Таблица 4.9. Режимы контактной приварки стальной проволоки

Очень пер­спек­тивны­ми яв­ля­ют­ся про­цес­сы при­вар­ки к из­но­шен­ной по­вер­хнос­ти по­рош­ко­вых твер­дых спла­вов для уве­личе­ния из­но­сос­тойкос­ти вос­ста­нов­ленных де­талей. Эти про­цес­сы мож­но осу­щест­влять дву­мя спо­соба­ми.

При од­ном спо­собе по­рош­ко­вый ма­тери­ала (или их смесь) по­да­ет­ся са­моте­ком из спе­ци­ально­го бун­ке­ра не­пос­редс­твен­но на де­таль или на ро­лико­вый элек­трод и тут же при­вари­ва­ет­ся им­пульса­ми то­ка. При дру­гом спо­собе по­рош­ко­вый твер­дый сплав, осо­бен­но спла­вы на ос­но­ве ту­гоп­лавких со­еди­нений, пред­ва­рительно за­креп­ля­ют тон­ким сло­ем клея на стальной лен­те или де­тали. За­тем лен­ту при­вари­ва­ют к де­тали та­ким об­ра­зом, что­бы не­рас­пла­вив­ши­еся час­ти­цы зер­нисто­го твер­до­го спла­ва ока­зались как бы впа­ян­ны­ми в те­ло де­тали и лен­ты. При этом на по­вер­хнос­ти де­тали об­ра­зу­ет­ся спе­цифи­чес­кий ар­ми­рован­ный уп­рочнен­ный слой, име­ющий, как по­каза­ли ис­сле­дова­ния, весьма вы­сокую из­но­сос­тойкость. Ар­ми­рова­ние по­вер­хнос­ти де­талей ме­тал­ло­кера­мичес­ки­ми твер­ды­ми спла­вами и зер­нисты­ми ма­тери­ала­ми на ос­но­ве ту­гоп­лавких со­еди­нений уве­личи­ва­ет из­но­сос­тойкость в нес­колько раз по срав­не­нию с за­кален­ной сталью.

Пре­иму­щес­твом вто­рого спо­соба при­вар­ки по­рош­ка с лен­той по срав­не­нию с пер­вым спо­собом яв­ля­ет­ся ох­лажде­ние де­тали жид­костью в про­цес­се при­вар­ки слоя, это поз­во­ля­ет ис­клю­чить де­фор­ма­ции де­талей и уменьшить тол­щи­ну слоя и при­пуск на его пос­ле­ду­ющую об­ра­бот­ку, что име­ет важ­ное зна­чение, ес­ли учесть вы­сокую сто­имость твер­дых спла­вов и тру­до­ем­кость их об­ра­бот­ки.

При ис­пользо­вании раз­личных твер­дых спла­вов для вос­ста­нов­ле­ния де­талей, из­го­тов­ленных из за­кален­ной ста­ли мар­ки 45 и ра­бота­ющих в ус­ло­ви­ях пре­вали­ру­юще­го аб­ра­зив­но­го из­на­шива­ния, ори­ен­ти­ровоч­ное уве­личе­ние сро­ка служ­бы сос­та­вит:

§ спла­ва сор­майт — 1,5…2,5 го­да;

§ спла­ва мар­ки ПГХН80СР2 — 2…4 го­да;

§ спла­ва мар­ки КБХ — 2,5…5,0 лет;

§ ме­тал­ло­кера­мичес­ких твер­дых спла­вов — 6…20 лет.

При­вар­ку по­рош­ко­вых ма­тери­алов ве­дут ро­лика­ми с внут­ренним ох­лажде­ни­ем. При вос­ста­нов­ле­нии ше­ек де­талей, уда­лен­ных от пат­ро­на стан­ка по схе­ме при­вар­ки од­ним ро­ликом, а так­же в слу­чае зна­чительно­го наг­ре­ва де­тали соп­ро­тив­ле­ние воз­раста­ет, по­это­му для ка­чес­твен­ной при­вар­ки не­об­хо­димо уве­личи­вать сва­роч­ный ток на 20…30%.

Ши­рокое при­мене­ние твер­дых спла­вов всех ви­дов для вос­ста­нов­ле­ния де­талей яв­ля­ет­ся эф­фектив­ным нап­равле­ни­ем уве­личе­ния сро­ка служ­бы быс­тро­из­на­шива­емых де­талей и по­выше­ния ре­сур­са от­ре­мон­ти­рован­ных ма­шин.

Вос­ста­нов­ле­ние от­вер­стий в круп­ных де­талях, в пер­вую оче­редь из­го­тов­ленных из чу­гуна, име­ет ряд осо­бен­ностей. Об­ра­бот­ка от­вер­стий в чу­гун­ных де­талях осу­щест­вля­ет­ся обыч­но на рас­точных стан­ках ре­зани­ем. Что­бы об­легчить об­ра­бот­ку при­варен­но­го слоя ре­зани­ем, под­ле­жащие вос­ста­нов­ле­нию от­вер­стия пред­ва­рительно рас­та­чива­ют при­мер­но на 1 мм. За­тем при­вари­ва­ют лен­ту из ука­зан­ных ма­рок ста­ли на ре­жимах, обес­пе­чива­ющих ми­нимальное проп­лавле­ние, что­бы ис­клю­чить вы­ход жид­ко­го чу­гуна че­рез тре­щины и дру­гие де­фек­ты. Жид­кий чу­гун, вы­ходя на по­вер­хность и быс­тро ох­лажда­ясь от соп­ри­кос­но­вения с мед­ным ро­ликом, «от­бе­лива­ет­ся». Слой с та­кими вклю­чени­ями об­ра­ботать ре­зани­ем не­лег­ко, да­же при­меняя инс­тру­мент из сов­ре­мен­ных ре­жущих ма­тери­алов — эльбо­ра и гек­са­нита. Та­ким об­ра­зом, «утап­ли­вая» зо­ну сплав­ле­ния и при­меняя срав­ни­тельно тол­стую лен­ту, уда­ет­ся по­лучить при­варен­ный слой, под­да­ющийся об­ра­бот­ке ре­жущим инс­тру­мен­том.

При­мер­ные па­рамет­ры ре­жима при­вар­ки тол­стой лен­ты из низ­ко­уг­ле­родис­той ста­ли к мас­сивным чу­гун­ным де­талям сле­ду­ющие:

§ дав­ле­ние на элек­тро­ды — 2000…2500 Па;

§ си­ла то­ка — 7…9 кА;

§ дли­тельность сва­роч­ных им­пульсов — 0,15…0,25 с;

§ дли­тельность па­уз меж­ду сва­роч­ны­ми им­пульса­ми — 0,04…0,06 с;

§ ско­рость свар­ки — 0,5…1,0 м/мин;

§ ши­рина ро­лико­вых элек­тро­дов — 8…10 мм;

§ ма­тери­ал элек­тро­дов — брон­за мар­ки НБТ. Сле­ду­ет из­бе­гать по­пада­ния большо­го ко­личес­тва жид­кости в зо­ну кон­такта ро­лико­вого элек­тро­да с де­талью.

Уточ­не­ние па­рамет­ров ре­жима при­вар­ки лен­ты к чу­гун­ным де­талям осу­щест­вля­ет­ся по внеш­не­му ви­ду, а так­же пу­тем от­ры­ва лен­ты: при ка­чес­твен­ной при­вар­ке раз­ру­шение со­еди­нения про­ис­хо­дит с вы­рывом ме­тал­ла из чу­гуна.

Во всех слу­ча­ях, ког­да име­ет­ся воз­можность уда­лять весь при­пуск шли­фова­ни­ем или хо­нин­го­вани­ем, це­лесо­об­разно при­менять бо­лее тон­кую лен­ту (тол­щи­на — 0,3…0,6 мм) из ста­ли мар­ки 50 и др., что поз­во­лит сни­зить тру­до­ем­кость пред­ва­рительно­го рас­та­чива­ния де­тали, уменьшить рас­ход лен­ты и обес­пе­чить уве­личе­ние сро­ка служ­бы вос­ста­нов­ленных де­талей бла­года­ря за­кал­ке на­варен­но­го слоя.

Кон­так­тная при­вар­ка да­же низ­ко­уг­ле­родис­тых ста­лей ве­дет к су­щес­твен­но­му уве­личе­нию их твер­дости в ре­зульта­те быс­тро­го наг­ре­ва, быс­тро­го ох­лажде­ния и од­новре­мен­но­го уп­лотне­ния слоя ро­лика­ми. Слой низ­ко­уг­ле­родис­той ста­ли ма­рок 08кп и 20 мо­жет быть об­ра­ботан ре­жущим инс­тру­мен­том; лен­та из ста­ли, со­дер­жа­щей большое ко­личес­тво уг­ле­рода, под­да­ет­ся об­ра­бот­ке только шли­фовани­ем.

4.5.2. Оборудование для электроконтактной приварки металлического слоя

Ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-05 «Рем­де­таль». Дан­ная ус­та­нов­ка пред­назна­чена для вос­ста­нов­ле­ния резьбо­вых учас­тков ва­лов ма­лого диамет­ра и мо­жет быть ис­пользо­вана для вос­ста­нов­ле­ния из­но­шен­ных по­вер­хнос­тей де­талей ти­па вал при­вар­кой про­воло­ки.

Ус­та­нов­ка сос­то­ит из сле­ду­ющих ос­новных уз­лов:

§ при­вод по­дач;

§ вра­щатель;

§ сва­роч­ная го­лов­ка;

§ то­косъем­ник;

§ пнев­мо­пиноль;

§ пульт уп­равле­ния;

§ пре­рыва­тель;

§ сис­те­мы ох­лажде­ния и пнев­мо­элек­тро­обес­пе­чения;

§ блок ре­гули­рова­ния.

Резьбу вос­ста­нав­ли­ва­ют пу­тем за­пол­не­ния впа­дин меж­ду вит­ка­ми при­садоч­ной про­воло­кой, наг­ре­ва­емой сва­роч­ным то­ком, при од­новре­мен­ном при­ложе­нии к ней дав­ле­ния че­рез элек­трод.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ус­та­нов­ки для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-05 «Рем­де­таль»

• Тип ус­та­нов­киСта­ци­онар­ный

• Пи­та­ющая сеть при­вода: 
•  нап­ря­жение, В220
•  час­то­та, Гц50

• Пи­та­ющая сеть тран­сфор­ма­тора: 
•  чис­ло фаз3
•  нап­ря­жение, В380
•  час­то­та, Гц50
• Ди­аметр вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали, мм10…100
• Тол­щи­на нап­лавля­емо­го слоя, мм0,15…0,50

• Мак­си­мальная про­из­во­дительность, см²/мин: 
•  для глад­ких ци­лин­дри­чес­ких по­вер­хнос­тей40
•  для резьбо­вых по­вер­хнос­тей15
• Шаг нап­лавля­емой резьбы, ммДо 2
• Рас­сто­яние меж­ду цен­тра­ми, мм800
• Уси­лие при­жатия сва­роч­ных ро­ликов, Н700…2500
• Мак­си­мальная пот­ребля­емая мощ­ность, кВтНе бо­лее 30,3

• Га­барит­ные раз­ме­ры, мм: 
•  дли­на2340
•  ши­рина1020
•  вы­сота1430
• Мас­са, кг900

 

Ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-06 «Рем­де­таль». Дан­ная ус­та­нов­ка пред­назна­чена для кон­так­тной при­вар­ки при­садоч­ных ма­тери­алов к внут­ренним по­вер­хнос­тям гильз ци­лин­дров ав­то­мобильных и трак­торных дви­гате­лей.

Ус­та­нов­ка сос­то­ит из сле­ду­ющих ос­новных уз­лов:

§ при­вод по­дач;

§ вра­щатель;

§ хо­довой винт;

§ план­шайба;

§ нап­равля­ющая сва­роч­ной го­лов­ки;

§ пульт уп­равле­ния;

§ те­леж­ка;

§ стойка;

§ пре­рыва­тель;

§ элек­трош­каф.

При­вар­ка слоя осу­щест­вля­ет­ся при им­пульсном то­ке оп­ре­делен­ной дли­тельнос­ти и си­лы. Дли­тельность про­хож­де­ния сва­роч­но­го то­ка ре­гули­ру­ют пре­рыва­телем.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ус­та­нов­ки для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-06 «Рем­де­таль»

• Тип ус­та­нов­киСта­ци­онар­ный

• Пи­та­ющая сеть при­вода: 
•  нап­ря­жение, В220
•  час­то­та, Гц50

• Пи­та­ющая сеть тран­сфор­ма­тора: 
•  чис­ло фаз3
•  нап­ря­жение, В380
•  час­то­та, Гц50
• Тол­щи­на нап­лавля­емо­го слоя, мм0,15…1,50
• Ди­аметр вос­ста­нав­ли­ва­емо­го от­вер­стия, мм80…140
• Мак­си­мальная дли­на по­вер­хнос­ти вос­ста­нав­ли­ва­емо­го от­вер­стия, мм300
• Мак­си­мальная про­из­во­дительность, м²/минНе ме­нее 60
• Ско­рость ра­боче­го пе­реме­щения сва­роч­ной го­лов­ки, м/с0,00075…0,00750
• Уси­лие при­жатия сва­роч­ных ро­ликов, Н1000…3000
• Мак­си­мальная пот­ребля­емая мощ­ность, кВт75,3
• Ох­лажде­ние ус­та­нов­киВо­дяное

• Га­барит­ные раз­ме­ры, мм: 
•  дли­на2340
•  ши­рина900
•  вы­сота1220
• Мас­са, кг900

 

Ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-10 «Рем­де­таль». Дан­ная ус­та­нов­ка пред­назна­чена для вос­ста­нов­ле­ния на­руж­ных и внут­ренних ци­лин­дри­чес­ких по­вер­хнос­тей раз­личных чу­гун­ных и стальных де­талей, в том чис­ле ста­канов под­шипни­ков, кон­так­тной при­вар­кой стальной лен­ты (рис. 4.11).

Рис. 4.11.Общий вид установки модели 011-1-10 «Ремдеталь» для электроконтактной приварки

При­вар­ка лен­ты осу­щест­вля­ет­ся им­пульса­ми то­ка оп­ре­делен­ной дли­тельнос­ти и си­лы. Дли­тельность про­хож­де­ния сва­роч­но­го то­ка ре­гули­ру­ют пре­рыва­телем.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ус­та­нов­ки для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-10 «Рем­де­таль»

• ТипСта­ци­онар­ный

• Пи­та­ющая сеть при­вода: 
•  нап­ря­жение, В220
•  час­то­та, Гц50

• Пи­та­ющая сеть тран­сфор­ма­тора: 
•  чис­ло фаз3
•  нап­ря­жение, В380
•  час­то­та, Гц50
• Тол­щи­на нап­лавля­емо­го слоя, мм0,15…1,50

• Ди­аметр вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали, мм: 
•  внут­ренний80…180
•  на­руж­ный100…200
• Дли­на вос­ста­нав­ли­ва­емой внут­ренней по­вер­хнос­ти де­тали, мм100
• Мак­си­мальная про­из­во­дительность, см²/минНе ме­нее 60
• Уси­лие при­жатия сва­роч­ных ро­ликов, Н1000…3000
• Пот­ребля­емая мощ­ность, кВ·А75,4

• Га­барит­ные раз­ме­ры, мм: 
•  дли­на2200
•  ши­рина880
•  вы­сота1340
• Мас­са, кг900

 

Ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-02Н «Рем­де­таль». Дан­ная ус­та­нов­ка пред­назна­чена для вос­ста­нов­ле­ния ше­ек ва­лов кон­так­тной при­вар­кой стальной лен­ты (рис. 4.12).

Рис. 4.12.Общий вид установки модели 011-1-02Н «Ремдеталь» для восстановления шеек валов электроконтактной приваркой стальной ленты

Ус­та­нов­ка сос­то­ит из сле­ду­ющих ос­новных уз­лов:

§ при­вод по­дач;

§ вра­щатель;

§ сва­роч­ная го­лов­ка;

§ пнев­мо­пиноль;

§ те­леж­ка;

§ нап­равля­ющая;

§ пульт уп­равле­ния;

§ пре­рыва­тель;

§ элек­трош­каф;

§ сис­те­мы ох­лажде­ния и пнев­мо­элек­тро­обес­пе­чения.

Из­но­шен­ную по­вер­хность вос­ста­нав­ли­ва­ют при­вар­кой стальной лен­ты пе­рек­ры­ва­ющи­мися точ­ка­ми (см. рис. 4.10, а) с по­мощью ре­гули­ру­емых им­пульсов то­ка. При этом вос­ста­нав­ли­ва­емая де­таль ох­лажда­ет­ся во­дой. Тол­щи­на при­варен­но­го слоя прак­ти­чес­ки со­от­ветс­тву­ет из­но­су де­тали, что поз­во­ля­ет в 2…3 ра­за сни­зить рас­ход при­садоч­ных ма­тери­алов и уменьшить при­пуск на ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ус­та­нов­ки для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-02 «Рем­де­таль»

• Пи­та­ющая сеть при­вода: 
•  нап­ря­жение, В220
•  час­то­та, Гц50

• Пи­та­ющая сеть тран­сфор­ма­тора: 
•  чис­ло фаз3
•  нап­ря­жение, В380
•  час­то­та, Гц50

• Тол­щи­на нап­лавля­емо­го ма­тери­ала, мм: 
•  в один слой0,15…1,50
•  в два слоя0,25…2,50
• Ди­аметр нап­лавля­емой де­тали, мм20…200
• Рас­сто­яние меж­ду цен­тра­ми, мм1250
• Мак­си­мальная про­из­во­дительность, см²/минНе ме­нее 60
• Ско­рость ра­боче­го пе­реме­щения сва­роч­ной го­лов­ки, м/с0,000075…0,00750
• Ох­лажде­ние ус­та­нов­киВо­дяное
• Мак­си­мальная пот­ребля­емая мощ­ность, кВт34,3

• Га­барит­ные раз­ме­ры, мм: 
•  дли­на273
•  ши­рина880
•  вы­сота1280
• Мас­са, кг900

Таблица 4.9. Режимы контактной приварки стальной проволоки
Ди­аметр нап­лавля­емой де­тали, мм	Ди­аметр про­воло­ки, мм	Си­ла то­ка, кА	Дав­ле­ние, кПа	Ско­рость при­вар­ки, м/мин	Шаг при­вар­ки, мм/об	Тол­щи­на при­вари­ва­емо­го слоя, мм
20	1,5 1,8 2,2	4,9 5,0 5,3	0,85 1,06 1,28	0,75 0,79 0,85	3,9 4,1 4,5	0,28 0,33 0,44
40	1,6 1,8 2,2	6,3 6,5 7,5	0,91 1,23 1,50	1,03 1,08 1,19	2,9 3,2 4,0	0,37 0,47 0,52
60	1,6 1,8 2,2	7,4 7,7 8,5	1,35 1,50 2,00	1,22 1,30 1,43	2,6 2,9 3,6	0,43 0,48 0,57
100	1,6 1,8 2,5	8,8 9,4 11,2	2,15 2,30 2,75	1,65 1,79 1,97	2,8 3,5 4,1	0,50 0,60 0,66

 контактной приварки стальной проволоки

Очень пер­спек­тивны­ми яв­ля­ют­ся про­цес­сы при­вар­ки к из­но­шен­ной по­вер­хнос­ти по­рош­ко­вых твер­дых спла­вов для уве­личе­ния из­но­сос­тойкос­ти вос­ста­нов­ленных де­талей. Эти про­цес­сы мож­но осу­щест­влять дву­мя спо­соба­ми.

При од­ном спо­собе по­рош­ко­вый ма­тери­ала (или их смесь) по­да­ет­ся са­моте­ком из спе­ци­ально­го бун­ке­ра не­пос­редс­твен­но на де­таль или на ро­лико­вый элек­трод и тут же при­вари­ва­ет­ся им­пульса­ми то­ка. При дру­гом спо­собе по­рош­ко­вый твер­дый сплав, осо­бен­но спла­вы на ос­но­ве ту­гоп­лавких со­еди­нений, пред­ва­рительно за­креп­ля­ют тон­ким сло­ем клея на стальной лен­те или де­тали. За­тем лен­ту при­вари­ва­ют к де­тали та­ким об­ра­зом, что­бы не­рас­пла­вив­ши­еся час­ти­цы зер­нисто­го твер­до­го спла­ва ока­зались как бы впа­ян­ны­ми в те­ло де­тали и лен­ты. При этом на по­вер­хнос­ти де­тали об­ра­зу­ет­ся спе­цифи­чес­кий ар­ми­рован­ный уп­рочнен­ный слой, име­ющий, как по­каза­ли ис­сле­дова­ния, весьма вы­сокую из­но­сос­тойкость. Ар­ми­рова­ние по­вер­хнос­ти де­талей ме­тал­ло­кера­мичес­ки­ми твер­ды­ми спла­вами и зер­нисты­ми ма­тери­ала­ми на ос­но­ве ту­гоп­лавких со­еди­нений уве­личи­ва­ет из­но­сос­тойкость в нес­колько раз по срав­не­нию с за­кален­ной сталью.

Пре­иму­щес­твом вто­рого спо­соба при­вар­ки по­рош­ка с лен­той по срав­не­нию с пер­вым спо­собом яв­ля­ет­ся ох­лажде­ние де­тали жид­костью в про­цес­се при­вар­ки слоя, это поз­во­ля­ет ис­клю­чить де­фор­ма­ции де­талей и уменьшить тол­щи­ну слоя и при­пуск на его пос­ле­ду­ющую об­ра­бот­ку, что име­ет важ­ное зна­чение, ес­ли учесть вы­сокую сто­имость твер­дых спла­вов и тру­до­ем­кость их об­ра­бот­ки.

При ис­пользо­вании раз­личных твер­дых спла­вов для вос­ста­нов­ле­ния де­талей, из­го­тов­ленных из за­кален­ной ста­ли мар­ки 45 и ра­бота­ющих в ус­ло­ви­ях пре­вали­ру­юще­го аб­ра­зив­но­го из­на­шива­ния, ори­ен­ти­ровоч­ное уве­личе­ние сро­ка служ­бы сос­та­вит:

§ спла­ва сор­майт — 1,5…2,5 го­да;

§ спла­ва мар­ки ПГХН80СР2 — 2…4 го­да;

§ спла­ва мар­ки КБХ — 2,5…5,0 лет;

§ ме­тал­ло­кера­мичес­ких твер­дых спла­вов — 6…20 лет.

При­вар­ку по­рош­ко­вых ма­тери­алов ве­дут ро­лика­ми с внут­ренним ох­лажде­ни­ем. При вос­ста­нов­ле­нии ше­ек де­талей, уда­лен­ных от пат­ро­на стан­ка по схе­ме при­вар­ки од­ним ро­ликом, а так­же в слу­чае зна­чительно­го наг­ре­ва де­тали соп­ро­тив­ле­ние воз­раста­ет, по­это­му для ка­чес­твен­ной при­вар­ки не­об­хо­димо уве­личи­вать сва­роч­ный ток на 20…30%.

Ши­рокое при­мене­ние твер­дых спла­вов всех ви­дов для вос­ста­нов­ле­ния де­талей яв­ля­ет­ся эф­фектив­ным нап­равле­ни­ем уве­личе­ния сро­ка служ­бы быс­тро­из­на­шива­емых де­талей и по­выше­ния ре­сур­са от­ре­мон­ти­рован­ных ма­шин.

Вос­ста­нов­ле­ние от­вер­стий в круп­ных де­талях, в пер­вую оче­редь из­го­тов­ленных из чу­гуна, име­ет ряд осо­бен­ностей. Об­ра­бот­ка от­вер­стий в чу­гун­ных де­талях осу­щест­вля­ет­ся обыч­но на рас­точных стан­ках ре­зани­ем. Что­бы об­легчить об­ра­бот­ку при­варен­но­го слоя ре­зани­ем, под­ле­жащие вос­ста­нов­ле­нию от­вер­стия пред­ва­рительно рас­та­чива­ют при­мер­но на 1 мм. За­тем при­вари­ва­ют лен­ту из ука­зан­ных ма­рок ста­ли на ре­жимах, обес­пе­чива­ющих ми­нимальное проп­лавле­ние, что­бы ис­клю­чить вы­ход жид­ко­го чу­гуна че­рез тре­щины и дру­гие де­фек­ты. Жид­кий чу­гун, вы­ходя на по­вер­хность и быс­тро ох­лажда­ясь от соп­ри­кос­но­вения с мед­ным ро­ликом, «от­бе­лива­ет­ся». Слой с та­кими вклю­чени­ями об­ра­ботать ре­зани­ем не­лег­ко, да­же при­меняя инс­тру­мент из сов­ре­мен­ных ре­жущих ма­тери­алов — эльбо­ра и гек­са­нита. Та­ким об­ра­зом, «утап­ли­вая» зо­ну сплав­ле­ния и при­меняя срав­ни­тельно тол­стую лен­ту, уда­ет­ся по­лучить при­варен­ный слой, под­да­ющийся об­ра­бот­ке ре­жущим инс­тру­мен­том.

При­мер­ные па­рамет­ры ре­жима при­вар­ки тол­стой лен­ты из низ­ко­уг­ле­родис­той ста­ли к мас­сивным чу­гун­ным де­талям сле­ду­ющие:

§ дав­ле­ние на элек­тро­ды — 2000…2500 Па;

§ си­ла то­ка — 7…9 кА;

§ дли­тельность сва­роч­ных им­пульсов — 0,15…0,25 с;

§ дли­тельность па­уз меж­ду сва­роч­ны­ми им­пульса­ми — 0,04…0,06 с;

§ ско­рость свар­ки — 0,5…1,0 м/мин;

§ ши­рина ро­лико­вых элек­тро­дов — 8…10 мм;

§ ма­тери­ал элек­тро­дов — брон­за мар­ки НБТ. Сле­ду­ет из­бе­гать по­пада­ния большо­го ко­личес­тва жид­кости в зо­ну кон­такта ро­лико­вого элек­тро­да с де­талью.

Уточ­не­ние па­рамет­ров ре­жима при­вар­ки лен­ты к чу­гун­ным де­талям осу­щест­вля­ет­ся по внеш­не­му ви­ду, а так­же пу­тем от­ры­ва лен­ты: при ка­чес­твен­ной при­вар­ке раз­ру­шение со­еди­нения про­ис­хо­дит с вы­рывом ме­тал­ла из чу­гуна.

Во всех слу­ча­ях, ког­да име­ет­ся воз­можность уда­лять весь при­пуск шли­фова­ни­ем или хо­нин­го­вани­ем, це­лесо­об­разно при­менять бо­лее тон­кую лен­ту (тол­щи­на — 0,3…0,6 мм) из ста­ли мар­ки 50 и др., что поз­во­лит сни­зить тру­до­ем­кость пред­ва­рительно­го рас­та­чива­ния де­тали, уменьшить рас­ход лен­ты и обес­пе­чить уве­личе­ние сро­ка служ­бы вос­ста­нов­ленных де­талей бла­года­ря за­кал­ке на­варен­но­го слоя.

Кон­так­тная при­вар­ка да­же низ­ко­уг­ле­родис­тых ста­лей ве­дет к су­щес­твен­но­му уве­личе­нию их твер­дости в ре­зульта­те быс­тро­го наг­ре­ва, быс­тро­го ох­лажде­ния и од­новре­мен­но­го уп­лотне­ния слоя ро­лика­ми. Слой низ­ко­уг­ле­родис­той ста­ли ма­рок 08кп и 20 мо­жет быть об­ра­ботан ре­жущим инс­тру­мен­том; лен­та из ста­ли, со­дер­жа­щей большое ко­личес­тво уг­ле­рода, под­да­ет­ся об­ра­бот­ке только шли­фовани­ем.

4.5.2. Оборудование для электроконтактной приварки металлического слоя

Ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-05 «Рем­де­таль». Дан­ная ус­та­нов­ка пред­назна­чена для вос­ста­нов­ле­ния резьбо­вых учас­тков ва­лов ма­лого диамет­ра и мо­жет быть ис­пользо­вана для вос­ста­нов­ле­ния из­но­шен­ных по­вер­хнос­тей де­талей ти­па вал при­вар­кой про­воло­ки.

Ус­та­нов­ка сос­то­ит из сле­ду­ющих ос­новных уз­лов:

§ при­вод по­дач;

§ вра­щатель;

§ сва­роч­ная го­лов­ка;

§ то­косъем­ник;

§ пнев­мо­пиноль;

§ пульт уп­равле­ния;

§ пре­рыва­тель;

§ сис­те­мы ох­лажде­ния и пнев­мо­элек­тро­обес­пе­чения;

§ блок ре­гули­рова­ния.

Резьбу вос­ста­нав­ли­ва­ют пу­тем за­пол­не­ния впа­дин меж­ду вит­ка­ми при­садоч­ной про­воло­кой, наг­ре­ва­емой сва­роч­ным то­ком, при од­новре­мен­ном при­ложе­нии к ней дав­ле­ния че­рез элек­трод.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ус­та­нов­ки для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-05 «Рем­де­таль»

• Тип ус­та­нов­киСта­ци­онар­ный

• Пи­та­ющая сеть при­вода: 
•  нап­ря­жение, В220
•  час­то­та, Гц50

• Пи­та­ющая сеть тран­сфор­ма­тора: 
•  чис­ло фаз3
•  нап­ря­жение, В380
•  час­то­та, Гц50
• Ди­аметр вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали, мм10…100
• Тол­щи­на нап­лавля­емо­го слоя, мм0,15…0,50

• Мак­си­мальная про­из­во­дительность, см²/мин: 
•  для глад­ких ци­лин­дри­чес­ких по­вер­хнос­тей40
•  для резьбо­вых по­вер­хнос­тей15
• Шаг нап­лавля­емой резьбы, ммДо 2
• Рас­сто­яние меж­ду цен­тра­ми, мм800
• Уси­лие при­жатия сва­роч­ных ро­ликов, Н700…2500
• Мак­си­мальная пот­ребля­емая мощ­ность, кВтНе бо­лее 30,3

• Га­барит­ные раз­ме­ры, мм: 
•  дли­на2340
•  ши­рина1020
•  вы­сота1430
• Мас­са, кг900

 

Ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-06 «Рем­де­таль». Дан­ная ус­та­нов­ка пред­назна­чена для кон­так­тной при­вар­ки при­садоч­ных ма­тери­алов к внут­ренним по­вер­хнос­тям гильз ци­лин­дров ав­то­мобильных и трак­торных дви­гате­лей.

Ус­та­нов­ка сос­то­ит из сле­ду­ющих ос­новных уз­лов:

§ при­вод по­дач;

§ вра­щатель;

§ хо­довой винт;

§ план­шайба;

§ нап­равля­ющая сва­роч­ной го­лов­ки;

§ пульт уп­равле­ния;

§ те­леж­ка;

§ стойка;

§ пре­рыва­тель;

§ элек­трош­каф.

При­вар­ка слоя осу­щест­вля­ет­ся при им­пульсном то­ке оп­ре­делен­ной дли­тельнос­ти и си­лы. Дли­тельность про­хож­де­ния сва­роч­но­го то­ка ре­гули­ру­ют пре­рыва­телем.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ус­та­нов­ки для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-06 «Рем­де­таль»

• Тип ус­та­нов­киСта­ци­онар­ный

• Пи­та­ющая сеть при­вода: 
•  нап­ря­жение, В220
•  час­то­та, Гц50

• Пи­та­ющая сеть тран­сфор­ма­тора: 
•  чис­ло фаз3
•  нап­ря­жение, В380
•  час­то­та, Гц50
• Тол­щи­на нап­лавля­емо­го слоя, мм0,15…1,50
• Ди­аметр вос­ста­нав­ли­ва­емо­го от­вер­стия, мм80…140
• Мак­си­мальная дли­на по­вер­хнос­ти вос­ста­нав­ли­ва­емо­го от­вер­стия, мм300
• Мак­си­мальная про­из­во­дительность, м²/минНе ме­нее 60
• Ско­рость ра­боче­го пе­реме­щения сва­роч­ной го­лов­ки, м/с0,00075…0,00750
• Уси­лие при­жатия сва­роч­ных ро­ликов, Н1000…3000
• Мак­си­мальная пот­ребля­емая мощ­ность, кВт75,3
• Ох­лажде­ние ус­та­нов­киВо­дяное

• Га­барит­ные раз­ме­ры, мм: 
•  дли­на2340
•  ши­рина900
•  вы­сота1220
• Мас­са, кг900

 

Ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-10 «Рем­де­таль». Дан­ная ус­та­нов­ка пред­назна­чена для вос­ста­нов­ле­ния на­руж­ных и внут­ренних ци­лин­дри­чес­ких по­вер­хнос­тей раз­личных чу­гун­ных и стальных де­талей, в том чис­ле ста­канов под­шипни­ков, кон­так­тной при­вар­кой стальной лен­ты (рис. 4.11).

Рис. 4.11.Общий вид установки модели 011-1-10 «Ремдеталь» для электроконтактной приварки

При­вар­ка лен­ты осу­щест­вля­ет­ся им­пульса­ми то­ка оп­ре­делен­ной дли­тельнос­ти и си­лы. Дли­тельность про­хож­де­ния сва­роч­но­го то­ка ре­гули­ру­ют пре­рыва­телем.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ус­та­нов­ки для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-10 «Рем­де­таль»

• ТипСта­ци­онар­ный

• Пи­та­ющая сеть при­вода: 
•  нап­ря­жение, В220
•  час­то­та, Гц50

• Пи­та­ющая сеть тран­сфор­ма­тора: 
•  чис­ло фаз3
•  нап­ря­жение, В380
•  час­то­та, Гц50
• Тол­щи­на нап­лавля­емо­го слоя, мм0,15…1,50

• Ди­аметр вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали, мм: 
•  внут­ренний80…180
•  на­руж­ный100…200
• Дли­на вос­ста­нав­ли­ва­емой внут­ренней по­вер­хнос­ти де­тали, мм100
• Мак­си­мальная про­из­во­дительность, см²/минНе ме­нее 60
• Уси­лие при­жатия сва­роч­ных ро­ликов, Н1000…3000
• Пот­ребля­емая мощ­ность, кВ·А75,4

• Га­барит­ные раз­ме­ры, мм: 
•  дли­на2200
•  ши­рина880
•  вы­сота1340
• Мас­са, кг900

 

Ус­та­нов­ка для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-02Н «Рем­де­таль». Дан­ная ус­та­нов­ка пред­назна­чена для вос­ста­нов­ле­ния ше­ек ва­лов кон­так­тной при­вар­кой стальной лен­ты (рис. 4.12).

Рис. 4.12.Общий вид установки модели 011-1-02Н «Ремдеталь» для восстановления шеек валов электроконтактной приваркой стальной ленты

Ус­та­нов­ка сос­то­ит из сле­ду­ющих ос­новных уз­лов:

§ при­вод по­дач;

§ вра­щатель;

§ сва­роч­ная го­лов­ка;

§ пнев­мо­пиноль;

§ те­леж­ка;

§ нап­равля­ющая;

§ пульт уп­равле­ния;

§ пре­рыва­тель;

§ элек­трош­каф;

§ сис­те­мы ох­лажде­ния и пнев­мо­элек­тро­обес­пе­чения.

Из­но­шен­ную по­вер­хность вос­ста­нав­ли­ва­ют при­вар­кой стальной лен­ты пе­рек­ры­ва­ющи­мися точ­ка­ми (см. рис. 4.10, а) с по­мощью ре­гули­ру­емых им­пульсов то­ка. При этом вос­ста­нав­ли­ва­емая де­таль ох­лажда­ет­ся во­дой. Тол­щи­на при­варен­но­го слоя прак­ти­чес­ки со­от­ветс­тву­ет из­но­су де­тали, что поз­во­ля­ет в 2…3 ра­за сни­зить рас­ход при­садоч­ных ма­тери­алов и уменьшить при­пуск на ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку.

 

Тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ус­та­нов­ки для элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки мо­дели 011-1-02 «Рем­де­таль»

• Пи­та­ющая сеть при­вода: 
•  нап­ря­жение, В220
•  час­то­та, Гц50

• Пи­та­ющая сеть тран­сфор­ма­тора: 
•  чис­ло фаз3
•  нап­ря­жение, В380
•  час­то­та, Гц50

• Тол­щи­на нап­лавля­емо­го ма­тери­ала, мм: 
•  в один слой0,15…1,50
•  в два слоя0,25…2,50
• Ди­аметр нап­лавля­емой де­тали, мм20…200
• Рас­сто­яние меж­ду цен­тра­ми, мм1250
• Мак­си­мальная про­из­во­дительность, см²/минНе ме­нее 60
• Ско­рость ра­боче­го пе­реме­щения сва­роч­ной го­лов­ки, м/с0,000075…0,00750
• Ох­лажде­ние ус­та­нов­киВо­дяное
• Мак­си­мальная пот­ребля­емая мощ­ность, кВт34,3

• Га­барит­ные раз­ме­ры, мм: 
•  дли­на273
•  ши­рина880
•  вы­сота1280
• Мас­са, кг900

 

4.6Лазерная наплавка

· 4.6.1. Спо­собы ла­зер­ной нап­лавки, ее дос­то­инс­тва и не­дос­татки

· 4.6.2. Пер­спек­тивные тех­но­логии ла­зер­ной нап­лавки

4.6.1. Способы лазерной наплавки, ее достоинства и недостатки

При тра­дици­он­ных ви­дах нап­лавки (свар­ки), та­ких как элек­тро­дуго­вая и плаз­менная при­садоч­ной про­воло­кой, под­плав­ле­ние ос­новно­го ме­тал­ла и тер­ми­чес­кое воз­действие на не­го зна­чительные, что яв­ля­ет­ся су­щес­твен­ным не­дос­татком, так как все тех­но­логии нап­лавки (свар­ки) стре­мят­ся к ми­нимально­му теп­ло­вому воз­действию и пе­реме­шива­нию ос­новно­го ма­тери­ала с при­садоч­ным. Осо­бен­ностью ла­зер­ной нап­лавки (свар­ки) яв­ля­ет­ся воз­можность ло­кальной по­дачи при­садоч­но­го ма­тери­ала и крат­ковре­мен­но­го рас­плав­ле­ния ма­тери­ала ос­но­вы. Вы­сокая сте­пень ав­то­мати­зации уп­равле­ния про­цес­сом ла­зер­ной нап­лавки (свар­ки) поз­во­ля­ет ре­гули­ровать не только раз­ме­ры рас­плав­ленных зон, но и тер­ми­чес­кие цик­лы про­цес­са [11].

Вы­деля­ют три ос­новных спо­соба соз­да­ния пок­ры­тий ла­зер­ной нап­лавкой.

1. Соз­да­ние пок­ры­тий оп­лавле­ни­ем пред­ва­рительно на­несен­ных по­рош­ков (рис. 4.13). Сос­тав шли­кера под­би­ра­ют та­ким об­ра­зом, что­бы он ми­нимально вли­ял на сос­тав бу­дуще­го пок­ры­тия. На­несен­ную на по­вер­хность за­готов­ки пас­ту оп­лавля­ют ла­зер­ным лу­чом, пос­ле­дова­тельно ска­нируя всю по­вер­хность. Для соз­да­ния мно­гос­лойно­го пок­ры­тия не­об­хо­димо на­носить слой шли­кера за­ново пос­ле каж­до­го про­хода. Дос­то­инс­твом ме­тода яв­ля­ют­ся прос­то­та тех­но­логии и лег­кость конс­трук­ции не­об­хо­димо­го обо­рудо­вания, а ос­новны­ми не­дос­татка­ми — вы­сокая тру­до­ем­кость про­цес­са и не­рав­но­мер­ность пок­ры­тия из-за сил по­вер­хностно­го на­тяже­ния жид­ко­го ме­тал­ла.

Рис. 4.13.Принцип создания покрытий лазерным оплавлением предварительно нанесенного порошка

2. Соз­да­ние пок­ры­тий с по­мощью бо­ковой по­дачи га­зопо­рош­ко­вой сме­си (рис. 4.14) — на­ибо­лее рас­простра­нен­ный до не­дав­не­го вре­мени спо­соб ла­зер­ной нап­лавки. Впрыск по­рош­ка в жид­кую ван­ну ка­чес­твен­но из­ме­ня­ет про­цесс нап­лавки, поз­во­ляя соз­да­вать как рав­но­мер­ные по тол­щи­не и хи­мичес­ко­му сос­та­ву пок­ры­тия, так и ком­по­зит­ные ма­тери­алы с сох­ра­нени­ем уп­рочня­ющей фа­зы. По­дача га­зопо­рош­ко­вой струи мо­жет осу­щест­вляться как сбо­ку от­но­сительно дви­жения лу­ча, так и навс­тре­чу ему. При этом фор­ми­ру­емые ва­лики бу­дут иметь раз­личную ге­омет­рию. Не­дос­татком ме­тода яв­ля­ет­ся не­сим­метрич­ность по­дачи по­рош­ка от­но­сительно нап­равле­ния дви­жения да­же при соз­да­нии пок­ры­тий ска­ниро­вани­ем ла­зер­но­го лу­ча в плос­кости.

Рис. 4.14.Принцип лазерной наплавки с боковой подачей порошка

3. Ко­ак­си­альная нап­лавка с по­дачей га­зопо­рош­ко­вого по­тока в зо­ну воз­действия ла­зер­но­го из­лу­чения сим­метрич­но со всех сто­рон сжи­ма­ющим­ся в фо­кус ко­нусом (рис. 4.15). Фор­ми­рова­ние та­кого сим­метрич­но­го рав­но­мер­но­го ко­нуса по­рош­ка — глав­ная слож­ность дан­но­го ме­тода. Ко­ак­си­альная нап­лавка — на­ибо­лее уни­вер­сальный спо­соб соз­да­ния как од­но­род­ных, так и ком­по­зит­ных пок­ры­тий на плос­ких и трех­мерных по­вер­хнос­тях. Она обес­пе­чива­ет сим­метрич­ность от­но­сительно нап­равле­ния нап­лавки, рав­но­мер­ность фор­ми­рова­ния ва­ликов, вы­сокие про­из­во­дительность и ко­эф­фи­ци­ент ис­пользо­вания при­садоч­но­го ма­тери­ала. Слож­ность ко­ак­си­альной по­дачи га­зопо­рош­ко­вой сме­си яв­ля­ет­ся ос­новным не­дос­татком дан­но­го ме­тода.

Рис. 4.15.Принцип лазерной наплавки с коаксиальной подачей порошка

4.6.2. Перспективные технологии лазерной наплавки

Не­об­хо­димость раз­ра­бот­ки и соз­да­ния пок­ры­тий с по­вышен­ны­ми свойства­ми очень час­то воз­ни­ка­ет в раз­личных об­ластях сов­ре­мен­но­го ма­шинос­тро­ения. В це­лях эко­номии ме­тал­ла, ис­пользу­емо­го при про­из­водс­тве де­талей, и сни­жения мас­сы конс­трук­ций раз­ра­баты­ва­ют­ся спла­вы и пок­ры­тия, вы­пол­ня­ющие стро­го оп­ре­делен­ные фун­кции. В этом слу­чае фун­кци­ональные пок­ры­тия — это по­пыт­ка ин­же­неров мак­си­мально оп­ти­мизи­ровать конс­трук­цию, но уже не на уров­не ме­хани­ки, а на бо­лее вы­соком уров­не, учи­тыва­ющем все внеш­ние фак­то­ры, действу­ющие на каж­дую де­таль ме­ханиз­ма в от­дельнос­ти [12].

Ком­по­зици­он­ные ма­тери­алы — ма­тери­алы, об­ра­зован­ные объем­ным со­чета­ни­ем хи­мичес­ки раз­но­род­ных ком­по­нен­тов с чет­кой гра­ницей раз­де­ла меж­ду ни­ми.

Ком­по­зици­он­ные ма­тери­алы (КМ) ха­рак­те­ризу­ют­ся свойства­ми, ко­торы­ми не об­ла­да­ет ни один из ком­по­нен­тов, взя­тый в от­дельнос­ти. Ос­новные нап­равле­ния ис­пользо­вания КМ в про­из­водс­тве — соз­да­ние пок­ры­тий с по­вышен­ны­ми свойства­ми:

§ ме­хани­чес­ки­ми;

§ кор­ро­зи­он­но-стойки­ми;

§ жа­рос­тойки­ми;

§ ан­тифрик­ци­он­ны­ми;

§ из­но­сос­тойки­ми;

§ ра­ди­аци­он­но-стойки­ми и др.

Для соз­да­ния ком­по­зици­он­ных пок­ры­тий ме­тода­ми нап­лавки мож­но ис­пользо­вать как чис­тые, так и ком­по­зит­ные по­рош­ки, пред­став­ля­ющие со­бой смесь оп­ре­делен­но­го сос­та­ва в каж­дой час­ти­це по­рош­ка. Ком­по­зици­он­ные сос­та­вы в со­от­ветс­твии с вос­при­нима­емы­ми наг­рузка­ми мо­гут пред­став­лять со­бой:

§ твер­дые час­ти­цы в мяг­кой мат­ри­це — для уп­рочне­ния по­вер­хнос­ти;

§ мяг­кие ан­тифрик­ци­он­ные час­ти­цы в твер­дой мат­ри­це — для по­выше­ния из­но­со­стойкос­ти;

§ вы­сокоп­рочный кар­кас, за­пол­ненный плас­тичным ма­тери­алом, — из­но­сос­тойкость сов­мес­тно с кон­так­тной проч­ностью;

§ рав­но­мер­ную смесь лег­ких проч­ных час­тиц с тя­желы­ми кар­ка­со­об­ра­зу­ющи­ми — для сни­жения удельной мас­сы при сох­ра­нении проч­ности.

Де­тали, соз­данные из та­ких ма­тери­алов, име­ют ре­сурс ра­боты, зна­чительно пре­вос­хо­дящий ре­сурс де­талей из мо­нома­тери­алов.

Тех­но­логия ла­зер­ной нап­лавки име­ет большие пер­спек­ти­вы в об­ласти про­тоти­пиро­вания трех­мерных де­талей. В нас­то­ящий пе­ри­од в ми­ре раз­ра­бота­ны и со­вер­шенс­тву­ют­ся два ос­новных прин­ци­па по­луче­ния объем­ных де­талей из ме­тал­ли­чес­ких по­рош­ков:

§ SLM (Selective Laser Melting) — вы­бороч­ное ла­зер­ное спе­кание по­рош­ков; нап­лавка осу­щест­вля­ет­ся пос­лойно по пред­ва­рительно на­несен­но­му по­рош­ку в со­от­ветс­твии с за­дан­ным кон­ту­ром об­хо­да; поз­во­ля­ет по­лучать вы­сокую точ­ность из­де­лий, од­на­ко име­ет очень низ­кую про­из­во­дительность;

§ LMD (Lаsеr Меtаl Deposition) — пря­мое вы­ращи­вание де­талей с по­мощью ла­зер­ной ко­ак­си­альной нап­лавки; обес­пе­чива­ет вы­сокую про­из­во­дительность про­цес­са, од­на­ко для дос­ти­жения точ­ности и рас­ши­рения тех­но­логи­чес­ких воз­можнос­тей тре­бу­ют­ся зна­чительные ре­сур­сы по про­ек­ти­рова­нию трех­мерной тра­ек­то­рии об­ра­бот­ки.

Обо­рудо­вание, ис­пользу­ющее пе­речис­ленные ме­тоды «вы­ращи­вания», к со­жале­нию, из­го­тов­ля­ет­ся только за­рубеж­ны­ми ком­па­ни­ями. Раз­ра­бот­ка­ми ана­логич­ных ус­та­новок в нас­то­ящее вре­мя ус­пешно за­нима­ют­ся в Цен­тре ла­зер­ных тех­но­логий при МГТУ име­ни Н.Э.Ба­ума­на, где впер­вые в стра­не внед­ре­на в про­из­водс­тво ко­ак­си­альная га­зопо­рош­ко­вая ла­зер­ная нап­лавка. Ком­плек­сы на ба­зе оте­чес­твен­но­го обо­рудо­вания поз­во­ля­ют ре­шать раз­личные за­дачи, в том чис­ле «вы­ращи­вание» де­талей и на­несе­ние пок­ры­тий.

В нас­то­ящее вре­мя сре­ди на­ибо­лее ак­ту­альных при­мене­ний ко­ак­си­альной ла­зер­ной нап­лавки — вос­ста­нов­ле­ние из­но­шен­ной или пов­режден­ной ге­омет­рии ме­тал­ли­чес­ких де­талей ма­шинос­тро­ительно­го про­из­водс­тва. При ре­мон­те круп­но­габа­рит­ных де­талей слож­ной ге­омет­рии — ва­лов, пресс-форм, ли­тейных форм, инс­тру­мен­та и дру­гих де­талей — ла­зер­ная ко­ак­си­альная нап­лавка поз­во­ля­ет сэконо­мить зна­чительные средс­тва бла­года­ря эко­номии ма­тери­ала, вре­мени на об­ра­бот­ку и обо­рудо­вания, за­действо­ван­но­го в ре­мон­те.

По плот­ности и проч­ности на­несен­ный при ре­мон­те слой не ус­ту­па­ет ос­новно­му ма­тери­алу, а при спе­ци­альном под­бо­ре при­садоч­но­го по­рош­ка зна­чительно пре­выша­ет его, что по­ложи­тельно ска­зыва­ет­ся на ре­сур­се ра­боты вос­ста­нов­ленной де­тали.

Рас­смот­рим не­кото­рые при­меры вос­ста­нов­ле­ния де­талей. В лю­бой тех­но­логии при вос­ста­нов­ле­нии де­талей нап­лавка яв­ля­ет­ся ос­новной опе­раци­ей при на­несе­ния пок­ры­тия то­го или ино­го сос­та­ва. В свя­зи с этим при вос­ста­нов­ле­нии де­талей ос­новным про­цес­сом мож­но счи­тать тех­но­логию на­несе­ния пок­ры­тия.

На­ибо­лее час­тые пов­режде­ния в про­цес­се экс­плу­ата­ции ли­тейных форм — из­но­шен­ные кром­ки по­луформ, ско­лы, смя­тия. Вос­ста­нов­ле­ние та­ких де­фек­тов ла­зер­ной на­плав­кой воз­можно при со­чета­нии вы­сокой про­из­во­дительнос­ти с хо­рошим ка­чес­твом ма­тери­ала. Нап­лавлен­ный слой мо­жет иметь по­вышен­ные свойства от­но­сительно ос­новно­го ма­тери­ала, и тог­да ре­сурс фор­мы бу­дет пре­вышать ре­сурс но­вого из­де­лия (рис. 4.16).

Рис. 4.16.Пример восстановленной лазерной наплавкой литейной формы

При ре­мон­те стан­ков то­кар­но-ре­вольвер­ной груп­пы на­ибо­лее час­тые де­фек­ты — из­нос по­садоч­ных мест под­шипни­ков на ва­лах, зуб­ча­тых ко­лес, зубьев шли­цевых со­еди­нений и др. Вос­ста­нов­ле­на мо­жет быть прак­ти­чес­ки лю­бая по­вер­хность на сту­пен­ча­том ва­лу, вплоть до шпо­ноч­ных па­зов. При этом пов­режден­ный паз зап­лавля­ет­ся и вы­тачи­ва­ет­ся за­ново ме­хани­чес­кой об­ра­бот­кой, а ес­ли шпо­ноч­ные па­зы не­об­хо­димо сох­ра­нить без из­ме­нений, они мо­гут быть за­щище­ны.

Дос­то­инс­твом ла­зер­ной нап­лавки яв­ля­ет­ся то, что для лю­бого ва­ла мож­но по­доб­рать ре­жим, ис­клю­ча­ющий по­яв­ле­ние де­фор­ма­ций в вос­ста­нов­ленной де­тали (рис. 4.17).

Рис. 4.17.Пример восстановленного лазерной наплавкой вала

Ти­повое пов­режде­ние слож­ной пресс-фор­мы для литья плас­ти­ка или ре­зины — об­лом или скол тон­кой стен­ки (рис. 4.18). Вос­ста­новить ее воз­можно только ла­зер­ной или элек­трон­но-лу­чевой нап­лавкой, пос­кольку тол­щи­на стен­ки мо­жет сос­тавлять до­ли мил­ли­мет­ра при вы­соте в нес­колько мил­ли­мет­ров: только ла­зер­ная нап­лавка поз­во­ля­ет об­ра­ботать де­таль лю­бого раз­ме­ра без соз­да­ния ва­ку­ума.

Рис. 4.18.Пример лазерной наплавки пресс-формы

Ла­зер­ная нап­лавка поз­во­ля­ет на­носить не только плос­кие пок­ры­тия, но и объем­ные учас­тки ма­тери­ала с при­ем­ле­мой точ­ностью, нап­ри­мер, при ре­мон­те ло­паток га­зотур­бинных дви­гате­лей (ГТД), у ко­торых на­ибо­лее рас­простра­нен­ные де­фек­ты — из­нос тор­ца пе­ра, из­нос ос­но­вания пе­ра, ско­лы и смя­тия на реб­ре пе­ра (рис. 4.19). В свя­зи с вы­сокой сто­имостью ма­тери­ала ло­паток и его тер­ми­чес­кой об­ра­бот­ки раз­личные ме­тоды вос­ста­нов­ле­ния на­ходят все бо­лее ши­рокое при­мене­ние в дви­гате­лес­тро­ении. Ла­зер­ная нап­лавка поз­во­ля­ет вос­ста­нав­ли­вать ло­пат­ки ГТД без пос­ле­ду­ющей тер­ми­чес­кой об­ра­бот­ки с вы­сокой плот­ностью на­несен­но­го ма­тери­ала. Про­веден­ные в Цен­тре ла­зер­ных тех­но­логий при МГТУ име­ни Н.Э.Ба­ума­на сов­мес­тно с О­АО «РСК “МиГ”» ис­сле­дова­ния по вос­ста­нов­ле­нию ло­паток по­каза­ли, что в вос­ста­нов­ленных учас­тках ло­паток от­сутс­тву­ют по­ры и нес­плав­ле­ния, раз­ме­ры зон тер­ми­чес­ко­го вли­яния сос­тавля­ют ме­нее 100 мкм, струк­ту­ра вос­ста­нов­ленно­го слоя — мел­ко­зер­нистая. Все это го­ворит о пер­спек­ти­ве ис­пользо­вания ла­зер­ной нап­лавки при ре­мон­те ло­паток ГТД.

Рис. 4.19.Восстановленные лазерной наплавкой лопатки газотурбинного двигателя

Де­тали из вы­сокоп­рочных ма­тери­алов, ра­бота­ющие при удар­ных и удар­но-аб­ра­зив­ных наг­рузках, мо­гут быть вос­ста­нов­ле­ны с ис­пользо­вани­ем спе­ци­альных ма­тери­алов с до­бав­ле­ни­ем уп­рочня­ющих фаз. Ча­ще все­го этим спо­собом вос­ста­нав­ли­ва­ют вы­руб­ные штам­пы (рис. 4.20) и бу­ровой инс­тру­мент. Вы­сокая про­из­во­дительность ла­зер­ной нап­лавки на больших мощ­ностях поз­во­ля­ет вос­ста­нав­ли­вать и улуч­шать круп­но­габа­рит­ные де­тали мас­сой до нес­кольких цен­тне­ров.

Рис. 4.20.Пуансон вырубного штампа после лазерной наплавки

Спектр при­мене­ния ла­зер­ной нап­лавки в про­из­водс­тве и ре­мон­те пос­то­ян­но рас­ши­ря­ет­ся бла­года­ря ши­рокой но­мен­кла­туре ла­зер­ных ис­точни­ков и по­рош­ко­вых ма­тери­алов. Имен­но по­это­му раз­ви­ва­юще­еся ма­шинос­тро­ение на­ибо­лее эко­номи­чес­ки раз­ви­тых стран все ча­ще при­меня­ет ла­зер­ную нап­лавку.

4.7Плазменная сварка и наплавка

· 4.7.1. Ви­ды плаз­менной нап­лавки

· 4.7.2. При­мене­ние плаз­менной свар­ки и нап­лавки

· 4.7.3. Обо­рудо­вание для плаз­менной свар­ки и нап­лавки

4.7.1. Виды плазменной наплавки

При свар­ке и нап­лавке де­талей в за­виси­мос­ти от их фор­мы и ус­ло­вий ра­боты при­меня­ют нес­колько раз­но­вид­ностей плаз­менной об­ра­бот­ки, от­ли­ча­ющих­ся ти­пом при­садоч­но­го ма­тери­ала, спо­собом его по­дачи на из­но­шен­ную по­вер­хность и элек­три­чес­кой схе­мой под­клю­чения [13].

При плаз­менной свар­ке и нап­лавке при­меня­ют два ви­да сжа­той ду­ги: пря­мого и кос­венно­го действия.

Ду­га пря­мого действия об­ра­зу­ет­ся при соп­ри­кос­но­вении ма­ло­ам­перной (40…60 А) кос­венной ду­ги с то­кове­дущей де­талью, при этом в зо­ну ду­ги мо­гут по­даваться при­садоч­ные ма­тери­алы: нейтральная или то­кове­дущая про­воло­ка, од­новре­мен­но две про­воло­ки, по­рошок, по­рошок од­новре­мен­но с про­воло­кой.

Ме­тод кос­венной ду­ги зак­лю­ча­ет­ся в том, что меж­ду де­жур­ной ду­гой и то­кове­дущей про­воло­кой об­ра­зу­ет­ся пря­мая ду­га, про­дол­же­ние ко­торой яв­ля­ет­ся кос­венной (не­зави­симой) ду­гой по от­но­шению к элек­три­чес­ки нейтральной де­тали. По этой схе­ме вмес­те с то­кове­дущей про­воло­кой (прут­ком, лен­той) на по­вер­хность мож­но од­новре­мен­но по­давать и по­рошок.

Уни­вер­сальный спо­соб плаз­менной нап­лавки — нап­лавка с вду­вани­ем по­рош­ка в ду­гу, ко­торый, час­тично оп­лавля­ясь, пе­рено­сит­ся на по­вер­хность из­де­лия, оп­лавля­емо­го ду­гой пря­мого действия (рис. 4.21). За счет ши­роко­го ди­апа­зона ре­гули­рова­ния теп­ло­ты, иду­щей на наг­рев по­рош­ка и де­тали, этот спо­соб поз­во­ля­ет по­лучать нап­лавлен­ные слои вы­соко­го ка­чес­тва с ми­нимальной глу­биной проп­лавле­ния. К не­дос­таткам спо­соба сле­ду­ет от­нести слож­ность конс­трук­ции плаз­мотро­на, низ­кую на­деж­ность его ра­боты и большие раз­ме­ры (на­руж­ный ди­аметр — 55…60 мм), а так­же зна­чительный об­щий рас­ход га­за (22…26 л/мин).

Рис. 4.21.Схема установки для плазменной наплавки с вдуванием порошка в дугу:
1 — вольфрамовый электрод; 2 — источник питания сжатой дуги косвенного действия (плазменной струи); 3 — плазмообразующее сопло; 4 — плазменная струя; 5 — защитное сопло; 6 — сжатая дуга прямого действия; 7 — источник питания сжатой дуги прямого действия

Су­щес­тву­ют два спо­соба плаз­менной нап­лавки: с по­дачей по­рош­ка в сва­роч­ную ван­ну тран­спор­ти­ру­ющим га­зом че­рез за­щит­ное соп­ло и с од­новре­мен­ной по­дачей по­рош­ка и про­воло­ки в зо­ну нап­лавки (ком­би­ниро­ван­ный спо­соб).

При ис­пользо­вании нап­ла­воч­ной про­воло­ки на­ибо­лее пер­спек­тивна нап­лавка то­кове­дущей про­воло­кой (рис. 4.22). В этом слу­чае сжа­тая ду­га ис­пользу­ет­ся глав­ным об­ра­зом для плав­ле­ния про­воло­ки и в меньшей сте­пени для по­дог­ре­ва де­тали. Нап­лавлен­ный слой в ос­новном об­ра­зу­ет­ся за счет теп­ло­ты пе­рег­ре­того нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, сма­чива­юще­го по­вер­хность по­дог­ре­того ос­новно­го ме­тал­ла.

Рис. 4.22.Схема установки для плазменной наплавки токоведущей проволокой:
1 — вольфрамовый электрод; 2 — плазмообразующее сопло; 3 — канал водяного охлаждения; 4 — источник питания; 5 — балластные реостаты; 6 — токоведущая проволока (пруток); 7 — плазменная струя; 8 — защитный газ; 9 — канал подачи плазмообразующего газа; – – – — подвод тока к детали в случае наплавки прямой дугой

Нап­лавка кос­венной ду­гой то­кове­дущей про­воло­кой поз­во­ля­ет сни­зить до­лю учас­тия ос­новно­го ме­тал­ла в пер­вом нап­лавлен­ном слое до 4%, что важ­но для обес­пе­чения тре­бу­емых фи­зико-ме­хани­чес­ких свойств нап­лавки.

Нап­лавка пря­мой ду­гой то­кове­дущей про­воло­кой уве­личи­ва­ет про­из­во­дительность, но при этом воз­раста­ет глу­бина проп­лавле­ния ос­новно­го ме­тал­ла (на рис. 4.22 под­вод то­ка к де­тали по­казан штри­ховы­ми ли­ни­ями).

Зас­лу­жива­ет вни­мания спо­соб плаз­менной свар­ки (нап­лавки) дву­мя пла­вящи­мися про­воло­ками, под­клю­чен­ны­ми пос­ле­дова­тельно к ис­точни­ку пе­ремен­но­го то­ка, с по­мощью ко­торо­го они наг­ре­ва­ют­ся до со­от­ветс­тву­ющих тем­пе­ратур и по­да­ют­ся в хвос­то­вую часть сва­роч­ной ван­ны, об­ра­зован­ной сжа­той ду­гой пря­мого действия, пи­та­емой от ис­точни­ка пос­то­ян­но­го то­ка (рис. 4.23).

Рис. 4.23.Схема установки для плазменной наплавки с подачей в ванну двух плавящихся проволок:
1 — электродные токоведущие проволоки; 2 — источник переменного тока; 3 — защитное сопло; 4 — источник постоянного тока; ПГ — плазмообразующий газ; В — вода; ЗГ — защитный газ

По­дог­ре­тый рас­плав­ленный ме­талл за­щища­ют плаз­мо­об­ра­зу­ющим га­зом и за­щит­ным га­зом, под­во­димы­ми че­рез спе­ци­альное соп­ло. Про­из­во­дительность это­го спо­соба дос­ти­га­ет 30 кг/ч.

Вы­сокой про­из­во­дительностью (до 30 кг/ч) так­же от­ли­ча­ет­ся и дру­гой спо­соб плаз­менной нап­лавки (свар­ки) — пла­вящейся про­воло­кой или пла­вящим­ся элек­тро­дом (рис. 4.24). В этом спо­собе сов­ме­щены два спо­соба нап­лавки (свар­ки): сжа­той ду­гой и в сре­де инер­тно­го га­за. Сжа­тая ду­га пи­та­ет­ся от ис­точни­ка пос­то­ян­но­го то­ка с па­да­ющей внеш­ней ха­рак­те­рис­ти­кой и об­ра­зу­ет­ся меж­ду вольфра­мовым элек­тро­дом, за­креп­ленным под уг­лом к оси плаз­менной го­рел­ки, и де­талью. Нап­ла­воч­ная про­воло­ка, пи­та­емая от от­дельно­го ис­точни­ка то­ка с жес­ткой ха­рак­те­рис­ти­кой, по­да­ет­ся в сва­роч­ную ван­ну че­рез сжа­тую ду­гу. Ско­рость рас­плав­ле­ния про­воло­ки в ши­роких пре­делах ре­гули­ру­ет­ся за счет из­ме­нения па­рамет­ров про­цес­са свар­ки (нап­лавки): по­ляр­ности то­ка, си­лы то­ка, ди­амет­ра про­воло­ки и ди­амет­ра соп­ла.

Рис. 4.24.Схема установки для плазменной сварки (наплавки) плавящимся электродом:
1 — осциллятор; 2 — источник тока с падающей характеристикой; 3 — вольфрамовый электрод; 4 — электродная проволока; 5 — токоподвод; 6 — источник тока с жесткой характеристикой; 7 — плазмообразующий газ; 8 — защитный газ; 9 — плазмообразующее сопло; 10 — деталь; 11 — сжатая дуга; 12 — сварочная дуга

Вы­соко­про­из­во­дительный спо­соб плаз­менной нап­лавки дву­мя про­воло­ками пред­ло­жен фир­мой АГА (Шве­ция). Про­воло­ки в этом спо­собе по­да­ют­ся в сжа­тую ду­гу от от­дельных при­водов (рис. 4.25). Пи­тание плаз­мотро­на осу­щест­вля­ет­ся от двух ис­точни­ков. От пер­во­го ис­точни­ка ток под­во­дит­ся к вольфра­мово­му элек­тро­ду и де­тали, от вто­рого — к двум нап­ла­воч­ным про­воло­кам. Про­воло­ки, про­ходя че­рез скользя­щие кон­такты, по­дог­ре­ва­ют­ся и нап­равля­ют­ся в сжа­тую ду­гу в сос­то­янии, близ­ком к рас­плав­ленно­му. Спо­соб пред­назна­чен для нап­лавки на­руж­ных по­вер­хнос­тей ци­лин­дри­чес­ких де­талей диа­мет­ром до 100 мм. Нап­лавку мож­но осу­щест­влять по вин­то­вой ли­нии и с ко­леба­ни­ями с ам­пли­тудой до 70 мм. Ре­гули­руя си­лу то­ка и ско­рость по­дачи про­воло­ки, мож­но в ши­роких пре­делах уп­равлять тол­щи­ной нап­лавлен­но­го слоя и глу­биной проп­лавле­ния. За один про­ход мож­но нап­ла­вить слой тол­щи­ной 3…8 мм.

Рис. 4.25.Схема установки для плазменной наплавки двумя присадочными проволоками от автономных приводов:
1 и 2 — источники питания; 3 — вольфрамовый электрод; 4 — плазмообразующее сопло; 5 и 11 — кассеты с электродной проволокой; 6 и 10 — ролики механизма подачи электродной проволоки; 7 и 9 — токопроводы; 8 — наплавляемая деталь

4.7.2. Применение плазменной сварки и наплавки

Спо­собом плаз­менной нап­лавки ме­тал­ли­чес­ки­ми ле­гиро­ван­ны­ми по­рош­ка­ми уп­рочня­ют уп­лотни­тельные по­вер­хнос­ти ар­ма­туры ти­па се­дел, та­релок, зад­ви­жек ди­амет­ром 100…400 мм. Нап­лавку вы­пол­ня­ют хро­мони­келе­выми по­рош­ка­ми (ПГ-СР3, ПГ-СР4) с ам­пли­тудой ко­леба­ний 25…40 мм и час­то­той 0,7 Гц, в два слоя, об­щей тол­щи­ной 4,0…4,5 мм, с пред­ва­рительным по­дог­ре­вом до тем­пе­рату­ры 500°С.

Для по­выше­ния из­но­сос­тойкос­ти быс­тро­из­на­шива­емых зам­ков муфт ге­оло­гораз­ве­доч­ных бу­рильных труб ис­пользу­ет­ся тех­но­логия плаз­менной нап­лавки спо­собом по­дачи по­рош­ка в сва­роч­ную ван­ну. В ка­чес­тве нап­ла­воч­ных по­рош­ков при­меня­ют ком­по­зици­он­ный сплав на ос­но­ве ре­лита или спе­чен­но­го спла­ва ти­па ВК. Из­но­сос­тойкость нап­лавлен­ных муфт воз­раста­ет в 6…8 раз.

Плаз­менной нап­лавкой из­но­сос­тойки­ми по­рош­ко­выми спла­вами ре­комен­ду­ют так­же уп­рочнять ре­жущий инс­тру­мент: фре­зы, раз­вер­тки, про­тяж­ки, мет­чи­ки и др. Плаз­менная нап­лавка да­ет зна­чительный эф­фект при вос­ста­нов­ле­нии де­талей ва­лов, кла­панов, ле­мехов кар­то­феле­убо­роч­ных ма­шин и др. [14].

С каж­дым го­дом рас­ши­ря­ет­ся при­мене­ние плаз­менной нап­лавки и свар­ки с ис­пользо­вани­ем про­воло­ки. Осо­бен­но ус­пешно при­меня­ет­ся нап­лавка то­кове­дущей про­воло­кой для соз­да­ния би­метал­ли­чес­ких из­де­лий с ос­но­вой из чу­гуна, уг­ле­родис­тых и низ­ко­леги­рован­ных ста­лей. На из­де­лия из та­кой ста­ли нап­лавля­ют медь, брон­зу, ла­тунь, хро­мони­келе­вые спла­вы и др. При этом нап­ла­воч­ные про­воло­ки, как пра­вило, име­ют тем­пе­рату­ру плав­ле­ния ни­же тем­пе­рату­ры плав­ле­ния ос­новно­го ме­тал­ла, что в со­чета­нии с при­меня­емой схе­мой плаз­менной нап­лавки обес­пе­чива­ет ми­нимальную глу­бину проп­лавле­ния и за­дан­ный хи­мичес­кий сос­тав уже в пер­вом нап­лавлен­ном слое. Плаз­менная нап­лавка то­кове­дущей про­воло­кой воз­можна как на пря­мой, так и на об­ратной по­ляр­ности.

В нас­то­ящее вре­мя по­луча­ет рас­простра­нение плаз­менная нап­лавка пос­то­ян­ным то­ком на об­ратной по­ляр­ности, осо­бен­но для ме­тал­лов и спла­вов, в сос­тав ко­торых вхо­дят эле­мен­ты, об­ра­зу­ющие в про­цес­се нап­лавки ту­гоп­лавкие ок­си­ды. Это в пер­вую оче­редь алю­мини­евые спла­вы, алю­мини­евые брон­зы, ла­туни и др. За счет эф­фекта ка­тод­ной очис­тки в про­цес­се нап­лавки про­ис­хо­дит раз­ру­шение ок­сидных пле­нок на по­вер­хнос­ти ос­но­вого и нап­ла­воч­но­го ме­тал­лов, что улуч­ша­ет сма­чива­емость нап­лавля­емой по­вер­хнос­ти жид­ким нап­ла­воч­ным ме­тал­лом и, как следс­твие, обес­пе­чива­ет по­луче­ние сло­ев нап­лавки вы­соко­го ка­чес­тва.

В про­мыш­леннос­ти плаз­менную нап­лавку про­воло­ками при­меня­ют для уп­рочне­ния по­вер­хнос­тей при из­го­тов­ле­нии уз­лов за­пор­ной ар­ма­туры, стальных пор­шней ди­амет­ром 60…160 мм, су­довых тру­боп­ро­водов и дру­гих из­де­лий.

Важ­ным дос­то­инс­твом спо­соба плаз­менной нап­лавки яв­ля­ет­ся его при­год­ность к ав­то­мати­зации с при­мене­ни­ем элек­трон­ной сис­те­мы ре­гули­рова­ния плаз­менно­го про­цес­са. Мно­гие за­рубеж­ные фир­мы при раз­ра­бот­ке плаз­менных нап­ла­воч­ных ус­та­новок раз­личных мо­дифи­каций ос­на­ща­ют их элек­трон­ны­ми сис­те­мами ре­гули­рова­ния па­рамет­ров про­цес­са, со­от­ветс­тву­ющи­ми по­зици­оне­рами и ма­нипу­лято­рами. Это поз­во­ля­ет по­высить про­из­во­дительность про­цес­са, улуч­шить ка­чес­тво нап­лавки, уменьшить по­тери нап­ла­воч­ных ма­тери­алов (по­рош­ка, га­за) и улуч­шить ус­ло­вия ра­боты опе­рато­ра.

В за­рубеж­ной прак­ти­ке плаз­менную нап­лавку ши­роко при­меня­ют для уп­рочне­нии сле­ду­ющих де­талей:

§ сед­ла кла­панов хи­мичес­ко­го обо­рудо­вания;

§ внут­ренние по­вер­хнос­ти ро­таци­он­ных на­сосов из стально­го литья;

§ кла­паны ав­тотрак­торных дви­гате­лей;

§ из­на­шива­ющи­еся по­вер­хнос­ти де­талей атом­но­го ре­ак­то­ра;

§ ба­раба­ны бу­маго­дела­тельных ма­шин;

§ ре­жущие кром­ки шне­кобу­рильных ма­шин;

§ до­лота для вра­щательно­го бу­рения;

§ зубья эк­ска­вато­ров.

Плаз­менная нап­лавка об­ла­да­ет та­кими важ­ны­ми по срав­не­нию с дру­гими спо­соба­ми нап­лавки пре­иму­щес­тва­ми, как вы­сокая про­из­во­дительность, ши­рокая воз­можность ле­гиро­вания сло­ев нап­лавки, большой ди­апа­зон ре­гули­рова­ния вво­да теп­ло­ты в ос­новной и нап­ла­воч­ный ме­тал­лы, воз­можность при­мене­ния лю­бых нап­ла­воч­ных ме­тал­лов.

Пе­речис­ленные по­ложи­тельные сто­роны спо­собов плаз­менной нап­лавки не только су­щес­твен­но рас­ши­ря­ют тех­но­логи­чес­кие воз­можнос­ти их при­мене­ния, но и поз­во­ля­ют по­лучать зна­чительный эко­номи­чес­кий эф­фект за счет нап­лавки сло­ев с ми­нимальной глу­биной проп­лавле­ния и сох­ра­нения пер­во­начальных фи­зико-ме­хани­чес­ких свойств при меньшем ко­личес­тве нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, из­го­тов­ле­ния де­талей из низ­ко­уг­ле­родис­тых ста­лей с по­вер­хнос­тя­ми, уп­рочнен­ны­ми твер­ды­ми спла­вами, вмес­то до­рогих ле­гиро­ван­ных ста­лей, при­мене­ния из­но­сос­тойких по­рош­ко­вых спла­вов, по­выша­ющих срок служ­бы нап­лавлен­ных де­талей, уменьше­ния при­пус­ка на ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку.

4.7.3. Оборудование для плазменной сварки и наплавки

В нас­то­ящее вре­мя для осу­щест­вле­ния плаз­менных спо­собов нап­лавки ис­пользу­ют­ся ус­та­нов­ки для плаз­менно­го на­пыле­ния мо­делей УН-120, УМП-6, УМП-7, УПУ-3, УПУ-5, и УПУ-8, для плаз­менной свар­ки мо­делей УПС-301,УПС-403, УПС-501 и УПС-804, для плаз­менной нап­лавки мо­делей УД-417, УД-307, УПН-303-1 и RM-150M, а так­же спе­ци­али­зиро­ван­ные ус­та­нов­ки для плаз­менной нап­лавки, нап­ри­мер нап­лавки фа­сок кла­панов. Сва­роч­ные плаз­менные ус­та­нов­ки так­же мож­но при­менять и для нап­лавки. Так, нап­ри­мер, ус­та­нов­ка мо­дели УПНС-304 (рис. 4.26) пред­назна­чена для свар­ки раз­ных ме­тал­лов сжа­той ду­гой пря­мой по­ляр­ности, а алю­мини­евых спла­вов — ду­гой об­ратной по­ляр­ности как в неп­ре­рыв­ном, так и им­пульсном ре­жиме. В сос­тав ус­та­нов­ки вхо­дят ис­точник пи­тания 6 со встро­ен­ным шка­фом уп­равле­ния, пе­ренос­ной блок уп­равле­ния 5, шар­нирный ба­лан­сир 4 и плаз­мотрон 1 с гиб­ким шлан­гом 2. По­рош­ко­вым пи­тате­лем 3 и на­сад­кой на плаз­мотрон, поз­во­ля­ющей вы­пол­нять плаз­менную нап­лавку, ус­та­нов­ка уком­плек­то­выва­ет­ся до­пол­ни­тельно. Дан­ная ус­та­нов­ка мо­жет ис­пользо­ваться для ар­го­ноду­говой свар­ки сво­бод­ной ду­гой. Ус­та­нов­ки для плаз­менно­го на­пыле­ния мо­гут быть ис­пользо­ваны при плаз­менной нап­лавке пос­ле из­ме­нения элек­три­чес­кой схе­мы и за­мены на­пыля­юще­го плаз­мотро­на плаз­мотро­ном для нап­лавки.

Рис. 4.26.Установка для плазменной сварки модели УПНС-304:
1 — плазмотрон; 2 — гибкий шланг; 3 — порошковый питатель; 4 — шарнирный балансир; 5 — переносной блок управления; 6 — источник питания

Мон­тажная схе­ма ус­та­нов­ки для плаз­менной нап­лавки с по­дачей по­рош­ка в сва­роч­ную ван­ну по­каза­на на рис. 4.27. Ста­бильность и ре­сурс ра­боты ус­та­нов­ки, пред­назна­чен­ной для плаз­менной нап­лавки по­рош­ко­выми ма­тери­ала­ми, в пер­вую оче­редь за­висят от на­деж­ности ра­боты плаз­мотро­на и по­рош­ко­вого пи­тате­ля.

Рис. 4.27.Монтажная схема установки для плазменной наплавки с подачей порошка в сварочную ванну:
1 — источник питания; 2 — вращатель; 3 — наплавляемая (восстанавливаемая) деталь; 4 — порошковый питатель; 5 — плазмотрон; 6 — пульт управления; 7 — баллоны с газом; 8 — балластный реостат; 9 — дроссель

Плаз­мотро­ны. В нас­то­ящее вре­мя в за­виси­мос­ти от ви­да тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са (рез­ка, на­пыле­ние, свар­ка, нап­лавка и др.), ро­да то­ка (пос­то­ян­ный, пе­ремен­ный), чис­ла дуг (од­но­дуго­вые, мно­году­говые) су­щес­тву­ет мно­жес­тво раз­личных конс­трук­ций плаз­мотро­нов. Для нап­лавки по­рош­ко­выми спла­вами и нап­ла­воч­ны­ми про­воло­ками на­ибольшее рас­простра­нение по­лучи­ли плаз­мотро­ны пос­то­ян­но­го то­ка пря­мой по­ляр­ности. Плаз­мотро­ны об­ратной по­ляр­ности при­меня­ют глав­ным об­ра­зом для нап­лавки на алю­мини­евые из­де­лия.

Нес­мотря на большое раз­но­об­ра­зие конс­трук­ций плаз­мотро­нов, прин­цип их действия и ус­тройство при­мер­но оди­нако­вы. Прин­цип действия ос­но­ван на сжа­тии ду­ги во­до­ох­лажда­емым соп­лом и про­ходя­щим че­рез не­го га­зом.

Плаз­мотрон сос­то­ит из во­до­ох­лажда­емых ка­тода и ано­да, от­де­лен­ных друг от дру­га изо­лято­ром, из­го­тов­ленным ча­ще все­го из тек­сто­лита. В ка­тоде кре­пит­ся вольфра­мовый неп­ла­вящийся элек­трод, в ано­де пре­дус­мотре­ны ка­налы для фор­ми­рова­ния плаз­менной ду­ги, по­дачи га­зов и нап­ла­воч­но­го по­рош­ка.

Раз­ра­ботан це­лый ряд плаз­мотро­нов для нап­лавки (рис. 4.28, 4.29 и 4.30). Прин­ци­пи­альное от­ли­чие конс­трук­ций этих плаз­мотро­нов от дру­гих плаз­менных го­релок с по­дачей по­рош­ка в зо­ну ду­ги — ис­пользо­вание га­за, тран­спор­ти­ру­юще­го по­рошок и слу­жаще­го од­новре­мен­но для за­щиты сва­роч­ной ван­ны. Эта важ­ная конс­трук­тивная осо­бен­ность поз­во­ля­ет на 50…60% сок­ра­тить об­щий рас­ход га­зов, уменьшить раз­ме­ры го­релок и улуч­шить за­щиту сва­роч­ной ван­ны.

Рис. 4.28.Универсальный плазмотрон для наплавки наружных и внутренних поверхностей

Рис. 4.29.Мини-плазмотрон для наплавки деталей в труднодоступных местах

Рис. 4.30.Плазмотрон для ручной сварки и наплавки

Эко­номи­чес­ки на­ибо­лее це­лесо­об­разно вос­ста­нов­ле­ние и уп­рочне­ние де­талей нап­лавкой сжа­той ду­гой плаз­мотро­нами, поз­во­ля­ющи­ми в ка­чес­тве тран­спор­ти­ру­юще­го (за­щит­но­го) га­за ис­пользо­вать сжа­тый воз­дух, по­дава­емый из воз­душной ма­гис­тра­ли или по­луча­емый ком­прес­со­ром и че­рез ре­сивер, под­во­димый к плаз­мотро­ну.

В ка­чес­тве нап­ла­воч­ных ма­тери­алов на­ибо­лее ши­роко при­меня­ют сле­ду­ющие мар­ки по­рош­ко­вых спла­вов: ПГ-УС-25, ПГ-С27, ПГ-ФБХ-6-2, а так­же раз­личные ком­по­зиции этих спла­вов с хро­мони­келе­вым по­рош­ко­вым спла­вом мар­ки ПГ-СР4. Ко всем спла­вам до­бав­ля­ют 6…8% по­рош­ко­вого алю­миния.

При нап­лавке с ко­леба­ни­ями по­луча­ют­ся ров­ные слои с еди­нич­ны­ми по­рами. По­дача по­рош­ка воз­ду­хом че­рез од­но от­вер­стие без кру­говой за­щиты не обес­пе­чива­ет по­луче­ния ка­чес­твен­ной нап­лавки: об­ра­зу­ет­ся мно­го пор и ра­ковин. Только ком­би­ниро­ван­ная фи­зико-хи­мичес­кая за­щита, т.е. от­тесне­ние на­руж­но­го воз­ду­ха воз­душно-по­рош­ко­вым по­током от сва­роч­ной ван­ны, и ак­ти­вация нап­ла­воч­но­го спла­ва по­рош­ко­вым алю­мини­ем поз­во­ля­ют по­лучать слои нап­лавки хо­роше­го ка­чес­тва.

На­ибо­лее це­лесо­об­разно при­менять плаз­мотро­ны с за­щит­ной воз­душно-по­рош­ко­вой сре­дой для вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния де­талей, не тре­бу­ющих пос­ле их нап­лавки ме­хани­чес­кой об­ра­бот­ки, нап­ри­мер, де­талей сельско­хозяйствен­ных ма­шин (ле­мехов, дис­ков сош­ни­ков, лу­щильни­ков и др.).

Фор­ма и раз­ме­ры плаз­мо­об­ра­зу­юще­го соп­ла в зна­чительной сте­пени оп­ре­деля­ют свойства и па­рамет­ры сжа­той ду­ги. Уменьше­ние ди­амет­ра соп­ла и уве­личе­ние его дли­ны ве­дут к воз­раста­нию ско­рос­ти по­тока плаз­мы и по­выше­нию нап­ря­жения ду­ги: ду­га ста­новит­ся бо­лее кон­цен­три­рован­ной, жес­ткой, ее проп­лавля­ющая спо­соб­ность по­выша­ет­ся. Эти важ­ные свойства ду­ги спо­собс­тву­ют по­выше­нию про­из­во­дительнос­ти при плаз­менной рез­ке и свар­ке ме­тал­лов. Од­на­ко ка­чес­тво нап­лавки пок­ры­тий по­луча­ет­ся бо­лее вы­сокое при ра­боте на сред­них и мяг­ких ре­жимах, обес­пе­чива­емых пу­тем вы­бора на­ибо­лее ра­ци­ональных раз­ме­ров плаз­мо­об­ра­зу­юще­го соп­ла, со­от­ветс­тву­юще­го оп­ре­делен­но­му зна­чению то­ка (табл. 4.10).

Таблица 4.10. Технические характеристики плазмотронов
По­каза­тель	Плаз­мотро­ны для нап­лавки
	на­руж­ных по­вер­хнос­тей	внут­ренних по­вер­хнос­тей	уни­вер­сально­го ти­па
До­пус­ти­мая си­ла то­ка, А	260	230	310
Про­из­во­дительность нап­лавки, кг/ч	0,5…5,2	0,3…3,0	0,5…3,8
Ди­аметр, мм:
плаз­мо­об­ра­зу­юще­го соп­ла	4	4	3…4
вы­ход­но­го от­вер­стия за­щит­но­го соп­ла	12…13	10…12	10…12
вольфра­мово­го элек­тро­да	4	3…4	4 Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:   567891011  Сейчас читают про: Культура Древней Руси 9-12 вв. Значение принятия Русью православия в формировании культуры и ментальности русского народа Определение конфигурации сердца, размеров поперечника сердца и сосудистого пучка Причины чеченской войны Взаимодействие аллельных и неаллельных генов. Явление плейотропии Общая экономико-географическая характеристика США Внутренние и внешние функции государства Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть  Человек должен научиться понимать мотивы себе подобных, их иллюзии и их страдания. © Эйнштейн ==> читать все изречения... 6365 6011 Понравился сайт? Поделись им с друзьями: