост для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки се­рии 01.05-148 «Рем­де­таль» сос­то­ит из сто­ла свар­щи­ка, ос­нас­тки для нап­лавки де­талей ти­па «вал», го­релок мар­ки ГН-2 для ра­боты на аце­тиле­не и для ра­боты на про­пане.

При­мер­ный сос­тав обо­рудо­вания и ос­нас­тки для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки при­веден в табл. 3.7.

Таблица 3.7. Оборудование и оснастка для газопорошковой наплавки
№ п/п	На­име­нова­ние обо­рудо­вания	Ко­личес­тво (дли­на)
1	Стол свар­щи­ка мо­дели С10020	1
2	Го­рел­ка нап­ла­воч­ная ти­па ГН-2	2
3	Бал­лон кис­ло­род­ный	1
4	Бал­лон аце­тиле­новый или про­пано­вый	1
5	Шлан­ги кис­ло­род­ные	15 м
6	Шлан­ги аце­тиле­новые или про­пано­вые	15 м
7	Прис­по­соб­ле­ние для нап­лавки	1
8	Под­став­ка под бал­ло­ны	1
9	Ре­дук­тор кис­ло­род­ный	1
10	Ре­дук­тор аце­тиле­новый или про­пано­вый	1

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки пос­та для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки
се­рии 01.05-148 «Рем­де­таль»

• Дав­ле­ние га­за, МПа (не бо­лее): 
•  про­пана0,02
•  аце­тиле­на0,07
•  кис­ло­рода0,5

• Рас­ход: 
•  про­пана, м³0,10…0,15
•  аце­тиле­на, м³0,30…0,45
•  кис­ло­рода, м³0,35…0,60
•  по­рош­ка, кг/ч2

• Рас­сто­яние меж­ду го­рел­кой и по­вер­хностью, мм: 
•  пе­ред на­несе­ни­ем пок­ры­тия15…25
•  при оп­лавле­нии6…8
• За­нима­емая пос­том пло­щадь, м²15

Го­рел­ки для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки ма­рок ГН-1, ГН-2 и ГН-3 обес­пе­чива­ют по­дачу ра­бочих га­зов и по­рош­ка с по­мощью сис­те­мы ин­жекто­ров для аце­тиле­но-кис­ло­род­ной сме­си.

Ус­тройство ти­повой го­рел­ки мар­ки ГН-2, раз­ра­ботан­ной «ВНИИ Ав­то­ген­маш», по­каза­но на рис. 3.8.

Рис. 3.8.Устройство горелки марки ГН-2 для газопорошковой наплавки:
1 — наконечник; 2 — бункер для порошка; 3 — рычаг подачи порошка; 4 — ствол-рукоятка; 5 и 6 — штуцеры для подачи соответственно кислорода и горючего газа; 7 — регулировочный вентиль; 8 — переходник с узлом для подачи порошка; 9 — мундштук

Для всех спо­собов га­зоп­ла­мен­но­го вос­ста­нов­ле­ния при­меня­ют­ся по­рош­ки с гра­нуло­мет­ри­чес­ким сос­та­вом в пре­делах 40…100 мкм.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки го­релок для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки

 

Го­рел­ка мар­ки ГН-2 — го­рел­ка сред­ней мощ­ности, пред­назна­чена для руч­ной га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки са­моф­лю­су­ющи­мися спла­вами де­талей мас­сой до 5 кг в це­лях их вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния.

Го­рел­ка мар­ки ГН-3 — го­рел­ка большой мощ­ности, пред­назна­чена для вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния круп­но­габа­рит­ных де­талей нап­лавкой аце­тиле­ново-кис­ло­род­ным пла­менем са­моф­лю­су­ющих­ся ма­тери­алов.

Го­рел­ка мар­ки ГН-4 — пред­назна­чена для руч­ной и ме­хани­зиро­ван­ной нап­лавки де­талей ци­лин­дри­чес­кой фор­мы ме­тодом по­вер­хностно­го на­пыле­ния и пос­ле­ду­юще­го оп­лавле­ния по­рош­ко­вых са­моф­лю­су­ющих­ся спла­вов.

Конс­трук­тивное ус­тройство го­релок пе­речис­ленных ма­рок иден­тично; все они ин­жекци­он­но­го ти­па, т.е. ра­бота­ют по прин­ци­пу вса­сыва­ния го­рючих га­зов за счет раз­ре­жения в ка­нале ство­ла.

Го­рел­ка сос­то­ит (см. рис. 3.8) из ство­ла-ру­ко­ят­ки, пе­реход­ни­ка с уз­лом для по­дачи по­рош­ка, на­конеч­ни­ка, вен­ти­лей кис­ло­рода и го­рюче­го га­за. К ство­лу на­кид­ной гайкой при­со­еди­ня­ет­ся пе­реход­ник с уз­лом по­дачи по­рош­ка. В пе­реход­ни­ке ус­та­нов­лен ин­жектор пер­вой сту­пени. Ме­ханизм по­дачи по­рош­ка вклю­ча­ет в се­бя бун­кер и ры­чаж­ный ме­ханизм, обес­пе­чива­ющий пуск и прек­ра­щение по­дачи по­рош­ка. На­конеч­ник сос­то­ит из сме­сительной ка­меры с ин­жекто­ром вто­рой сту­пени, труб­ки и мунд­шту­ка.

Прин­цип ра­боты го­релок. Кис­ло­род от бал­ло­на с ре­дук­то­ром по ре­зинот­ка­нево­му ру­каву и го­рючий газ че­рез со­от­ветс­тву­ющие шту­церы пос­ту­па­ют к ре­гули­ровоч­но­му вен­ти­лю. Да­лее кис­ло­род пос­ту­па­ет в ин­жектор пер­вой сту­пени, рас­по­ложен­ный в ка­нале пе­реход­ни­ка, где соз­да­ет­ся раз­ре­жение, ко­торое спо­собс­тву­ет при от­кры­том ка­нале до­зато­ра вса­сыва­нию по­рош­ка из бун­ке­ра. Кис­ло­род­но-по­рош­ко­вая смесь пос­ту­па­ет в ин­жектор вто­рой сту­пени и да­лее в сме­сительную ка­меру на­конеч­ни­ка. Соз­да­ва­емое раз­ре­жение в ка­налах го­рел­ки дос­та­точ­но для вса­сыва­ния го­рюче­го га­за в объеме, рав­ном или нес­колько большим объема по­дава­емо­го кис­ло­рода.

3.2.4. Технология газопорошковой наплавки. Контроль качества

Пе­ред на­чалом ра­боты не­об­хо­димо убе­диться в ис­прав­ности го­рел­ки. Для это­го пе­ред при­со­еди­нени­ем аце­тиле­ново­го ру­кава при от­кры­том вен­ти­ле кис­ло­рода и аце­тиле­на про­веря­ют на­личие раз­ре­жения (под­со­са) в аце­тиле­новых ка­налах ство­ла и ка­нале бун­ке­ра для по­рош­ка при на­жатом ры­чаге по­дачи по­рош­ка. Убе­див­шись в ис­прав­ности го­рел­ки, под­со­еди­ня­ют аце­тиле­новый ру­кав и за­жига­ют го­рел­ку, пред­ва­рительно от­крыв на ¹/₄ обо­рота вен­тиль кис­ло­рода и на один обо­рот вен­тиль го­рюче­го га­за. За­тем ре­гули­ру­ют пла­мя по мощ­ности и сос­та­ву. Мощ­ность пла­мени за­висит от дав­ле­ния ра­бочих га­зов.

По сос­та­ву пла­мя мо­жет быть нор­мальным, на­уг­ле­рожи­ва­ющим или окис­ли­тельным, что оп­ре­деля­ет­ся ко­эф­фи­ци­ен­том со­от­но­шения га­зов β:

β = V _к / V _г

где V _к — объем (рас­ход) кис­ло­рода, л (м³/ч); V _г — объем (рас­ход) го­рюче­го га­за, л (м³/ч).

Для аце­тиле­но-кис­ло­род­но­го пла­мени: нор­мальное β = 1,1…1,2, на­уг­ле­рожи­ва­ющее (вос­ста­нови­тельное) β ≤ 1,0 и окис­ли­тельное β > 1,3.

Для про­пано-кис­ло­род­но­го пла­мени: нор­мальное β — 3,5…4,5, на­уг­ле­рожи­ва­ющее (вос­ста­нови­тельное) β ≤ 2,1 и окис­ли­тельное β > 5,5.

В на­чале про­цес­са ус­та­нав­ли­ва­ют нор­мальное пла­мя, за­пол­ня­ют по­рош­ком бун­кер на ²/₃ объема и на­чина­ют нап­лавку, про­верив на­жати­ем на ры­чаг по внеш­не­му ви­ду пла­мени (пла­мя ста­новит­ся бо­лее яр­кое) по­дачу по­рош­ка.

Де­тали, под­ле­жащие вос­ста­нов­ле­нию, дол­жны быть про­мыты в го­рячем (тем­пе­рату­ра — 85…90°С) рас­тво­ре мо­ющих средств ма­рок МЛ-51, МС-5, «Ла­бомид-101» и др.

Нап­лавля­емые по­вер­хнос­ти дол­жны быть за­чище­ны до ме­тал­ли­чес­ко­го блес­ка аб­ра­зив­ным кру­гом, наж­дачной бу­магой или аб­ра­зив­ной крош­кой в пес­кос­труйной ка­мере. Близ­ле­жащие по­вер­хнос­ти, не под­ле­жащие нап­лавке, за­щища­ют эк­ра­нами, спе­ци­альной пас­той или ас­бесто­выми ма­тери­ала­ми.

Под­го­тов­ленные к нап­лавке по­вер­хнос­ти де­талей мас­сой до 2 кг (ко­ромыс­ла, тол­ка­тели, от­жимные лап­ки, вил­ки ко­робок пе­редач и др.), име­ющие не­большие ло­кальные из­но­сы, ра­зог­ре­ва­ют до тем­пе­рату­ры «от­по­тева­ния» (без рас­плав­ле­ния) ос­новно­го ме­тал­ла. Нап­лавку ве­дут пе­ри­оди­чес­ки по­давая в нап­ла­воч­ную ван­ну не­об­хо­димое ко­личес­тво по­рош­ка. Тол­щи­ну нап­лавля­емо­го слоя оп­ре­деля­ют с уче­том из­но­са де­тали и при­пус­ка на ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку. За один про­ход ре­комен­ду­ет­ся нап­лавлять слой тол­щи­ной не бо­лее 2 мм. Ес­ли не­об­хо­димо по­лучить большую тол­щи­ну пок­ры­тия, цикл пов­то­ря­ют.

При нап­лавке по­вер­хнос­тей круп­но­габа­рит­ных де­талей (тор­мозные шки­вы, рас­пре­дели­тельные ва­лы, дис­ки сцеп­ле­ния, ра­бочие ор­га­ны поч­во­об­ра­баты­ва­ющих ма­шин, ло­пат­ки на­сосов и др.) для уменьше­ния де­фор­ма­ций и воз­можнос­ти по­яв­ле­ния тре­щин от ло­кально­го наг­ре­ва их пред­ва­рительно наг­ре­ва­ют в пе­чах или го­рел­кой до тем­пе­рату­ры 350…380°С. Нап­лавку же­лательно вес­ти учас­тка­ми враз­брос. Так, нап­ри­мер, у ку­лач­ков рас­пре­дели­тельных ва­лов, в том чис­ле и чу­гун­ных, ре­комен­ду­ет­ся нап­лавлять ди­амет­рально про­тиво­полож­ные по­вер­хнос­ти от вер­ши­ны к за­тыло­ван­ной час­ти, на­чиная с крайних ку­лач­ков до се­реди­ны. В лю­бом слу­чае для сни­жения де­фор­ма­ций нап­лавку слож­ных де­талей сле­ду­ет вес­ти та­ким об­ра­зом, что­бы «теп­ло­вая ось» про­ходи­ла че­рез центр тя­жес­ти де­тали.

Для сни­жения воз­можнос­ти окис­ле­ния по­вер­хнос­ти и уменьше­ния глу­бины проп­лавле­ния ос­новно­го ме­тал­ла нап­лавку де­талей ре­комен­ду­ет­ся про­водить на­уг­ле­рожи­ва­ющим пла­менем при сле­ду­ющем ре­жиме:

§ дав­ле­ние га­зов, МПа:

§ кис­ло­рода — 0,5…0,6;

§ про­пана — 0,02…0,04;

§ аце­тиле­на — 0,01…0,05;

§ рас­сто­яние до нап­лавля­емой по­вер­хнос­ти, мм, — 20…50.

Пос­ле нап­лавки стальные де­тали ох­лажда­ют на воз­ду­хе, а чу­гун­ные де­тали и де­тали слож­ной кон­фи­гура­ции — в спе­ци­альных тер­мо­сах.

При про­веде­нии нап­ла­воч­ных ра­бот мо­гут воз­никнуть не­ис­прав­ности и де­фек­ты, ме­тоды ус­тра­нения ко­торых ука­заны в табл. 3.8.

Таблица 3.8. Неисправности и дефекты газопорошковой наплавки, методы их устранения
Не­ис­прав­ности, де­фек­ты	Ме­тоды ус­тра­нения
Утеч­ка га­зов че­рез сальни­ковые уп­лотне­ния и шту­церы	Под­тя­нуть сальни­ковые гайки и шту­церы. За­менить ре­зино­вые прок­ладки
Нет раз­ре­жения в аце­тиле­новом ка­нале	Про­чис­тить ин­жектор пер­вой сту­пени «кис­ло­род—по­рошок». Вы­вер­нуть его на 1/4 обо­рота
Неп­ра­вильная фор­ма яд­ра пла­мени	Про­чис­тить вы­ход­ной ка­нал мунд­шту­ка
Нет по­дачи по­рош­ка	На­жать на ры­чаг (пред­ва­рительно сняв ба­чок), пе­рек­рыть от­вер­стие мунд­шту­ка и про­дуть ка­налы кис­ло­родом. За­менить ре­зино­вую втул­ку. Вы­вер­нуть ре­гули­ровоч­ный винт
Большая по­рис­тость пок­ры­тий из-за на­личия ржав­чи­ны на по­вер­хнос­ти или пе­рег­ре­ва де­тали	Уда­лить нап­лавлен­ный слой, тща­тельно за­чис­тить по­вер­хность и пов­то­рить нап­лавку
Нес­плош­ность пок­ры­тия (пок­ры­тие сос­то­ит из от­дельных круп­ных нес­плав­ля­ющих­ся ка­пель из-за пе­рег­ре­ва де­тали при ма­лой по­даче по­рош­ка)	Уда­лить пок­ры­тие, ох­ла­дить де­таль и пов­то­рить нап­лавку
Об­ратный удар пла­мени из-за из­но­са ка­нала ин­жекто­ра вто­рой сту­пени	За­менить ин­жектор

Об­ра­бот­ка нап­лавлен­ных пок­ры­тий. Са­моф­лю­су­ющи­еся спла­вы от­но­сят­ся к чис­лу труд­но­об­ра­баты­ва­емых ма­тери­алов, по­это­му об­ра­бот­ку пок­ры­тий из этих спла­вов ре­комен­ду­ет­ся про­водить лез­вийным инс­тру­мен­том при твер­дости пок­ры­тий до 40 НRС_э и шли­фова­ни­ем при твер­дости бо­лее 40 НRС_э. При лез­вийной об­ра­бот­ке на­ибо­лее эф­фектив­ны и стойки к из­на­шива­нию рез­цы с плас­ти­нами из спла­вов ма­рок ВК-3 и ВК-4, а так­же ме­тал­ло­кера­мичес­кие — гек­са­нит и эльбор-Р. Об­ра­бот­ку пок­ры­тий про­водят в две ста­дии:

§ ста­дия 1 — чер­но­вая: твер­ды­ми спла­вами ВК3, ВК4 или гек­са­нитом;

§ ста­дия 2 — чис­то­вая: гек­са­нитом, эльбо­ром-Р или шли­фовальны­ми кру­гами.

Оп­ти­мальные ре­жимы то­кар­ной об­ра­бот­ки нап­лавлен­ных по­вер­хнос­тей

Показатели	Стадии обработки
	Черновая	Чистовая
Скорость резания, м/с	0,3…0,4	0,4…0,5
Скорость подачи, мм/об	0,15…0,20	0,10...0,15
Глубина резания, мм	0,3…0,4	0,15…0,20

 

 

Ме­тоды кон­тро­ля ка­чес­тва. Кон­троль де­талей на на­личие тре­щин, ра­ковин, пор, от­сло­ений и шла­ковых вклю­чений осу­щест­вля­ет­ся с по­мощью лу­пы че­тырех­крат­но­го уве­личе­ния.

Из­ме­рительный кон­троль осу­щест­вля­ет­ся с по­мощью штан­генцир­ку­ля и мик­ро­мет­ра.

Кон­троль по­рош­ка на твер­дость и мик­ротвер­дость про­из­во­дит­ся на об­разце с на­плав­ленным сло­ем на при­борах Рок­велла или Вик­керса.

Тем­пе­рату­ра нап­лавля­емой по­вер­хнос­ти кон­тро­лиру­ет­ся тер­мо­каран­да­шами.

Контрольные вопросы

1. Для ка­ких це­лей на­ибо­лее эф­фектив­на руч­ная ду­говая нап­лавка?

2. Ка­ковы осо­бен­ности руч­ной ду­говой нап­лавки неп­ла­вящим­ся элек­тро­дом?

3. Ка­кие по­рош­ко­об­разные нап­ла­воч­ные ма­тери­алы ис­пользу­ют­ся при руч­ной ду­говой нап­лавке?

4. Ка­ковы ре­жимы нап­лавки угольным элек­тро­дом?

5. На­зови­те осо­бен­ности руч­ной ду­говой нап­лавки пла­вящим­ся элек­тро­дом.

6. Ука­жите ос­новные па­рамет­ры ре­жимов руч­ной ду­говой нап­лавки в ниж­нем по­ложе­нии.

7. Ка­кие ис­точни­ки то­ка ис­пользу­ют­ся для руч­ной ду­говой нап­лавки?

8. Для че­го пред­назна­чены сва­роч­ные вып­ря­мите­ли?

9. Ка­ковы осо­бен­ности га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?

10. В ка­кой пос­ле­дова­тельнос­ти ре­комен­ду­ет­ся вы­пол­нять нап­лавку на­пыле­ни­ем с од­новре­мен­ным оп­лавле­ни­ем?

11. Ка­кие ма­тери­алы ис­пользу­ют­ся для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?

12. Опи­шите ус­тройство го­рел­ки для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки.

13. Что вхо­дит в сос­тав пос­та для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?

14. Опи­шите тех­но­логию га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки.

15. Как про­из­во­дит­ся ме­хани­чес­кая об­ра­бот­ка по­вер­хнос­тей, нап­лавлен­ных га­зопо­рош­ко­вым спо­собом?

16. Ка­кие ме­тоды при­меня­ют­ся для кон­тро­ля ка­чес­тва га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?