06.02.2023

Группа 512

Предмет: Ручная дуговая сварка (наплавка, резка) плавящимся покрытым электродом

Тема : Наплавка

Тема урока: Наплавочные материалы

Цель урока: изучить данную тему, составить конспект урока. 

Ручная электродуговая наплавка — технологический процесс нанесения металла на изношенные поверхности путем расплавления поверхностного слоя металла детали и присадочного прутка (электрода) электрической дугой. При ручной наплавке один провод от источника тока присоединяют к наплавляемой детали, а другой — к держателю с электродом. Сварочная дуга возбуждается за счет прикосновения конца электрода к поверхности наплавляемой детали. После возбуждения дуги наплавщик вручную по мере расплавления электрода медленным опусканием держателя с электродом поддерживает постоянную дугу. Узкими валиками наплавляют путем равномерного перемещения электрода вдоль наплавляемой поверхности. Режим наплавки (сварочный ток, напряжение дуги, скорость и шаг наплавки, скорость подачи и диаметр проволоки, положение и вылет электрода, род тока) оказывает большое влияние на форму и размеры шва и качество наплавленного металла.При увеличении сварочного тока возрастают объем жидкой ванны и глубина проплавления основного металла. Одновременно повышаются интенсивность вытеснения жидкого металла из-под электрода и расплавление металла самого электрода. Наплавочный материал-электрод.

При восстановлении деталей ручную электродуговую сварку применяют для заварки трещин, приварки обломанных частей и заплат на пробоины, заплавки изношенных отверстий, нара­щивания изношенных кулачков и зубьев, а также для устранения повреждений в деталях из алюминиевых сплавов, чугуна и стали.

При ручной электродуговой сварке больше, чем при любом другом процессе, применяемом при восстановлении деталей, качество и производительность процесса зависят от квалифика­ции сварщика, его умения правильно выбрать марку и диаметр электрода, режим сварки, приемы манипулирования концом электрода.

Дуговая наплавка под флюсом

По способу выполнения может быть автоматической или полуавтоматической, а по количеству применяемых проволок — одноэлектродной и многоэлектродной. Применяемые для наплавки под флюсом наплавочные проволоки по конструкции разделяют на сплошные и порошковые, а по форме — на круглые и ленточные.

Материалы для наплавки

Наплавкой называют процесс наплавления на поверхности изделия слоя металла для изменения размеров или придания специальных свойств (твердости, антикоррозионности, износоустойчивости и т. д.). Наплавка может выполняться металлическими штучными электродами, стальной наплавочной проволокой (лентой) и твердыми сплавами.

Твердыми сплавами называют сплавы карбидо- и боридообразующих металлов —хрома, марганца, титана, вольфрама и других с углеродом, бором, железом, кобальтом, никелем и пр. Они могут быть литыми и порошковыми.

К литым твердым сплавам относится прутковый сормайт, поставляемый в виде стержней  диаметром 6—7 мм и длиной 400—450 мм, содержащий 25—31% хрома, 3—5% никеля, 2,5-3,3% углерода, 2,8—3,5% кремния, до 1,5% марганца, до 0,07% серы и 0,08% фосфора, остальное — железо, а также другие сплавы. Литые твердые сплавы применяют для наплавки штампов, измерительного инструмента, деталей станков и механизмов, работающих в условиях интенсивного износа. Наплавку ведут ацетилено-кислородным пламенем, угольным электродом, а также вольфрамовым электродом в среде аргона.

Электродуговая наплавка может быть ручная и автоматическая. Ручную наплавку производят стержневыми наплавочными электродами и трубчатыми. Ремонт деталей методами автоматической наплавки может осуществляться под слоем флюса, в струе электролита и с использованием порошковой проволоки.

Для электродуговой наплавки также применяют толстопокрытые электроды, имеющие стержень из обычной, порошковой проволоки или литой. Порошковые электроды более производительны, чем стержневые, и имеют более высокий коэффициент усвоения Мп и С, так как при наплавке наполнитель плавится быстрее, чем оболочка, что улучшает защиту расплавленного металла. Порошковые электроды за счет изменения химического состава наполнителя позволяют в большом диапазоне изменять химический состав наплавленного металла.

Перлитные материалы.

Состав перлитных материалов (Нп-25, Нп-20ХГСА, Нп-90ХГСА и др.) обеспечивает в зависимости от скорости охлаждения наплавки перлитно-сорбитную структуру. Твердость наплавленного металла находится на уровне 25 .. .40 HRC, износостойкость значительно уступает мартенситной структуре, поэтому сопротивление износу при трении невысоко.

Мартенситные материалы.

Они характеризуются образованиeм мартенситной структуры cразу поcле наплавки. Обладaя повышенной твердостью, стойкостью к абразивному износу, наплавка этого типa хаpактеризуется пониженными пластическими cвойствами, хрупкостью, склонностью к oбразованию холодных трещин (ХТ). Пpи работе в условиях ударного нагружения вoзможны отколы пo основному металлу или в зоне cплавления.

Высокомарганцовистые аустенитные материалы.

Материалы типa Нп-Г12А пpи pезком охлaждении от тeмпературы 1000^оС обрaзуют аустенитную структуру c пoвышенными вязкостью и пластичностью. Длительнaя выдержкa пpи температуре >400^оС привщдит к выделунию по грфницам зурен кфрбидов и вторичной перлитной фазы, снижающих пластичность.

Высокохромистые материалы.

Высокохромистыe материалы нa основе железа типа Э-300Х28НЧСЧ, Э-320Х25С2ГР пoзволяют получать cтруктуру, мaтрица которой cостоит из аустенита c вкpаплениями мeлкодисперсных чaстиц кaрбидов бора и хрома, пpидающих наплавке высокую твердость.

Коррозионно-стойкие наплавочные материалы.

Обычно наплавка проводится на изделиях из хромистых или хромоникелевых аустенитных сталей (см. аустенитные стали). Ферритная коррозионно-стойкая наплавка обеспечивается при высоком содержании хрома и весьма низком углерода.

Получение наплавленного слоя с особыми свойствами, как правило, связано с использованием сплавов со значительным количеством легирующих элементов.

Для наплавки применяются проволоки сплошного сечения и порошковые, ленты холоднокатаные, порошковые и спеченные порошки, покрытые электроды, литые прутки, гибкие шнуры, флюсы плавленые и керамические и другие материалы.

При дуговой наплавке плавящимся или неплавящимся электродом в среде защитных инертных газов и плазменной наплавке химический состав наплавленного металла по всем основным легирующим элементам примерно соответствует химическому составу электродного материала.

При наплавке в среде защитных газов легирование наплавленного металла достигается в основном выбором соответствующего присадочного металла (электродная проволока сплошного сечения, порошковая и др.) или применением дополнительных наплавочных материалов (паст, перед сваркой наносимых на кромки, или присадочных прутков, порошков, засыпаемых на поверхность перед сваркой или вдуваемых в сварочную ванну, дополнительных проволок, прутков, укладываемых на поверхность или подаваемых в сварочную ванну, и др.).

Наплавка электродами, имеющими специальные покрытия, позволяет обеспечить довольно значительное легирование через составляющие электродного покрытия (обычно вводимые в покрытия в виде порошков металлов, сплавов или углеродистых составляющих) или посредством выбора состава металлического стержня электрода.

Переход легирующих элементов из стержня и покрытия электрода зависит от свойств элемента (его сродства к кислороду, температуры испарения и др.), от композиции электродного покрытия и металла стержня электрода, а также от коэффициента массы покрытия. Варьируя составы электродного стержня и покрытия, можно получить множество составов наплавленного металла, легированных различными элементами и, следовательно, обладающими различными свойствами в исходном состоянии после наплавки или после последующей термообработки.

При наплавке под флюсом легирование осуществляется, как правило, с использованием следующих материалов.

1. Углеродистая или легированная электродная проволока сплошного сечения, металлическая холоднокатаная, литая или спрессованная из порошков ленты и нелегирующие или слаболегирующие, слабоокислительные плавленые, а также керамические флюсы (хотя иногда для наплавки углеродистых и низколегированных сталей используют высококремнистые, высокомарганцовистые флюсы, приводящие к окислению ряда легирующих элементов при наплавке).

2. Порошковая проволока (порошковая лента) при тех же флюсах. Порошковая проволока может содержать до ~ 40 % легирующих металлических составляющих от общей массы проволоки. В ленты сложной формы может быть введено до 70 % легирующих металлических составляющих.

3. Легирующие флюсы, в основном керамические, содержащие легирующие металлические добавки, и флюсы-смеси.

4. Порошки, предварительно засыпаемые на наплавляемую поверхность или используемые в процессе наплавки, а также легированные прутки, укладываемые на наплавляемую поверхность и др.

Применение в качестве плавящегося электрода ленты весьма целесообразно. В качестве наплавочных применяют обычно ленты холоднокатаные толщиной 0,4 – 1 мм и шириной 20 – 100 мм, а также ленты, получаемые прокаткой залитого в охлаждаемые валки жидкого металла (например, чугуна) и спрессованные холодной прокаткой из порошков и дополнительно спеченные – металлокерамические.

Весьма разнообразные составы наплавленного металла могут быть получены посредством порошковых проволок и лент, изготовляемых из низкоуглеродистой ленты и сердечника, состоящего из смеси металлических порошков или смеси металлических порошков и газо- и шлакообразующих компонентов.

Керамические флюсы обычно используют при наплавке низкоуглеродистой и низколегированной проволокой. Так, керамический флюс АНК-18 (~ 6,5 % СаСО3; ~ 27 % CaF2; ~ 28 % MgO; ~ 18 % Аl2O3; ~ 2,5 Na2O + K2O; ~ 6 % Cr; ~ 2,5 % Mn; ~ 0,16 % С; ~ 2 % Al; ~ 0,25 Ti; ~ 0,25 % Si и 3,5 % Fe) при использовании нелегированной проволоки марки Св-08А при оптимальных режимах обеспечивает получение наплавленного металла состава 0,15 – 0,25 % С; 0,2 – 0,4 % Si; 1 – 1,8 % Mn; 3 – 5 % Cr; S <0,04 %; P <0,03 % и имеющего твердость HRC 35 – 45.