Таблица 4.13. Технические характеристики установок для электроискровой обработки

Осо­бен­но эф­фектив­на элек­тро­ис­кро­вая об­ра­бот­ка при ре­мон­те тур­бо­ком­прес­со­ров и гид­ро­аг­ре­гатов: рас­пре­дели­телей, на­сосов, гид­роста­тичес­ких тран­смис­сий. Их ре­сурс вы­ше но­вых ус­тройств и ме­ханиз­мов за счет из­ме­нения фи­зико-ме­хани­чес­ких свойств ра­бочих по­вер­хнос­тей де­талей, в том чис­ле за счет по­выше­ния из­но­сос­тойкос­ти.

Пок­ры­тия на­носят­ся на элек­тро­ис­кро­вых ус­та­нов­ках ти­па «Элит­рон» и БИГ. Про­цесс на­несе­ния пок­ры­тий на соп­ря­жен­ные по­вер­хнос­ти «вал ро­тора тур­би­ны — под­шипник» тур­бо­ком­прес­со­ров трак­то­ров пок­ры­тий осу­щест­вля­ет­ся элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­кой на ус­та­нов­ке мо­дели БИГ-3 (рис. 4.39).

Рис. 4.39.Общий вид установки

нанесения покрытия модели БИГ-3

Ре­зульта­ты ис­пы­таний вос­ста­нов­ленных и уп­рочнен­ных де­талей по­каза­ли, что ре­сурс тур­бо­ком­прес­со­ров пос­ле это­го по­высил­ся в 2 ра­за.

Тех­но­логия ре­мон­та гид­роста­тичес­ких тран­смис­сий ма­рок ГСТ-33, ГСТ-52, ГСТ-90 и ГСТ-112 оте­чес­твен­ной и за­рубеж­ной сельско­хозяйствен­ной тех­ни­ки вос­ста­нов­ле­ни­ем и уп­рочне­ни­ем из­но­шен­ных де­талей ме­тодом элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­ки обес­пе­чива­ет уве­личе­ние ре­сур­са ра­боты со­еди­нений «плун­жер—втул­ка бло­ка ци­лин­дров» и «рас­пре­дели­тель—прис­тавное дно бло­ка ци­лин­дров» в 1,5 ра­за. При этом из тех­но­логи­чес­кой це­поч­ки об­ра­бот­ки на до­рогос­то­ящем обо­рудо­вании ис­клю­ча­ют­ся хо­нин­го­вание от­вер­стий и бес­цен­тро­вое шли­фова­ние плун­же­ров.

Ин­тенсив­ность из­на­шива­ния зо­лот­ни­ковой па­ры объем­но­го гид­ропри­вода мар­ки ГСТ-90 с на­несен­ным пок­ры­ти­ем ока­залась в 5,2 ра­за ни­же, чем у но­вой па­ры. Тех­но­логия ре­мон­та гид­равли­чес­ких рас­пре­дели­телей с плос­ки­ми зо­лот­ни­ками вос­ста­нов­ле­ни­ем и уп­рочне­ни­ем из­но­шен­ных де­талей ме­тодом элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­ки обес­пе­чива­ет уве­личе­ние ре­сур­са со­еди­нений «плос­кий зо­лот­ник—слив­ные сек­ции» и «зо­лот­ник—кор­пус» — в 1,4…1,6 ра­за. В этом слу­чае ин­тенсив­ность из­на­шива­ния вос­ста­нав­ли­ва­емых де­талей зо­лот­ни­ковой па­ры в 6,25 ра­за меньше, чем у но­вой па­ры. При этом ис­клю­ча­ет­ся из тех­но­логи­чес­кой це­поч­ки спе­ци­альное вы­соко­точ­ное тех­но­логи­чес­кое обо­рудо­вание. Зат­ра­ты на внед­ре­ние тех­но­логии оку­па­ют­ся в те­чение 3…4 мес.

Дан­ные по по­выше­нию ре­сур­са со­еди­нения де­талей тур­бо­ком­прес­со­ров и гид­ро­аг­ре­гатов пос­ле элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­ки при­веде­ны в табл. 4.14.

Таблица 4.14. Ресурс соединения деталей после электроискровой обработки
Аг­ре­гат	Со­еди­нение	По­выше­ние ре­сур­са, раз
Тур­бо­ком­прес­сор	Вал ро­тора тур­би­ны — под­шипник	2,0
Гид­роста­тичес­кая тран­смис­сия	Плун­жер — втул­ка бло­ка ци­лин­дров	1,5
	Рас­пре­дели­тель — прис­тавное дно бло­ка ци­лин­дров	1,5
Гид­ро­рас­пре­дели­тель	Плос­кий зо­лот­ник — слив­ные сек­ции	1,4…1,6
	Зо­лот­ник — кор­пус	1,4…1,6

Элек­тро­ис­кро­вая об­ра­бот­ка мо­жет ис­пользо­ваться и в тех­но­логи­ях уп­рочне­ния ре­жуще­го инс­тру­мен­та, штам­по­вой и тех­но­логи­чес­кой ос­нас­тки. Она обес­пе­чива­ет уве­личе­ние из­но­сос­тойкос­ти инс­тру­мен­та меж­ду пе­реточ­ка­ми в 2…5 раз.

На про­мыш­ленных пред­при­яти­ях ис­пользу­ет­ся мно­жес­тво инс­тру­мен­тов раз­лично­го наз­на­чения. Это — ре­жущие инс­тру­мен­ты для об­ра­бот­ки ме­тал­лов, дре­веси­ны, пласт­масс, рас­ти­тельно­го сырья, нап­ри­мер свек­лы, поч­во­об­ра­баты­ва­ющих ма­шин, ком­байнов, штам­пов хо­лод­ной лис­то­вой и го­рячей штам­по­вок. При­мене­ние элек­тро­ис­кро­вой об­ра­бот­ки поз­во­ля­ет уве­личить из­но­сос­тойкость и ре­сурс этих инс­тру­мен­тов в 2…5 раз и бо­лее. По­ложи­тельный ре­зультат при раз­ных ви­дах об­ра­бот­ки (ре­зание, дав­ле­ние) и об­ра­бот­ке раз­ных ма­тери­алов дос­ти­га­ет­ся при­мене­ни­ем элек­трод­ных ма­тери­алов, фор­ми­ру­ющих элек­тро­ис­кро­вые пок­ры­тия с тре­бу­емы­ми фи­зико-ме­хани­чес­ки­ми свойства­ми. Зна­чительная часть инс­тру­мен­тов пов­торно под­верга­ет­ся уп­рочня­ющей об­ра­бот­ке в про­цес­се экс­плу­ата­ции пос­ле пе­реточ­ки. Сог­ласно ре­зульта­там экс­плу­ата­ци­он­ных ис­пы­таний из­но­сос­тойкость уп­рочнен­ных инс­тру­мен­тов бо­лее чем в 2 ра­за вы­ше инс­тру­мен­тов без уп­рочне­ния.

4.10Наплавка током высокой частоты

Ин­дукци­он­ный наг­рев то­ком вы­сокой час­то­ты (ТВЧ) осу­щест­вля­ет­ся пу­тем приб­ли­жения к по­вер­хнос­ти из­де­лия ин­дукто­ра, при­со­еди­нен­но­го к ге­нера­тору то­ка вы­сокой час­то­ты, при этом в по­вер­хностном слое ме­тал­ла ин­дукти­ру­ют­ся вих­ре­вые то­ки, ко­торые и наг­ре­ва­ют его до оп­лавле­ния. Нап­лавка то­ками вы­сокой час­то­ты осу­щест­вля­ет­ся дву­мя спо­соба­ми: при­садоч­ный ме­талл ли­бо пред­ва­рительно на­носит­ся на по­вер­хность из­де­лия в ви­де по­рош­ка, пас­ты или прес­со­ван­ных бри­кетов, ли­бо рас­плав­ля­ет­ся в ог­не­упор­ном тиг­ле, рас­по­ложен­ном в от­дельном ин­дукто­ре над нап­лавля­емой де­талью.

Нап­лавка то­ком вы­сокой час­то­ты с при­мене­ни­ем твер­до­го при­садоч­но­го ме­тал­ла по­лучи­ла до­вольно большое рас­простра­нение. В ка­чес­тве твер­до­го при­садоч­но­го ме­тал­ла ис­пользу­ют­ся кру­пин­ки ли­тых кар­би­дов вольфра­ма; иног­да при­меня­ют­ся так­же ме­тал­ло­кера­мичес­кие твер­дые спла­вы. Флю­сом обыч­но слу­жит бор­ная кис­ло­та. Так как кру­пин­ки твер­до­го спла­ва очень ту­гоп­лавки и об­ла­да­ют вы­соким удельным ве­сом, то они не рас­плав­ля­ют­ся при ин­дукци­он­ном наг­ре­ве и то­нут в жид­кой ста­ли, рас­тво­ря­ясь в ней только час­тично. Та­кой спо­соб ус­пешно ис­пользу­ет­ся для ос­на­щения твер­дым спла­вом зубьев ша­рошек бу­ровых до­лот. Про­из­во­дительность про­цес­са не­вели­ка (око­ло 0,5 кг/ч), од­на­ко она вы­ше, чем при аце­тиле­но-кис­ло­род­ной нап­лавке, при­меня­ющейся для той же це­ли. Нап­лавку то­ками вы­сокой час­то­ты це­лесо­об­разно при­менять в тех слу­ча­ях, ког­да нуж­но сох­ра­нить струк­ту­ру и свойства кар­бидных кру­пинок, дос­тичь ми­нимально­го сплав­ле­ния их с ме­тал­лом, вы­пол­ня­ющим роль связ­ки.

Нап­лавка то­ками вы­сокой час­то­ты с твер­дым при­садоч­ным ме­тал­лом так­же при­меня­ет­ся для по­выше­ния из­но­сос­тойкос­ти ле­мехов плу­гов и лап культи­вато­ров.

Схе­ма про­цес­са нап­лавки ле­меха то­ком вы­сокой час­то­ты по­каза­на на рис. 4.40.

Рис. 4.40.Схема установки для индукционной наплавки лемеха:
1 — дозатор шихты; 2 — порошковая шихта на лезвии лемеха; 3 — индуктор; 4 — наплавленный лемех

При­садоч­ным ме­тал­лом слу­жит по­рошок спла­ва сор­майт № 1. Нап­лавля­емый учас­ток ох­ва­тыва­ет­ся ин­дукто­ром, при этом по­рошок рас­плав­ля­ет­ся за счет теп­ло­пере­дачи от ос­новно­го ме­тал­ла и сплав­ля­ет­ся с ним. Ха­рак­терной осо­бен­ностью это­го про­цес­са яв­ля­ют­ся воз­можность по­луче­ния тон­ко­го слоя нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, а так­же воз­можность нап­лавки слоя ме­тал­ла на за­готов­ку тол­щи­ной 1,5 мм и бо­лее без опас­ности про­жогов. Так, нап­ри­мер, на лез­вие ле­меха тол­щи­ной 1,5мм мож­но нап­ла­вить слой ме­тал­ла тол­щи­ной (1,7±0,3) мм, что име­ет важ­ное зна­чение для обес­пе­чения эф­фекта са­моза­тачи­вания.

Нап­лавка с ис­пользо­вани­ем жид­ко­го при­садоч­но­го ме­тал­ла по­лучи­ла не­большое рас­простра­нение и при­меня­ет­ся для по­выше­ния из­но­сос­тойкос­ти тол­ка­телей кла­панов дви­гате­лей внут­ренне­го сго­рания, для че­го на ра­зог­ре­тый то­рец стер­жня нап­лавля­ет­ся не­большая пор­ция ле­гиро­ван­но­го чу­гуна. Вы­пол­ня­ет­ся эта опе­рация на спе­ци­али­зиро­ван­ном стан­ке-ав­то­мате, в ко­тором име­ет­ся вра­ща­ющийся диск, на ко­тором ус­та­нав­ли­ва­ет­ся нес­колько за­гото­вок тол­ка­телей. Диск, вра­ща­ясь, под­во­дит за­готов­ку под спе­ци­альное ус­тройство (во­рон­ку), за­сыпа­ющее флюс (бу­ру), при этом са­ма за­готов­ка наг­ре­ва­ет­ся ин­дукто­ром то­ка вы­сокой час­то­ты. За­тем ее под­во­дят под ог­не­упор­ный ти­гель, в ко­торый ав­то­мати­чес­ки по­да­ет­ся ку­сочек ле­гиро­ван­но­го чу­гуна ци­лин­дри­чес­кой фор­мы. Ти­гель так­же наг­ре­ва­ет­ся ин­дукто­ром то­ка вы­сокой час­то­ты. Вих­ре­вые то­ки наг­ре­ва­ют этот ку­сочек чу­гуна до тем­пе­рату­ры плав­ле­ния и рас­плав­ленный чу­гун вы­лива­ет­ся че­рез от­вер­стие в дне тиг­ля на пред­ва­рительно наг­ре­тую за­готов­ку тол­ка­теля, в ре­зульта­те про­ис­хо­дит сплав­ле­ние чу­гуна со стальной за­готов­кой. Да­лее диск сно­ва по­вора­чива­ет­ся на оп­ре­делен­ный угол, нап­лавлен­ная за­готов­ка ос­ты­ва­ет, а под во­рон­ку под­во­дит­ся сле­ду­ющая за­готов­ка и т.д.

4.11Наплавка лежащим электродом

Нап­лавка ле­жащим элек­тро­дом при­меня­ет­ся в тех слу­ча­ях, ког­да пол­ная ме­хани­зация про­цес­са не­осу­щес­тви­ма или не­целе­со­об­разна. Рас­смот­рим, в чем зак­лю­ча­ет­ся сущ­ность нап­лавки этим спо­собом (рис. 4.41).

Рис. 4.41.Схемы наплавки под слоем флюса лежащим пластинчатым электродом (а) и применения наплавки лежащим электродом для восстановления изношенной проушины трака (б):
1 — сварочный трансформатор c дистанционным управлением; 2 — подвод тока; 3 — прижимный брусок (медная плита); 4 — электрод; 5 и 9 — легирующая обмазка (покрытие); 6 — флюс; 7 — восстанавливаемая деталь; 8 — стержень

На вос­ста­нав­ли­ва­емую де­таль 7 ук­ла­дыва­ет­ся элек­трод 4 с ле­гиру­ющей об­мазкой 5, свер­ху мо­жет по­мещаться при­жим­ный бру­сок (мед­ная пли­та) 3. Ес­ли об­мазка элек­тро­про­вод­на, то до­пол­ни­тельно ук­ла­дыва­ет­ся лег­ко сго­ра­емая изо­лиру­ющая прок­ладка. Сва­роч­ные про­вода от ис­точни­ка пос­то­ян­но­го или пе­ремен­но­го то­ка под­во­дят­ся к элек­тро­ду и де­тали. Ду­га за­жига­ет­ся крат­ковре­мен­ным за­мыка­ни­ем кон­ца элек­тро­да на де­таль — при­кос­но­вени­ем угольно­го или ме­тал­ли­чес­ко­го стер­жня. За­горев­ша­яся ду­га под при­жим­ным брус­ком пе­реме­ща­ет­ся вдоль элек­тро­да, рас­плав­ля­ет его и ос­новной ме­талл, об­ра­зуя нап­лавлен­ный ва­лик. За­жечь ду­гу так­же мож­но на­ложе­ни­ем то­ка от ос­цилля­тора или дру­гим спо­собом.

Дли­на элек­тро­да ди­амет­ром 8 мм мо­жет быть око­ло 1200 мм. Для по­луче­ния ва­ликов не­об­хо­димо­го се­чения не­об­хо­димо при­менять элек­тро­ды раз­личных ди­амет­ров или фор­мы се­чений.

Элек­тро­ды мо­гут из­го­тов­ляться из прут­ков или по­лос ме­тал­ла и иметь раз­личную фор­му и пло­щадь се­чения. Ле­гиро­вание нап­лавлен­но­го ме­тал­ла осу­щест­вля­ет­ся вве­дени­ем ле­гиру­ющих ма­тери­алов в об­мазку или на­несе­ни­ем в зо­ну на­плав­ки оп­ре­делен­но­го ко­личес­тва ле­гиру­ющей ших­ты или пас­ты. Нап­лавкой ле­жащим элек­тро­дом с ле­гиру­ющей об­мазкой вос­ста­нав­ли­ва­ют про­уши­ны тра­ков гу­сенич­ных ма­шин и дру­гие де­тали [17].

С по­мощью ле­жаще­го плас­тинча­того элек­тро­да на по­вер­хность из­де­лия мож­но нап­ла­вить, нап­ри­мер, слой вы­сокох­ро­мис­то­го чу­гуна тол­щи­ной до 3 мм. В этом слу­чае ис­пользу­ет­ся обыч­ный сва­роч­ный флюс мар­ки АН-348А; плот­ность то­ка вы­бира­ет­ся в пре­делах от 7 до 9 А/мм² (в рас­чет бе­рет­ся только пло­щадь се­чения стальной плас­ти­ны), нап­ря­жение — 35…45 В.

При нап­лавке раз­личных фа­сон­ных по­вер­хнос­тей де­талей при­меня­ют­ся элек­тро­ды со­от­ветс­тву­ющей фор­мы, при этом ук­лон нап­лавля­емой по­вер­хнос­ти не дол­жен поз­во­лять рас­плав­ленно­му ме­тал­лу сва­роч­ной ван­ны сте­кать. Вследс­твие из­ме­нения соп­ро­тив­ле­ния элек­тро­да в про­цес­се нап­лавки, а так­же из-за ко­леба­ний нап­ря­жения се­ти глу­бина проп­лавле­ния ос­новно­го ме­тал­ла и фор­ма се­чения нап­лавлен­но­го ва­лика по­луча­ют­ся не сов­сем рав­но­мер­ны­ми по дли­не.

При ис­пользо­вании в ка­чес­тве ис­точни­ка то­ка сва­роч­но­го вып­ря­мите­ля с жес­ткой вольтам­перной ха­рак­те­рис­ти­кой и ве­личи­ной сва­роч­но­го то­ка до 1000 А за один про­ход обыч­но нап­лавля­ют слой ши­риной до 60 мм и дли­ной до 1000 мм. Про­из­во­дительность нап­лавки за вре­мя го­рения ду­ги сос­тавля­ет до 12 кг/ч нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, од­на­ко при этом спо­собе ве­лики вре­мен­ны́е зат­ра­ты на вспо­мога­тельные про­цес­сы.

4.12Вибродуговая наплавка

Как про­цесс вос­ста­нов­ле­ния де­талей виб­ро­дуго­вая нап­лавка бы­ла раз­ра­бота­на в Че­лябин­ском ин­сти­туте ме­хани­зации и элек­три­фика­ции сельско­го хо­зяйства (ЧИ­МЭСХ) ин­же­нером Г.П.Кле­ков­ки­ным в 1950—1952 гг.

Виб­ро­дуго­вая нап­лавка, схе­ма ус­та­нов­ки для про­веде­ния ко­торой по­каза­на на рис. 4.42, име­ет сле­ду­ющие осо­бен­ности:

§ в цепь наг­рузки ис­точни­ка пи­тания вклю­чена ин­дуктив­ность L;

§ нап­ря­жение ис­точни­ка пи­тания не­дос­та­точ­но для под­держа­ния неп­ре­рыв­но­го ду­гово­го раз­ря­да;

§ элек­трод­ная про­воло­ка со­вер­ша­ет ко­леба­ния от­но­сительно де­тали с час­то­той 50…100 Гц и ам­пли­тудой 1…3 мм, с пе­ри­оди­чес­ким ка­сани­ем нап­лавля­емой по­вер­хнос­ти.

Рис. 4.42.Схема вибродуговой наплавки:
1 — кассета для проволоки; 2 — подающие ролики; 3 — качающийся мундштук; 4 — система подачи вод­ного раствора; 5 — наплавленный слой; 6 — восстанавливаемая деталь; 7 — емкость; 8 — индуктивное сопротивление; v _п и v _ж — скорость подачи соответственно проволоки и раствора; ω_д — угловая частота вращения детали; γ — частота качаний мундштука; L — индуктивность

Про­цесс (цикл) нап­лавки сос­то­ит из оди­нако­вых ко­рот­ких цик­лов, в каж­дом из ко­торых про­ис­хо­дит ко­рот­кое за­мыка­ние элек­тро­да с по­вер­хностью де­тали, раз­мы­кание элек­тро­да и хо­лос­той ход (рис. 4.43).

Рис. 4.43.Осциллограмма тока I и напряжения U при вибродуговой наплавке:
t _кз — длительность короткого замыкания; t _др — длительность дугового разряда; t _хх — длительность холостого хода; t — текущее время; t _п — период цикла

В мо­мент ко­рот­ко­го за­мыка­ния сва­роч­ной це­пи нап­ря­жение рез­ко па­да­ет до ну­ля, а си­ла то­ка быс­тро воз­раста­ет до мак­си­мально­го зна­чения. При раз­ры­ве це­пи нап­ря­жение меж­ду элек­тро­дами мгно­вен­но по­выша­ет­ся до 24…40 В и воз­ни­ка­ет крат­ковре­мен­ный ду­говой раз­ряд. Элек­трод и де­таль оп­лавля­ют­ся во вре­мя ду­гово­го раз­ря­да, при этом на кон­це элек­тро­да об­ра­зу­ет­ся кап­ля ме­тал­ла. Мел­ко­капельный пе­ренос ме­тал­ла на де­таль про­ис­хо­дит пре­иму­щес­твен­но при ко­рот­ком за­мыка­нии. При дальнейшем уве­личе­нии элек­трод­но­го про­межут­ка ду­га гас­нет, так как нап­ря­жение хо­лос­то­го хо­да ис­точни­ка то­ка ста­новит­ся не­дос­та­точ­ным для под­держа­ния ста­бильно­го ду­гово­го раз­ря­да. За­тем цикл пов­то­ря­ет­ся.

Так как дли­тельность су­щес­тво­вания ду­ги сос­тавля­ет око­ло 20% про­дол­жи­тельнос­ти цик­ла, то про­вар ос­новно­го ме­тал­ла — нег­лу­бокий, с не­большой зо­ной тер­ми­чес­ко­го вли­яния. Вве­дение ин­дуктив­ности в цепь ду­ги обес­пе­чива­ет на­коп­ле­ние элек­три­чес­кой энер­гии в ин­дуктив­ности во вре­мя ра­зом­кну­того сос­то­яния це­пи, сдвиг фаз то­ка и нап­ря­жения, по­это­му пе­реход то­ка че­рез нуль про­ис­хо­дит при на­личии нап­ря­жения ис­точни­ка пи­тания и воз­никно­вении элек­трод­ви­жущей си­лы (ЭДС) са­мо­ин­дукции, ко­торая сов­па­да­ет по нап­равле­нию с нап­ря­жени­ем ис­точни­ка пи­тания, это обес­пе­чива­ет пов­торное воз­никно­вение ду­гово­го раз­ря­да пос­ле раз­ры­ва сва­роч­ной це­пи и ус­тойчи­вое го­рение ду­ги.

На рис. 4.44 по­каза­на схе­ма ус­та­нов­ки для ав­то­мати­чес­кой виб­ро­дуго­вой нап­лавки.

Рис. 4.44.Схема установки для автоматической вибродуговой наплавки:
1 — наплавляемая деталь; 2 — наплавленный слой; 3 — вибрирующий мундштук; 4 — канал для подачи жидкости; 5 — ролики подающего механизма; 6 — кассета для проволоки; 7 — вибратор; 8 — пружины; 9 — дроссель; 10 — бак для сбора жидкости; 11 — насос; 12 — электродвигатель

Виб­ро­дуго­вую нап­лавку ве­дут под сло­ем флю­са, в раз­личных га­зовых сре­дах или в вод­ных рас­тво­рах. Пос­ледний слу­чай на­ибо­лее рас­простра­нен, при этом в зо­ну на­плав­ки по­да­ют ох­лажда­ющую жид­кость (3…5%-й рас­твор кальци­ниро­ван­ной со­ды или 10…20%-й рас­твор гли­цери­на в во­де), ко­торая за­каля­ет нап­лавлен­ный слой, за­щища­ет рас­плав­ленный ма­тери­ал от про­ник­но­вения кис­ло­рода и азо­та воз­ду­ха и ох­лажда­ет вос­ста­нав­ли­ва­емую де­таль. Рас­ход жид­кости — 0,5…1,0 л/мин. По­дача ее про­из­во­дит­ся в точ­ку на рас­сто­янии 15…30 мм от мес­та го­рения ду­ги. Од­на­ко ох­лажде­ние нап­лавля­емой по­вер­хнос­ти с вы­сокой ско­ростью и тер­ми­чес­кое вли­яние ва­ликов, нап­лавлен­ных поз­же, да­ют не­оди­нако­вую твер­дость учас­тков вос­ста­нав­ли­ва­емой по­вер­хнос­ти.

Виб­ро­дуго­вая нап­лавка при­меня­ет­ся для вос­ста­нов­ле­ния стальных де­талей, ра­бота­ющих в раз­личных ус­ло­ви­ях при не­высо­ких тре­бова­ни­ях к соп­ро­тив­ле­нию ус­та­лос­ти (оси, тол­ка­тели). Она поз­во­ля­ет по­лучать пок­ры­тия вы­сокой твер­дости и из­но­сос­тойкос­ти без пос­ле­ду­ющей тер­мо­об­ра­бот­ки пу­тем при­мене­ния элек­трод­ной про­воло­ки нуж­но­го сос­та­ва. Де­таль наг­ре­ва­ет­ся до тем­пе­рату­ры ме­нее 100°С и не де­фор­ми­ру­ет­ся. Нап­лавлен­ный ме­талл име­ет рав­но­мер­ную тол­щи­ну и срав­ни­тельно ров­ную и глад­кую по­вер­хность. Про­из­во­дительность про­цес­са в 4…5 раз вы­ше, чем при руч­ной ду­говой нап­лавке. Низ­кое нап­ря­жение про­цес­са обес­пе­чива­ет бе­зопас­ность ра­бот.

Мар­ку элек­трод­ной про­воло­ки вы­бира­ют в за­виси­мос­ти от тре­бу­емых ме­хани­чес­ких свойств нап­лавля­емо­го ме­тал­ла. При нап­лавке стальных и чу­гун­ных де­талей для по­луче­ния слоя твер­достью 51…56 HRC при­меня­ют про­воло­ки ма­рок Нп-65 и Нп-80. Для по­луче­ния твер­дости 37…41 HRC нап­лавку ве­дут про­воло­кой Нп-30ХГСА, а для по­луче­ния твер­дости 180…240 НВ — про­воло­кой мар­ки Св-08. Для нап­лавки слоя тол­щи­ной до 1 мм бе­рут про­воло­ку ди­амет­ром 1,0…1,6 мм, тол­щи­ной до 2 мм — 1,6…2,0 мм. При нап­лавке за­гото­вок из се­рого чу­гуна ве­дут двух­слойную нап­лавку про­воло­кой мар­ки Св-08, при этом рас­ход жид­кости сос­тавля­ет 0,02 л/мин.

При­мер­ные па­рамет­ры ре­жима виб­ро­дуго­вой нап­лавки сле­ду­ющие:

§ ток об­ратной по­ляр­ности си­лой 70…75 А, нап­ря­жени­ем 12…30 В;

§ ди­аметр про­воло­ки — 1,6 мм;

§ шаг нап­лавки — 2,3…2,7 мм;

§ угол под­во­да про­воло­ки к де­тали — 15…30°;

§ ско­рость по­дачи про­воло­ки — ме­нее 1,65 м/мин;

§ ско­рость нап­лавки — 0,50…0,65 м/мин. При си­ле то­ка ме­нее 100 А в сва­роч­ную цепь пос­ле­дова­тельно с ис­точни­ком пи­тания вклю­ча­ют до­пол­ни­тельную ин­дуктив­ность 0,4…0,7 мГн.

Ди­аметр элек­тро­да и нап­ря­жение ис­точни­ка пи­тания в за­виси­мос­ти от тол­щи­ны на­плав­ля­емо­го ме­тал­ла ука­заны в табл. 4.15.

Таблица 4.15. Зависимость диаметра электрода и напряжения источника от толщины наплавляемого покрытия вибродуговым способом
Па­раметр	Тол­щи­на нап­лавля­емо­го ме­тал­ла, мм
	0,3…0,9	1,0…1,6	1,7…2,5
Ди­аметр элек­тро­да, мм	1,6	2,0	2,5
Нап­ря­жение ис­точни­ка пи­тания, В	12…15	15…20	20…25

Свойства пок­ры­тий при виб­ро­дуго­вой нап­лавке мо­гут быть улуч­ше­ны при­мене­ни­ем за­щит­ных сред (ди­ок­си­да уг­ле­рода, флю­сов, во­дяно­го па­ра, пе­ны), по­рош­ко­вых про­волок, пос­ле­ду­ющей тер­ми­чес­кой об­ра­бот­кой из­де­лий, об­каткой ро­лика­ми или ультраз­ву­ковым уп­рочне­ни­ем.

При раз­ра­бот­ке тех­но­логи­чес­ких про­цес­сов виб­ро­дуго­вой нап­лавки учи­тыва­ют ряд осо­бен­ностей:

§ пер­вый и пос­ледний ва­лики нап­лавля­ют на ци­лин­дри­чес­кие по­вер­хнос­ти при от­клю­чен­ной по­даче ох­лажда­ющей жид­кости;

§ при кон­сольном за­креп­ле­нии де­тали нап­лавку ве­дут от сво­бод­но­го кон­ца к пат­ро­ну;

§ гал­те­ли де­тали нап­лавля­ют в пос­леднюю оче­редь;

§ резьбо­вые по­вер­хнос­ти нап­лавля­ют без по­дачи ох­лажда­ющей жид­кости. При ша­ге резьбы бо­лее 1,5 мм шаг нап­лавки ус­та­нав­ли­ва­ет­ся рав­ным ша­гу резьбы;

§ для нап­лавки эк­сцентри­ков ис­пользу­ют ко­пиро­вальные ус­тройства, а вы­лет элек­тро­дов ус­та­нав­ли­ва­ют на 2…3 мм больше ве­личи­ны эк­сцентри­сите­та;

§ шли­цы глу­биной 1,5…2,0 мм и ме­нее нап­лавля­ют при вра­щении де­тали, а бо­лее круп­ные шли­цы — с по­дачей го­лов­ки вдоль оси де­тали; в пос­леднем слу­чае пос­ле нап­лавки каж­до­го ва­лика де­таль по­вора­чива­ют при­мер­но на 180° от­но­сительно ее оси и на­плав­ля­ют паз на про­тиво­полож­ной сто­роне де­тали.

Соб­лю­дение ука­зан­ных осо­бен­ностей виб­ро­дуго­вой нап­лавки спо­собс­тву­ет пре­дот­вра­щению де­фор­ма­ции де­тали при ее вос­ста­нов­ле­нии.

Для виб­ро­дуго­вой нап­лавки при­меня­ют ис­точни­ки пи­тания с жес­ткой внеш­ней ха­рак­те­рис­ти­кой ти­па ВДГ-303-3, ВДУ-506С, ВДУ-306МТ и др.

Для ре­али­зации про­цес­са виб­ро­дуго­вой нап­лавки бы­ли раз­ра­бота­ны спе­ци­альные нап­ла­воч­ные го­лов­ки мо­делей ОКС-6569М и ОКС-1252, ко­торые обес­пе­чива­ют по­дачу нап­ла­воч­ной про­воло­ки и ее виб­ра­цию в про­цес­се нап­лавки. Эти го­лов­ки мо­гут ра­ботать так­же в ре­жиме нап­лавки в сре­де за­щит­но­го га­за и под сло­ем флю­са при на­несе­нии пок­ры­тий на на­руж­ные и внут­ренние по­вер­хнос­ти. Ско­рость по­дачи элек­трод­ной про­воло­ки сос­тавля­ет 0,52…4,50 м/мин.

Не­дос­татки про­цес­са виб­ро­дуго­вой нап­лавки сле­ду­ющие:

§ сни­жение ус­та­лос­тной проч­ности до 60% из-за об­ра­зова­ния за­ка­лоч­ных струк­тур в ма­тери­але, вы­зыва­ющих рас­тя­гива­ющие нап­ря­жения и не­од­но­род­ность твер­дости (в мес­тах пе­рек­ры­тия то­чек свар­ки в ре­зульта­те от­пуска твер­дость сни­жа­ет­ся);

§ на­личие пор в пок­ры­тии по при­чине быс­тро­го пе­рехо­да ме­тал­ла из жид­ко­го сос­то­яния в твер­дое.

Контрольные вопросы

1. Ка­ковы глав­ные осо­бен­ности ме­хани­зиро­ван­ной нап­лавки?

2. Опи­шите про­цесс нап­лавки под сло­ем флю­са.

3. От че­го за­висит ка­чес­тво нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, фор­ма ва­ликов и глу­бина проп­лавле­ния ме­тал­ла при ме­хани­зиро­ван­ной нап­лавке?

4. Ка­кие сва­роч­ные ма­тери­алы и обо­рудо­вание при­меня­ют­ся при нап­лавке под сло­ем флю­са?

5. В ка­ких це­лях про­из­во­дит­ся ле­гиро­вание нап­лавля­емо­го ме­тал­ла при нап­лавке под сло­ем флю­са?

6. Ка­кие де­тали (из­де­лия) мож­но вос­ста­нав­ли­вать ав­то­мати­чес­кой ду­говой нап­лавкой под сло­ем флю­са?

7. Ка­кова тех­но­логия нап­лавки в сре­де уг­ле­кис­ло­го га­за (ди­ок­си­да уг­ле­рода)?

8. Из че­го сос­то­ит сер­дечник по­рош­ко­вой про­воло­ки?

9. Как дол­жна вы­пол­няться нап­лавка по­рош­ко­вой про­воло­кой с внут­ренней за­щитой?

10. Ка­ково наз­на­чение шну­ровых ма­тери­алов?

11. Ка­ковы ос­новные пре­иму­щес­тва элек­тро­кон­так­тной при­вар­ки ме­тал­ли­чес­ко­го слоя по срав­не­нию с раз­личны­ми ме­тода­ми нап­лавки?

12. Ка­кое обо­рудо­вание ис­пользу­ет­ся для элет­ро­кон­так­тной при­вар­ки? На­зови­те из­вес­тные вам мо­дели.

13. Ка­кова сущ­ность ме­тода ла­зер­ной нап­лавки? Ка­кие су­щес­тву­ют спо­собы соз­да­ния пок­ры­тий с по­мощью ла­зер­ной нап­лавки?

14. На­зови­те ос­новные нап­равле­ния пер­спек­тивных тех­но­логий ла­зер­ной нап­лавки.

15. Ка­кие су­щес­тву­ют ви­ды плаз­менной нап­лавки?

16. В ка­ких слу­ча­ях при­меня­ет­ся плаз­менная нап­лавка?

17. Ка­ково наз­на­чение плаз­мотро­на? Опи­шите его конс­трук­цию.

18. На чем ос­но­ван про­цесс элек­трош­ла­ковой нап­лавки?

19. В чем зак­лю­ча­ет­ся сущ­ность ме­тода элек­тро­ис­кро­вой нап­лавки?

20. Из ка­ких опе­раций сос­то­ит ти­повой тех­но­логи­чес­кий мар­шрут вос­ста­нов­ле­ния де­талей элек­тро­ис­кро­вым спо­собом?

21. За счет че­го про­ис­хо­дит нап­лавка при ис­пользо­вании то­ка вы­сокой час­то­ты?

22. Ка­ким об­ра­зом осу­щест­вля­ет­ся нап­лавка при ис­пользо­вании то­ка вы­сокой час­то­ты?

23. Ка­ким об­ра­зом осу­щест­вля­ет­ся нап­лавка ле­жащим элек­тро­дом?

24. Опи­шите про­цесс виб­ро­дуго­вой нап­лавки.

Лабораторная работа № 1

Ручная дуговая сварка и наплавка при восстановлении деталей машин

Це­ли ра­боты:

1) оз­на­комиться с обо­рудо­вани­ем, прис­по­соб­ле­ни­ями, инс­тру­мен­том, ор­га­низа­ци­он­ной и тех­но­логи­чес­кой ос­нас­ткой по вос­ста­нов­ле­нию де­талей ма­шин руч­ной ду­говой нап­лавкой;

2) изу­чить осо­бен­ности и свойства свар­ки и нап­лавки раз­личны­ми спо­соба­ми;

3) прак­ти­чес­ки ос­во­ить свар­ку и нап­лавку с ис­пользо­вани­ем:

§ по­рош­ко­об­разных сме­сей;

§ при­садоч­но­го ма­тери­ала;

§ пла­вящих­ся элек­тро­дов.

Обо­рудо­вание и ма­тери­алы:

1) сва­роч­ный пост пос­то­ян­но­го то­ка с элек­тро­из­ме­рительны­ми при­бора­ми;

2) при­бор для оп­ре­деле­ния твер­дости ме­тал­ла;

3) то­чило це­ховое;

4) на­пильник;

5) плас­ти­ны из низ­ко­уг­ле­родис­той ста­ли раз­ме­рами 100×100×10 мм;

6) гра­фито­вые элек­тро­ды ди­амет­ром d = 6…8 мм;

7) при­садоч­ный ма­тери­ал;

8) элек­тро­ды для свар­ки и нап­лавки;

9) наж­дачная бу­мага.

За­дания:

1) изу­чить сущ­ность и про­цесс ду­говой свар­ки и нап­лавки и их осо­бен­ности при ис­пользо­вании раз­ных спо­собов;

2) про­из­вести свар­ку и нап­лавку де­талей раз­ны­ми спо­соба­ми с фик­са­ци­ей си­лы то­ка, нап­ря­жения и про­дол­жи­тельнос­ти го­рения ду­ги.

Общие сведения

Нап­лавка — од­на из раз­но­вид­ностей свар­ки, ко­торая слу­жит для на­несе­ния слоя ме­тал­ла за­дан­но­го сос­та­ва на по­вер­хность из­де­лия.

На­несен­ный ме­талл проч­но свя­зыва­ет­ся с ос­новным, об­ра­зуя на­деж­ное со­еди­нение.

Нап­лавку при­меня­ют для вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния де­талей ма­шин и обо­рудо­вания пу­тем на­несе­ния на их ра­бочие по­вер­хнос­ти ме­тал­ли­чес­ких пок­ры­тий, об­ла­да­ющих не­об­хо­димым ком­плек­сом свойств: из­но­сос­тойкостью, тер­мостойкостью, кис­ло­то­упор­ностью и т.д. Мас­са нап­лавлен­но­го ме­тал­ла обыч­но не пре­выша­ет нес­колько про­цен­тов об­щей мас­сы из­де­лия. Су­щес­тву­ют сле­ду­ющие спо­собы ду­говой нап­лавки:

§ руч­ная ду­говая;

§ пла­вящим­ся и неп­ла­вящим­ся элек­тро­дами;

§ по­лу­ав­то­мати­чес­кая и ав­то­мати­чес­кая нап­лавки под сло­ем флю­са, в сре­де за­щит­ных га­зов;

§ виб­ро­дуго­вая;

§ плаз­менная;

§ элек­трош­ла­ковая;

§ га­зовая;

§ ин­дукци­он­ная и др.

Схе­мы спо­собов руч­ной ду­говой свар­ки и нап­лавки по­каза­ны на рис. 3.1 (см. под­разд. 3.1). Нап­лавка по срав­не­нию со свар­кой име­ет сле­ду­ющие от­ли­чительные осо­бен­ности:

§ при нап­лавке по­вер­хностных сло­ев с за­дан­ны­ми свойства­ми хи­мичес­кий сос­тав на­плав­ленно­го ме­тал­ла су­щес­твен­но от­ли­ча­ет­ся от хи­мичес­ко­го сос­та­ва ос­новно­го ме­тал­ла;

§ нап­лавля­емый ме­талл вы­бира­ют с уче­том экс­плу­ата­ци­он­ных тре­бова­ний к ра­бочим по­вер­хнос­тям.

Тех­но­логи­чес­кие тре­бова­ния и осо­бен­ности нап­лавки:

§ ми­нимальное пе­реме­шива­ние нап­лавля­емо­го сос­та­ва с ос­новным ме­тал­лом для обес­пе­чения за­дан­но­го хи­мичес­ко­го сос­та­ва слоя и пре­дот­вра­щения тре­щин;

§ обес­пе­чение ми­нимальной зо­ны тер­ми­чес­ко­го вли­яния;

§ ми­нимальные нап­ря­жения и де­фор­ма­ции.

Эти тре­бова­ния обес­пе­чива­ют­ся за счет уменьше­ния глу­бины проп­лавле­ния ре­гули­рова­ни­ем па­рамет­ров ре­жима, по­гон­ной энер­гии, тех­ни­ки свар­ки и нап­лавки, ко­леба­ния элек­тро­да, нап­лавкой сим­метрич­ных по­лос враз­брос и т.д.

Руч­ная ду­говая свар­ка и нап­лавка бла­года­ря прос­то­те, воз­можнос­ти при­мене­ния для де­талей лю­бой фор­мы яв­ля­ет­ся на­ибо­лее рас­простра­нен­ным спо­собом. Ее мож­но при­менять как для вос­ста­нов­ле­ния из­но­шен­ных по­вер­хнос­тей и нап­лавки по­вер­хнос­тей со спе­ци­альны­ми свойства­ми, так и для ис­прав­ле­ния бра­ка литья лю­бых ме­тал­лов и спла­вов. По­вер­хность де­тали под нап­лавку дол­жна быть тща­тельно за­чище­на. При на­несе­нии нап­лавлен­но­го ме­тал­ла от­дельны­ми ва­лика­ми каж­дый пос­ле­ду­ющий ва­лик дол­жен рас­плав­лять пре­дыду­щий на ¹/₃…¹/₂ ши­рины (см. рис. 3.2, под­разд. 3.1). Руч­ная ду­говая нап­лавка це­лесо­об­разна тог­да, ког­да тол­щи­на нап­лавлен­но­го слоя дол­жна быть 1…2 мм, не ме­нее.

При ду­говой нап­лавке угольным элек­тро­дом ду­га го­рит меж­ду угольным или гра­фито­вым элек­тро­дом и нап­лавлен­ным из­де­ли­ем. Так как угольный элек­трод име­ет близ­кие тем­пе­рату­ры плав­ле­ния (3800°С) и ки­пения (4200°С), то при нап­лавке угольный элек­трод не пла­вит­ся, а про­ис­хо­дит его ис­па­рение. Рас­ход угольно­го элек­тро­да при нап­лавке сос­тавля­ет нес­колько мил­ли­мет­ров в ми­нуту, а дли­на ду­ги дос­ти­га­ет 12…15 мм. Не­большие ко­леба­ния дли­ны ду­ги в нес­колько мил­ли­мет­ров на ка­чес­тво нап­лавки не вли­яют.

Нап­лавку угольным элек­тро­дом про­водят на пос­то­ян­ном то­ке пря­мой по­ляр­ности (ми­нус на элек­тро­де). При свар­ке на об­ратной по­ляр­ности элек­трод сильно ра­зог­ре­ва­ет­ся на большой дли­не, его ис­па­рение уве­личи­ва­ет­ся, ос­трые кольца быс­тро при­туп­ля­ют­ся. Ду­га об­ратной по­ляр­ности не­ус­тойчи­ва и не мо­жет быть рас­тя­нута бо­лее чем на 12 мм.

При пря­мой по­ляр­ности угольная ду­га дли­ной бо­лее 4 мм не про­из­во­дит на­уг­ле­рожи­вания рас­плав­ленно­го ме­тал­ла, со­дер­жа­ние уг­ле­рода в нем да­же нес­колько уменьша­ет­ся за счет вы­гора­ния, а при об­ратной по­ляр­ности, на­обо­рот, про­ис­хо­дит сильное на­уг­ле­рожи­вание нап­лавля­емо­го ме­тал­ла, по­это­му нап­лавку угольным элек­тро­дом на пе­ремен­ном то­ке не при­меня­ют вследс­твие ма­лой ус­тойчи­вос­ти ду­ги.

Руч­ную ду­говую нап­лавку угольным элек­тро­дом про­водят с ис­пользо­вани­ем нап­ла­воч­ных сме­сей или до­пол­ни­тельно­го при­садоч­но­го ме­тал­ла.

По­рош­ко­об­разные нап­ла­воч­ные ма­тери­алы пред­став­ля­ют со­бой ме­хани­чес­кую смесь зе­рен ме­тал­лов, фер­рос­пла­вов и ме­тал­ли­чес­ких со­еди­нений с уг­ле­родом. Хи­мичес­кий сос­тав не­кото­рых из них и твер­дость од­нослойной нап­лавки при­веде­ны в табл. ЛР 1.1.

Таблица ЛР 1.1. Химический состав и твердость наплавочных материалов
Ма­тери­ал	Хи­мичес­кий сос­тав, %						HRCэ
	C	Si	Mn	Cr	W	Fe
Ста­линит	8…10	3,0	13…17	16…20	—	Ост.	77
Во­кар	9,5…10,5	0,5	—	—	85…87	До 0,2	84
Ре­лит	5	—	—	—	95	—	88

На очи­щен­ную по­вер­хность ос­новно­го ме­тал­ла на­носят слой про­кален­ной бу­ры тол­щи­ной 0,2…0,3 мм и слой по­рош­ко­об­разно­го ма­тери­ала, тол­щи­на ко­торо­го дол­жна быть в 2…3 ра­за больше же­лательной тол­щи­ны нап­лавлен­но­го слоя. Смесь рас­плав­ля­ет­ся угольным или гра­фито­вым элек­тро­дом ди­амет­ром 8…20 мм. Ду­га воз­бужда­ет­ся на ос­новном ме­тал­ле, за­тем пе­рено­сит­ся на по­рош­ко­об­разный ма­тери­ал; при пос­ту­пательно-зиг­за­го­об­разном дви­жении элек­тро­да ших­та и ос­новной ма­тери­ал рас­плав­ля­ют­ся од­новре­мен­но.

Ре­комен­ду­емые ре­жимы нап­лавки при­веде­ны в табл. ЛР 1.2.

Таблица ЛР 1.2. Рекомендуемые режимы ручной дуговой наплавки
Нап­ла­воч­ная смесь	Тол­щи­на де­тали, мм	Си­ла сва­роч­но­го то­ка, А	Ди­аметр элек­тро­да, мм
Ста­линит	3..5 6…15 Бо­лее 15	80…100 120…140 160…180	8…10 10…12 16…20
Ре­лит, во­кар	Ме­нее 10 Бо­лее 10	140…160 160…200	8…10 12…18

За один про­ход ре­комен­ду­ет­ся нап­лавлять слой не тол­ще 2 мм и не ши­ре 50 мм. Вви­ду хруп­кости и опас­ности об­ра­зова­ния тре­щин об­щая тол­щи­на слоя, нап­лавля­емо­го этим спо­собом, не дол­жна пре­вышать 6 мм. От­сутс­твие за­щиты рас­плав­ленно­го ме­тал­ла от воз­ду­ха при­водит к час­тично­му окис­ле­нию ле­гиру­ющих при­месей, об­ра­зова­нию пор, не­метал­ли­чес­ких вклю­чений и дру­гих де­фек­тов.

Руч­ную ду­говую нап­лавку угольным элек­тро­дом с при­садоч­ным ме­тал­лом осу­щест­вля­ют на тех же ре­жимах нап­лавки, что и с при­мене­ни­ем нап­ла­воч­ной сме­си, только при­садоч­ный ме­талл в зо­ну ду­ги по­да­ет­ся сбо­ку. В ка­чес­тве при­садоч­но­го ма­тери­ала мож­но ис­пользо­вать ли­тые твер­дые спла­вы и нап­ла­воч­ную про­воло­ку, да­ющие не­об­хо­димый по сос­та­ву нап­лавлен­ный ме­талл.

Ли­тые твер­дые спла­вы — это спла­вы эле­мен­тов вольфра­ма (W), хро­ма (Cr), ни­келя (Ni), крем­ния (Si) и уг­ле­рода (C) с ко­бальтом (стел­ли­ты ма­рок В2К и В3К), а так­же Cr, Ni, мар­ганца (Mn), Si и C с же­лезом (сор­майт № 1 и сор­майт № 2).

Вы­бор в ка­чес­тве при­садоч­но­го ме­тал­ла мар­ки нап­ла­воч­ной про­воло­ки за­висит от тре­бова­ний к слу­жеб­ным ха­рак­те­рис­ти­кам нап­лавки. Нап­ри­мер, для вос­ста­нов­ле­ния раз­ме­ров сла­бонаг­ру­жен­ных де­талей ма­шин, кра­новых ко­лес, муфт в ка­чес­тве нап­ла­воч­ных ма­тери­алов час­то при­меня­ют уг­ле­родис­тые и низ­ко­леги­рован­ные про­воло­ки ма­рок 08Г, 15Г2С и 25Х3.

Руч­ная ду­говая свар­ка и нап­лавка пла­вящим­ся элек­тро­дом бла­года­ря прос­то­те и воз­можнос­ти при­мене­ния ее для де­талей лю­бой фор­мы — на­ибо­лее рас­простра­нен­ный спо­соб свар­ки и нап­лавки ме­тал­лов. Обыч­но ис­пользу­ют элек­тро­ды ди­амет­ром 3…6 мм в за­виси­мос­ти от раз­ме­ров сва­рива­емых де­талей и тре­бу­емой тол­щи­ны нап­лавля­емо­го слоя. При тол­щи­не слоя ме­нее 1,5 мм при­меня­ют элек­тро­ды с ди­амет­ром стер­жня 3 мм, при тол­щи­не слоя бо­лее 6 мм и нап­лавке круп­ных де­талей — элек­тро­ды с ди­амет­ром стер­жня 6 мм.

Для нап­лавки в ниж­нем по­ложе­нии для раз­личных ди­амет­ров стер­жня элек­тро­да обыч­но ре­комен­ду­ют зна­чения си­лы то­ка, при­веден­ные да­лее.

 

За­виси­мость зна­чений си­лы то­ка для нап­лавки де­тали в ниж­нем по­ложе­нии
от ди­амет­ра стер­жня элек­тро­да

 

В Рос­сии раз­ра­бота­но большое чис­ло ма­рок сва­роч­ных нап­ла­воч­ных элек­тро­дов. Кро­ме то­го, для нап­лавки мож­но ис­пользо­вать сва­роч­ные элек­тро­ды, пред­назна­чен­ные для свар­ки спе­ци­альных ста­лей и спла­вов.

Пок­ры­тия элек­тро­да клас­си­фици­ру­ют по хи­мичес­ко­му сос­та­ву нап­лавлен­но­го ме­тал­ла. Каж­до­му ти­пу нап­лавлен­но­го ме­тал­ла мо­жет со­от­ветс­тво­вать нес­колько ма­рок элек­тро­дов, от­ли­ча­ющих­ся сос­та­вом стер­жня, пок­ры­тия и тех­но­логи­чес­ки­ми свойства­ми, нап­ри­мер, элек­тро­ды ма­рок ОЗН-250У, ОЗН-350У, ОЗН-400У, ОЗИ-3, ОЗШ-1, У­ОНИ-13/45, ВСН-10, ВСН-6 и ЭН-60М.

Руч­ной ду­говой свар­кой вос­ста­нав­ли­ва­ют тре­щины и про­бо­ины в раз­личных де­талях, в час­тнос­ти в чу­гун­ных кор­пусных де­талях. Тре­щины, про­бо­ины и дру­гие де­фек­ты в них за­вари­ва­ют в оп­ре­делен­ной пос­ле­дова­тельнос­ти.

1. Мо­ют чу­гун­ную кор­пусную де­таль, ус­та­нав­ли­ва­ют ее в кан­то­ватель или ук­ла­дыва­ют на стол.

2. За­чища­ют по­вер­хность до ме­тал­ли­чес­ко­го блес­ка по обе сто­роны тре­щины на ши­рину 10…20 мм и оп­ре­деля­ют гра­ницы тре­щины. За­чис­тка про­из­во­дит­ся элек­три­чес­кой шли­фовальной ма­шиной или пнев­мошли­фовальной ма­шиной с со­от­ветс­тву­ющи­ми шли­фовальным кру­гами.

3. Оп­ре­делив гра­ницы тре­щины, на рас­сто­янии 6…10 мм от ви­димо­го кон­ца в на­прав­ле­нии ее раз­ви­тия свер­лят сквоз­ные от­вер­стия ди­амет­ром 3…4 мм, при­меняя свер­лильную элек­три­чес­кую ма­шину или свер­лильную пнев­ма­тичес­кую ма­шину мо­дели ИП-1011, ди­аметр свер­ла — 4 мм.

4. Пос­ле за­чис­тки по­вер­хнос­тей раз­де­лыва­ют тре­щины, при­чем сквоз­ные тре­щины в тон­ких стен­ках — с од­ной сто­роны, в тол­стых — с двух сто­рон (рис. ЛР 1.1). Тре­щину в пе­ремыч­ках меж­ду от­вер­сти­ями об­ра­баты­ва­ют с двух сто­рон по всей ее вы­соте. Нес­квоз­ные тре­щины раз­де­лыва­ют до це­лого ме­тал­ла. Раз­делку тре­щин вы­пол­ня­ют фре­зеро­вани­ем и ис­пользо­вани­ем руч­ной свер­лильной пнев­ма­тичес­кой ма­шины мо­дели ИП-1011 с пат­ро­ном мар­ки П-18 и фре­зы кон­це­вой. При раз­делке про­рез­ным кам­нем при­меня­ет­ся пнев­мошли­фовальная ма­шина мо­дели ИП-2009А.

Рис. ЛР 1.1.Варианты разделки сквозных трещин

Для по­луче­ния уси­лен­но­го свар­но­го шва при свар­ке на­ибо­лее от­ветс­твен­ных учас­тков де­тали при­меня­ют бо­лее слож­ную фор­му раз­делки де­фек­та (рис. ЛР 1.2).

Рис. ЛР 1.2.Разделка трещин для усиления шва:
а — сверление отверстий на концах трещины; б — сверление отверстий вдоль трещины; в — поперечная разделка трещин

5. При на­личии про­бо­ин за­чища­ют от кор­ро­зии по­вер­хность по все­му пе­римет­ру про­бо­ины, за­пили­ва­ют ос­трые кром­ки и вы­реза­ют нак­ладку по фор­ме про­бо­ины из ста­ли мар­ки Ст3 тол­щи­ной 2…3 мм с та­ким рас­че­том, что­бы кром­ки про­бо­ины бы­ли пе­рек­ры­ты на рас­сто­янии 10…15 мм.

Все под­го­тови­тельные опе­рации вы­пол­ня­ют без при­мене­ния ох­лажда­ющей жид­кости.

6. За­вар­ку тре­щин на стен­ках чу­гун­ных де­талей и в пе­ремыч­ках меж­ду от­вер­сти­ями про­из­во­дят от­кры­той ду­гой на пос­то­ян­ном то­ке пря­мой по­ляр­ности са­моза­щит­ной про­воло­кой мар­ки ПАНЧ-11. Вы­лет элек­тро­да дол­жен сос­тавлять 15…20 мм.

При свар­ке са­моза­щит­ной про­воло­кой мар­ки ПАНЧ-11 ре­комен­ду­ет­ся при­менять сле­ду­ющие на­ибо­лее оп­ти­мальные ре­жимы:

§ ди­аметр про­воло­ки — 1,2 мм;

§ сва­роч­ный ток — 80…120 А;

§ нап­ря­жение ду­ги — 14…18 В;

§ ско­рость по­дачи про­воло­ки — 110…200 м/ч;

§ ско­рость свар­ки — 4…5 м/ч.

7. Тре­щины за­вари­ва­ют учас­тка­ми дли­ной до 30 мм с про­ков­кой и ох­лажде­ни­ем каж­до­го учас­тка до тем­пе­рату­ры 50…60°С дву­мя спо­соба­ми по схе­ме, по­казан­ной на рис. ЛР 1.3. За­вар­ка тре­щин со слож­ной фор­мой раз­делки так­же про­из­во­дит­ся учас­тка­ми дли­ной до 30 мм с про­ков­кой и ох­лажде­ни­ем до тем­пе­рату­ры 60…50°С в по­ряд­ке, по­казан­ном на рис. ЛР 1.4.

Рис. ЛР 1.3.Последовательность заварки трещины разными способами (а, б):
1 … 8 — последовательно завариваемые участки Рис. ЛР 1.4.Порядок заварки трещины со сложной формой разделки:
I…V — последовательность наложения участков шва

8. Зап­ла­ты при­вари­ва­ют враз­брос учас­тка­ми дли­ной 30…50 мм по кон­ту­ру зап­ла­ты. Каж­дый сле­ду­ющий учас­ток на­чина­ют за­вари­вать пос­ле про­ков­ки и ох­лажде­ния пре­дыду­щего учас­тка до тем­пе­рату­ры 60…50°С. Для свар­ки ис­пользу­ют се­рийные сва­роч­ные по­лу­ав­то­маты в ком­плек­те со сва­роч­ны­ми вып­ря­мите­ля­ми.

Ме­хани­чес­кие свойства ме­тал­ла свар­но­го шва при руч­ной ду­говой нап­лавке сле­ду­ющие:

§ пре­дел проч­ности на раз­рыв — до 500 МН/м²;

§ пре­дел те­кучес­ти — до 300 МН/м²;

§ уд­ли­нение — до 20%;

§ твер­дость — 160…180 НВ. На уз­ком учас­тке око­лошов­ной зо­ны наб­лю­да­ет­ся по­выше­ние твер­дости до 280…310 НВ;

§ проч­ность свар­ных со­еди­нений на раз­рыв — не ни­же 95% проч­ности ос­новно­го ме­тал­ла.

Порядок выполнения лабораторной работы

Выполнение сварки и наплавки разными способами

1. Руч­ная ду­говая нап­лавка с ис­пользо­вани­ем по­рош­ко­об­разных сме­сей.

1.1. Изу­чите осо­бен­ности и свойства нап­лавля­емо­го слоя с ис­пользо­вани­ем по­рош­ко­об­разных ма­тери­алов.

1.2. За­чис­ти­те стальную плас­ти­ну.

1.3. Под­бе­рите по ди­амет­ру угольно­го элек­тро­да зна­чение сва­роч­но­го то­ка.

1.4. Сфор­ми­руйте на стальной плас­ти­не гра­фито­выми плас­ти­нами пло­щад­ку раз­ме­рами 30×50 мм, на­неси­те на нее слой бу­ры тол­щи­ной 0,2…0,3 мм и слой по­рош­ко­об­разной сме­си тол­щи­ной 3…5 мм (рис. ЛР 1.5).

Рис. ЛР 1.5.Формирование участка для наплавки порошкообразного материала:
1 — стальная пластина; 2 — графитовые пластины

1.5. За­кре­пите угольный элек­трод в элек­тро­додер­жа­теле и вы­пол­ни­те нап­лавку, фик­си­руя по при­борам зна­чения си­лы то­ка (I), нап­ря­жения (U) и про­дол­жи­тельность го­рения ду­ги (t).

1.6. Об­ра­ботайте пос­ле ох­лажде­ния нап­лавлен­ную по­вер­хность на то­чиле, на­пильни­ком и наж­дачной бу­магой.

1.7. За­мерьте твер­дость нап­лавлен­но­го ме­тал­ла и за­неси­те ре­зульта­ты в табл. ЛР 1.3.

Таблица ЛР 1.3. Результаты выполнения ручной дуговой наплавки разными способами
№ п/п	Ма­тери­ал нап­лавки	Ре­жимы нап­лавки			Твер­дость HRCэ
		I, A	U, В	t, c	1-й за­мер	2-й за­мер	Сред­нее
1 2 3 …

2. Руч­ная ду­говая свар­ка и нап­лавка с ис­пользо­вани­ем при­садоч­но­го ма­тери­ала.

2.1. Изу­чите осо­бен­ности и свойства нап­лавлен­но­го слоя с ис­пользо­вани­ем при­садоч­но­го ма­тери­ала.

2.2. За­чис­ти­те плас­ти­ну.

2.3. Под­бе­рите по ди­амет­ру угольно­го элек­тро­да зна­чение то­ка.

2.4. Вы­бери­те при­садоч­ный пру­ток.

2.5. За­кре­пите угольный элек­трод в элек­тро­додер­жа­теле и вы­пол­ни­те нап­лавку, фик­си­руя по при­борам зна­чения то­ка, нап­ря­жения и про­дол­жи­тельность го­рения ду­ги.

2.6. Об­ра­ботайте пос­ле ох­лажде­ния нап­лавлен­ную по­вер­хность на то­чиле, на­пильни­ком и наж­дачной бу­магой.

2.7. За­мерьте твер­дость нап­лавлен­но­го ме­тал­ла и за­неси­те ре­зульта­ты в табл. ЛР 1.3.

3. Руч­ная ду­говая свар­ка и нап­лавка пла­вящим­ся элек­тро­дом.

3.1. Изу­чите осо­бен­ности и свойства нап­лавки пла­вящим­ся элек­тро­дом.

3.2. Вы­бери­те элек­тро­ды для нап­лавки

3.3. Вы­пол­ни­те нап­лавку в со­от­ветс­твии с действи­ями, ука­зан­ны­ми в пп. 2.2…2.7.

Отчет о работе

От­чет о ра­боте дол­жен со­дер­жать сле­ду­ющее:

1) ха­рак­те­рис­ти­ка ма­тери­алов для свар­ки и нап­лавки;

2) опи­сание ме­тоди­ки про­веде­ния нап­лавки;

3) таб­ли­ца ре­зульта­тов нап­лавки, вы­пол­ненная раз­ны­ми спо­со­ба­ми;

4) крат­кие вы­воды и объяс­не­ния по­лучен­ных ре­зульта­тов.

Контрольные вопросы

1. Ка­кова фи­зичес­кая сущ­ность ос­новных спо­собов руч­ной ду­говой свар­ки и нап­лавки?

2. Пе­речис­ли­те осо­бен­ности руч­ной ду­говой нап­лавки по срав­не­нию со свар­кой.

3. Как на­носят нап­лавлен­ный ме­талл от­дельны­ми ва­лика­ми?

4. На­зови­те осо­бен­ности и свойства свар­ки и нап­лавки с ис­пользо­вани­ем при­садоч­но­го ма­тери­ала.

 

Лабораторная работа № 2

Сварка и наплавка под слоем флюса при восстановлении деталей машин

Це­ли ра­боты:

1) изу­чить сущ­ность про­цес­сов свар­ки и нап­лавки под сло­ем флю­са;

2) оз­на­комиться с обо­рудо­вани­ем и ма­тери­ала­ми, при­меня­емы­ми при свар­ке и нап­лавке под сло­ем флю­са;

3) изу­чить спо­собы ре­гули­рова­ния про­цес­сов свар­ки и нап­лавки под сло­ем флю­са и тех­но­логи­чес­кие при­емы вос­ста­нов­ле­ния де­талей ма­шин нап­лавкой;

4) при­об­рести прак­ти­чес­кие на­выки вос­ста­нов­ле­ния де­талей свар­кой (нап­лавкой) под сло­ем флю­са;

5) оз­на­комиться с пра­вила­ми бе­зопас­ной ра­боты при свар­ке и нап­лавке под сло­ем флю­са.

Обо­рудо­вание и ма­тери­алы:

1) ус­та­нов­ка для свар­ки и нап­лавки под сло­ем флю­са;

2) об­разцы де­талей для нап­лавки;

3) за­точ­ный ста­нок;

4) твер­до­мер;

5) штан­генцир­куль;

6) учеб­ные пла­каты по изу­ча­емой те­ме.

За­дания:

1) оз­на­комиться с ме­тоди­чес­ки­ми ре­комен­да­ци­ями и пра­вила­ми тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те для вы­пол­не­ния свар­ки и нап­лавки под сло­ем флю­са;

2) изу­чить обо­рудо­вание и ма­тери­алы, при­меня­емые при свар­ке и нап­лавке под сло­ем флю­са;

3) сос­та­вить от­чет о про­делан­ной ра­боте.

Общие сведения

Нап­лавка под сло­ем флю­са поз­во­ля­ет уве­личить мощ­ность сва­роч­ной ду­ги за счет уве­личе­ния до­пус­ти­мой плот­ности то­ка до 200 А/мм² (15…30 А/мм² — при ду­говой свар­ке пла­вящим­ся элек­тро­дом) без опас­ности пе­рег­ре­ва элек­тро­да. В ре­зульта­те про­из­во­дительность сва­роч­но-нап­ла­воч­ных ра­бот по­выша­ет­ся в 6…7 раз по срав­не­нию с руч­ной ду­говой свар­кой.

Го­рение ду­ги под сло­ем флю­са спо­собс­тву­ет сни­жению теп­ло­об­ме­на с внеш­ней сре­дой, что уменьша­ет удельный рас­ход элек­тро­энер­гии при нап­лавке ме­тал­ла с 6…8 до 3…5 кВт·ч/кг. Од­новре­мен­но с этим улуч­ша­ют­ся ус­ло­вия фор­ми­рова­ния нап­лавлен­но­го ме­тал­ла и его хи­мичес­кий сос­тав.

Зак­ры­тая ду­га и ме­хани­зация про­цес­сов свар­ки и нап­лавки под сло­ем флю­са обес­пе­чива­ют уменьше­ние по­терь элек­трод­но­го ма­тери­ала на раз­брыз­ги­вание и огар­ки с 20…30 до 2…4%.

Свар­ка и нап­лавка под сло­ем флю­са по­лучи­ли ши­рокое рас­простра­нение для вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния де­талей трак­то­ров, ав­то­моби­лей и дру­гой сельско­хозяйствен­ной тех­ни­ки с дос­та­точ­но большим из­но­сом (до 3…5 мм).

Схе­ма нап­лавки под сло­ем флю­са ци­лин­дри­чес­кой де­тали по­каза­на на рис. 4.1 (см. под­разд. 4.2). Меж­ду элек­тро­дом 3 и де­талью (из­де­ли­ем) 1 воз­бужда­ет­ся элек­три­чес­кая ду­га, в зо­ну го­рения ко­торой по флю­со­про­воду пос­ту­па­ет флюс. Теп­ло­вая энер­гия, воз­ни­ка­ющая при го­рении ду­ги, оп­лавля­ет элек­трод и рас­плав­ля­ет флюс, в ре­зульта­те об­ра­зу­ет­ся пу­зырь, сос­то­ящий из га­зовой обо­лоч­ки и рас­плав­ленно­го флю­са, чем дос­ти­га­ет­ся за­щита ду­ги и рас­плав­ленно­го ме­тал­ла 5 от воз­действия внеш­ней сре­ды. По ме­ре пе­реме­щения сва­роч­ной ван­ны нап­лавлен­ный ме­талл под за­щитой шла­ковой кор­ки ос­ты­ва­ет и крис­талли­зу­ет­ся.

Для свар­ки и нап­лавки под сло­ем флю­са ис­пользу­ют сва­роч­ные или нап­ла­воч­ные го­лов­ки, ус­та­нав­ли­ва­емые на обыч­ные то­кар­ные стан­ки или спе­ци­али­зиро­ван­ные сва­роч­ные нап­ла­воч­ные ав­то­маты, вы­пус­ка­емые про­мыш­ленностью. Нап­лавку мож­но осу­щест­влять на де­тали ти­па «вал» (опор­ные кат­ки, оси, раз­личные ва­лы), плос­кие по­вер­хнос­ти (шли­цы ва­лов), а так­же на де­тали слож­но­го про­филя (зубья ве­дущих звез­до­чек и др.).

Сва­роч­ная (нап­ла­воч­ная) го­лов­ка сос­то­ит из ме­ханиз­ма по­дачи про­воло­ки, поз­во­ля­юще­го сту­пен­ча­то или плав­но из­ме­нять ско­рость по­дачи элек­тро­да, мунд­шту­ка для под­во­да про­воло­ки к де­тали и флю­со­ап­па­рата, сос­то­яще­го из бун­ке­ра с зад­вижкой для ре­гули­рова­ния ко­личес­тва по­дава­емо­го флю­са. В не­кото­рых слу­ча­ях флю­со­ап­па­рат име­ет ус­тройство для про­се­ива­ния и тран­спор­ти­ров­ки флю­са в бун­кер.

Ис­точни­ками пос­то­ян­но­го то­ка яв­ля­ют­ся сва­роч­ные вып­ря­мите­ли с па­да­ющей ха­рак­те­рис­ти­кой, рас­счи­тан­ные на но­минальный ток до 500 А.

По­ляр­ность при свар­ке и нап­лавке под сло­ем флю­са обыч­но при­меня­ют об­ратную, т.е. на де­таль по­да­ет­ся от­ри­цательный по­тен­ци­ал, а на элек­трод — по­ложи­тельный. Этим обес­пе­чива­ет­ся не­кото­рое уменьше­ние наг­ре­ва де­тали и бо­лее ра­ци­ональное ис­пользо­вание теп­ло­ты.

Свар­ка или нап­лавка под сло­ем флю­са поз­во­ля­ет из­ме­нять в ши­роких пре­делах фи­зико-ме­хани­чес­кие свойства нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, что дос­ти­га­ет­ся в пер­вую оче­редь вы­бором со­от­ветс­тву­юще­го флю­са и элек­трод­но­го ма­тери­ала.

Раз­ли­ча­ют плав­ле­ные и ке­рами­чес­кие флю­сы и флю­сос­ме­си.

Плав­ле­ные флю­сы при­готов­ля­ют сплав­ле­ни­ем в пе­чах ком­по­нен­тов, вхо­дящих в их сос­тав, с пос­ле­ду­ющей гра­нуля­ци­ей. Они име­ют низ­кую сто­имость, обес­пе­чива­ют ка­чес­твен­ную за­щиту ме­тал­ла и его ле­гиро­вание мар­ганцем и крем­ни­ем.

Ке­рами­чес­кие флю­сы за счет име­ющих­ся в них фер­рос­пла­вов поз­во­ля­ют ле­гиро­вать нап­лавлен­ный ме­талл хро­мом, ти­таном, алю­мини­ем и дру­гими ме­тал­ла­ми, обес­пе­чивая вы­сокие экс­плу­ата­ци­он­ные по­каза­тели вос­ста­нов­ленных де­талей. Од­на­ко се­бес­то­имость та­ких пок­ры­тий вы­ше.

При свар­ке и нап­лавке с при­мене­ни­ем флю­сос­ме­сей воз­можна се­пара­ция до­бавок, что при­водит к не­рав­но­мер­но­му рас­пре­деле­нию ле­гиру­ющих ком­по­нен­тов в нап­лавлен­ном ме­тал­ле. Для ус­тра­нения это­го яв­ле­ния при­готов­ля­ют флюс-аг­ло­мерат, сос­то­ящий из 75…80% фер­рос­пла­ва и 20…25% жид­ко­го стек­ла, что обес­пе­чива­ет ра­венс­тво на­сып­ной мас­сы флю­са и фер­рос­пла­ва.

В ка­чес­тве элек­тро­дов ис­пользу­ют сва­роч­ные (мар­ки­ров­ка Св) и нап­ла­воч­ные (мар­ки­ров­ка Нп) про­воло­ки ди­амет­ром, как пра­вило, до 4 мм.

Для нап­лавки низ­ко­уг­ле­родис­тых ста­лей ре­комен­ду­ет­ся при­менять мар­ганцо­вис­тые флю­сы с вы­соким со­дер­жа­ни­ем крем­ния, нап­ри­мер флю­сы ма­рок АН-348А и ОСЦ-45.

Нап­лавку ле­гиро­ван­ных ста­лей во из­бе­жание вы­гора­ния ле­гиру­ющих ком­по­нен­тов це­лесо­об­разно про­водить с при­мене­ни­ем низ­кокрем­нистых флю­сов (нап­ри­мер, мар­ки АН-20).

Ка­чес­тво нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, фор­ма шва при нап­лавке под сло­ем флю­са во мно­гом оп­ре­деля­ют­ся ра­ци­ональным вы­бором ре­жимов про­цес­са нап­лавки. Нап­ри­мер, вы­сокая плот­ность то­ка при­водит к по­выше­нию теп­ло­выде­ления в де­таль, что соп­ро­вож­да­ет­ся уве­личе­ни­ем объема жид­ко­го ме­тал­ла и глу­бины проп­лавле­ния.

Сва­роч­ный ток и нап­ря­жение вы­бира­ют по эм­пи­ричес­ким фор­му­лам:

 

где I _св — сва­роч­ный ток, А; D — ди­аметр де­тали, мм; U — нап­ря­жение ду­ги, В.

Ско­рость по­дачи элек­трод­ной про­воло­ки, м/ч, оп­ре­деля­ет­ся воз­можностью ее пол­но­го рас­плав­ле­ния:

 

где d — ди­аметр элек­трод­ной про­воло­ки, мм; К _н —ко­эф­фи­ци­ент пе­рехо­да при­садоч­но­го ме­тал­ла на нап­лавля­емую по­вер­хность (К _н = 0,94); b — ко­эф­фи­ци­ент не­пол­но­ты нап­лавлен­но­го слоя (b = 0,99).

Уве­личе­ние вы­лета элек­трод­ной про­воло­ки по­выша­ет соп­ро­тив­ле­ние ду­ги, что при­водит к рос­ту ко­эф­фи­ци­ен­та нап­лавки и, сле­дова­тельно, глу­бины проп­лавле­ния. Од­на­ко чрез­мерное уве­личе­ние это­го па­рамет­ра ухуд­ша­ет ге­омет­рию нап­лавлен­ных ва­ликов. Вы­лет элек­тро­да, мм, вы­бира­ют в за­виси­мос­ти от его ди­амет­ра:

H = (10…15) d.

Шаг нап­лавки, мм, оп­ре­деля­ет пе­рек­ры­тие ва­ликов, вли­яет на вол­нистость нап­лавлен­но­го слоя и сос­тавля­ет:

S = (2,0…2,5) d.

Сме­щение элек­тро­да, мм, с зе­нита в сто­рону, про­тиво­полож­ную вра­щению де­тали, во-пер­вых, улуч­ша­ет ус­ло­вия фор­ми­рова­ния нап­лавлен­но­го слоя, а во-вто­рых, гид­роста­тичес­кое дав­ле­ние жид­кой ван­ны ме­тал­ла как бы вы­тес­ня­ет ду­гу, что уменьша­ет глу­бину проп­лавле­ния:

a = (0,05…0,07) D.

Выб­ранные ре­жимы уточ­ня­ют в про­цес­се проб­ных нап­ла­вок.

Не­дос­татки спо­соба нап­лавки под сло­ем флю­са сле­ду­ющие:

§ зна­чительный наг­рев де­талей в про­цес­се нап­лавки и выз­ванные этим тер­ми­чес­кие де­фор­ма­ции де­талей;

§ ве­ро­ят­ность про­жога тон­костен­ных де­талей;

§ слож­ности при уда­лении шла­ковой кор­ки.

Вос­ста­нов­ле­ние де­талей спо­собом нап­лавки под сло­ем флю­са про­водят в оп­ре­делен­ном по­ряд­ке.

1. Де­таль очи­ща­ют от гря­зи, ла­ковых и мас­ля­ных пле­нок, уда­ля­ют ос­татки ла­кок­ра­соч­ных пок­ры­тий и про­дук­тов кор­ро­зии. В про­цес­се де­фек­та­ции выб­ра­ковы­ва­ют де­тали, име­ющие тре­щины и об­ло­мы. Для сни­жения внут­ренних нап­ря­жений пе­ред нап­лавкой за­кален­ные по­вер­хнос­ти де­талей под­верга­ют тер­ми­чес­кой об­ра­бот­ке (нор­ма­лиза­ции). При не­об­хо­димос­ти пра­вят цен­тро­вые от­вер­стия.

2. По­вер­хнос­ти де­талей, име­ющие зна­чительные не­рав­но­мер­ные из­но­сы, пред­ва­рительно про­тачи­ва­ют или шли­фу­ют до их ус­тра­нения.

3. Вы­бира­ют и ус­та­нав­ли­ва­ют ре­жимы нап­лавки.

4. Пе­ред свар­кой (нап­лавкой) элек­трод­ную про­воло­ку очи­ща­ют от кон­серва­ци­он­но­го мас­ла и ржав­чи­ны, а флю­сы про­кали­ва­ют при тем­пе­рату­ре 150…200°С в те­чение 2…3 ч.

5. Для уменьше­ния де­фор­ма­ции де­талей, нап­ри­мер, шли­цы ва­лов нап­лавля­ют, про­вора­чивая де­таль в цен­трах вок­руг оси со сме­щени­ем на 180°; шейки ко­лен­ча­тых ва­лов нап­лавля­ют от гал­те­ли к се­реди­не шейки.

6. Пос­ле нап­лавки де­таль, ес­ли не­об­хо­димо, пра­вят, а де­тали, ра­бота­ющие при зна­чительных заг­рузках (ко­лен­ча­тые ва­лы, по­лу­оси, цап­фы и т.д.), для сня­тия внут­ренних нап­ря­жений под­верга­ют нор­ма­лиза­ции.

Ме­хани­чес­кая об­ра­бот­ка де­талей пос­ле нап­лавки за­висит от до­пус­ков раз­ме­ров и тре­бу­емой ше­рохо­ватос­ти вос­ста­нав­ли­ва­емой по­вер­хнос­ти. Так, нап­ри­мер, нап­лавлен­ные обод опор­но­го кат­ка, под­держи­ва­ющий ро­лик, ре­бор­ды нап­равля­ющих ко­лес в от­дельных слу­ча­ях ка­кой-ли­бо ме­хани­чес­кой об­ра­бот­ки не тре­бу­ют. В то же вре­мя шейки ко­лен­ча­тых ва­лов пос­ле нап­лавки шли­фу­ют на­чис­то и по­лиру­ют.

7. Вос­ста­нов­ленные де­тали про­веря­ют на со­от­ветс­твие тре­бова­ни­ям тех­ни­чес­ких ус­ло­вий по раз­ме­рам, вза­им­но­му рас­по­ложе­нию ге­омет­ри­чес­ких осей, ше­рохо­ватос­ти и твер­дости ра­бочих по­вер­хнос­тей.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изу­чите:

§ пра­вила тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те;

§ осо­бен­ности при­мене­ния свар­ки (нап­лавки) под сло­ем флю­са для вос­ста­нов­ле­ния из­но­шен­ных де­талей;

§ конс­трук­цию сва­роч­но-нап­ла­воч­ной го­лов­ки, ис­точни­ка пи­тания сва­роч­ной ду­ги, дру­гого обо­рудо­вания, спо­собы их ре­гули­ров­ки и уп­равле­ния;

§ ма­тери­алы, при­меня­емые при свар­ке (нап­лавке).

2. От­ветьте на кон­трольные воп­ро­сы.

3. Вы­бери­те (по­лучи­те у пре­пода­вате­ля) де­таль для свар­ки (нап­лавки), за­мерьте ее ди­аметр и твер­дость по­вер­хнос­ти, ус­та­нови­те и за­кре­пите ее в пат­ро­не вра­щате­ля нап­ла­воч­ной ус­та­нов­ки.

4. Рас­счи­тайте и ус­та­нови­те не­об­хо­димые ре­жимы для свар­ки (нап­лавки) под сло­ем флю­са.

5. Вы­пол­ни­те свар­ку (нап­лавку) де­тали в со­от­ветс­твии с инс­трук­ци­ей по экс­плу­ата­ции обо­рудо­вания:

§ де­таль ус­та­нав­ли­ва­ют при вык­лю­чен­ном обо­рудо­вании;

§ при свар­ке (нап­лавке) ис­пользу­ют средс­тва для за­щиты глаз от све­тово­го из­лу­чения, брызг рас­плав­ленно­го ме­тал­ла и мес­тную вы­тяж­ную вен­ти­ляцию.

6. Вык­лю­чите ус­та­нов­ку, ох­ла­дите де­таль и сни­мите ее с обо­рудо­вания. За­мерьте ди­аметр де­тали пос­ле нап­лавки и оце­ните свойства нап­лавлен­но­го слоя: за­чис­ти­те с по­мощью за­точ­но­го стан­ка пло­щад­ку на нап­лавлен­ной по­вер­хнос­ти и за­мерьте твер­дость нап­лавлен­но­го слоя.

7. Раз­ра­ботайте опе­раци­он­ную тех­но­логи­чес­кую кар­ту нап­лавки для вы­дан­ной пре­пода­вате­лем де­тали.

Отчет о работе

От­чет о ра­боте дол­жен со­дер­жать сле­ду­ющее:

1) наз­ва­ние и цель ла­бора­тор­ной ра­боты;

2) опи­сание схе­мы свар­ки (нап­лавки) де­талей под сло­ем флю­са, по­ряд­ка под­го­тов­ки и ра­боты нап­ла­воч­ной ус­та­нов­ки;

3) крат­кие све­дения о ма­тери­але вос­ста­нав­ли­ва­емой де­тали, ее раз­ме­рах и твер­дости до и пос­ле нап­лавки;

4) рас­чет ре­жимов нап­лавки под сло­ем флю­са для за­дан­ной де­тали и раз­ра­бот­ку опе­раци­он­ной кар­ты ее из­го­тов­ле­ния (вос­ста­нов­ле­ния).

Контрольные вопросы и задания

1. Ка­кова сущ­ность нап­лавки под сло­ем флю­са?

2. Пе­речис­ли­те дос­то­инс­тва и не­дос­татки вос­ста­нов­ле­ния де­талей нап­лавкой под сло­ем флю­са.

3. Ка­кие де­тали це­лесо­об­разно вос­ста­нав­ли­вать нап­лавкой под сло­ем флю­са?

4. Ка­кие ма­тери­алы при­меня­ют при свар­ке (нап­лавке) под сло­ем флю­са?

5. В ка­кой пос­ле­дова­тельнос­ти вы­бира­ют ре­жимы свар­ки (нап­лавки) под сло­ем флю­са?

Лабораторная работа № 3

Сварка и наплавка в среде защитных газов при восстановлении деталей машин

Це­ли ра­боты:

1) изу­чить сущ­ность свар­ки (нап­лавки) в сре­де за­щит­ных га­зов;

2) оз­на­комиться с при­меня­емым обо­рудо­вани­ем и ма­тери­ала­ми для свар­ки (нап­лавки) в сре­де за­щит­ных га­зов;

3) при­об­рести прак­ти­чес­кие на­выки по вос­ста­нов­ле­нию де­талей свар­кой (нап­лавкой) в сре­де уг­ле­кис­ло­го га­за (ди­ок­си­да уг­ле­рода).

Обо­рудо­вание и ма­тери­алы:

1) ус­та­нов­ка для свар­ки (нап­лавки) в сре­де ди­ок­си­да уг­ле­рода;

2) об­разцы де­талей для нап­лавки;

3) за­точ­ный ста­нок;

4) твер­до­мер;

5) штан­генцир­куль;

6) учеб­ные пла­каты по изу­ча­емой те­ме.

За­дания:

1) оз­на­комиться с ме­тоди­чес­ки­ми ре­комен­да­ци­ями и пра­вила­ми тех­ни­ки бе­зопас­ности на ра­бочем мес­те для свар­ки (нап­лавки) в сре­де за­щит­ных га­зов;

2) изу­чить обо­рудо­вание и ма­тери­алы, при­меня­емые при свар­ке (нап­лавке) в сре­де за­щит­ных га­зов;

3) раз­ра­ботать тех­но­логию вос­ста­нов­ле­ния де­тали;

4) сос­та­вить от­чет о про­делан­ной ра­боте.

Общие сведения

Свар­ку и нап­лавку в сре­де за­щит­ных га­зов пла­вящим­ся элек­тро­дом ши­роко при­меня­ют в ре­мон­тном про­из­водс­тве для ус­тра­нения тре­щин, при­вар­ки уси­лите­лей, свар­ки и при­вар­ки тон­ко­лис­то­вых де­талей, осо­бен­но при ре­мон­те рам, ка­бин, эле­мен­тов опе­рения и др., что обус­ловле­но ря­дом пре­иму­ществ это­го спо­соба вос­ста­нов­ле­ния (ре­мон­та) де­талей по срав­не­нию со свар­кой (нап­лавкой) под сло­ем флю­са и руч­ной свар­кой штуч­ным элек­тро­дом.

Эф­фектив­ное ис­пользо­вание теп­ло­ты сва­роч­ной ду­ги обес­пе­чива­ет вы­сокую про­из­во­дительность про­цес­са, дос­ти­га­ющую 18 кг нап­лавлен­но­го ме­тал­ла в те­чение 1 ч. Про­из­во­дительность свар­ки в сре­де ди­ок­си­да уг­ле­рода в 2,5…4,0 ра­за вы­ше, чем про­из­во­дительность руч­ной свар­ки штуч­ны­ми элек­тро­дами.

Уменьше­ние зо­ны тер­ми­чес­ко­го вли­яния обес­пе­чива­ет вы­сокое ка­чес­тво сва­роч­ных швов, воз­можность вос­ста­нов­ле­ния де­талей ма­лого ди­амет­ра (на­чиная с 10 мм), а так­же свар­ки ме­тал­ла не­большой тол­щи­ны.

Ос­новны­ми не­дос­татка­ми свар­ки (нап­лавки) де­талей в сре­де за­щит­ных га­зов яв­ля­ют­ся большие по­тери элек­трод­но­го ма­тери­ала (8…12%) и сни­жение ус­та­ло­стной проч­ности вос­ста­нав­ли­ва­емых де­талей.

Свар­ку и нап­лавку пла­вящим­ся элек­тро­дом в сре­де ди­ок­си­да уг­ле­рода про­водят с по­мощью се­рийных шлан­го­вых по­лу­ав­то­матов (см. рис. 4.6, под­разд. 4.3).

Га­зовый бал­лон пред­назна­чен для хра­нения ди­ок­си­да уг­ле­рода. В стан­дар­тный бал­лон вмес­ти­мостью 40 л вме­ща­ет­ся 25 кг жид­ко­го ди­ок­си­да уг­ле­рода, пос­ле ис­па­рения ко­торо­го об­ра­зу­ет­ся око­ло 12,5 м³ га­за. Бал­ло­ны ок­ра­шива­ют в чер­ный цвет и мар­ки­ру­ют над­писью жел­то­го цве­та.

При ис­па­рении ди­ок­сид уг­ле­рода пог­ло­ща­ет большое ко­личес­тво теп­ло­ты, по­это­му вла­га, ко­торая мо­жет со­дер­жаться в бал­ло­не, при­водит к за­мер­за­нию по­нижа­юще­го га­зово­го ре­дук­то­ра 4 (см. рис. 4.6, под­разд. 4.3) и вы­ходу его из строя. Для пре­дот­вра­щения это­го при­меня­ют элек­три­чес­кий по­дог­ре­ватель га­за 3 и осу­шитель 2.

Газ, про­ходя по зме­еви­ку по­дог­ре­вате­ля, наг­ре­ва­ет­ся с по­мощью элек­три­чес­ко­го наг­ре­вательно­го эле­мен­та и по­пада­ет в осу­шитель, где при вза­имо­действии с пог­ло­тите­лем вла­ги обез­во­жива­ет­ся. В ка­чес­тве пог­ло­тите­ля ис­пользу­ют си­лика­гель или мед­ный ку­порос. Осу­шитель пе­ри­оди­чес­ки раз­би­ра­ют и его ра­ботос­по­соб­ность как пог­ло­тите­ля вла­ги вос­ста­нав­ли­ва­ют пу­тем про­кали­вания.

Рас­ход га­за в бал­ло­не ре­гули­ру­ет­ся с по­мощью га­зово­го ре­дук­то­ра 4, а его рас­ход с не­об­хо­димой точ­ностью кон­тро­лиру­ют ро­тамет­ром (рас­хо­доме­ром) 5. Пе­ред на­чалом сва­роч­но­го цик­ла га­зовую ма­гис­траль про­дува­ют для уда­ления из нее воз­ду­ха. Для это­го заб­ла­гов­ре­мен­но от­кры­ва­ют э

---

---