Автоматическая электродуговая наплавка цилиндрических деталей под слоем флюса

Сущность и особенности процесса наплавки

Процесс сварки под флюсом был разработан академиком Е. О. Па — тоном в годы Великой Отечественной войны применительно к сварке броневой стали танков.

Процесс наплавки происходит при горении дуги между электродной проволокой и деталью под слоем сыпучего флюса, покрывающего зону дуги и расплавленного металла. В процессе наплавки дуга расплавляет ближайшие частицы флюса и горит внутри полости из расплавленного флюса, которая защищает зону дуги и расплавленного металла от по­падания воздуха и пропускает выделение образующихся газов.

При автоматической наплавке под флюсом электрическая дуга горит между деталью 5 и электродной проволокой 4 (см. рис. 3.5). К дуге непрерывно подается электродная проволока и флюс. Через расплавленный флюс происходит легирование наплавленного метал­ла. При увеличении давления внутри флюсового пузыря оболочка не мешает образующимся газам прорываться наружу.

Шлаковая корка неэлектропроводна и не расплавляется элект­рической дугой, поэтому ее необходимо удалять. В противном слу­чае в наплавленном металле остаются шлаковые включения, кото­рые изнашивают сопряженный металл. Отделимость шлаковой кор­ки ухудшается с увеличением температуры детали; при определенной температуре ее удалить практически невозможно. При наплавке под флюсом деталей диаметром менее 50 мм шлаковая корка перестает отделяться после наплавки 3-4 валиков, поэтому применяют вибро — дуговую наплавку в жидкости или в среде защитных газов.

При наплавке под флюсом, регулируя частоту вращения детали, шаг наплавки, скорость подачи проволоки, можно за один проход наплавлять от 0,5 до 5 мм на сторону.

Используя легирующий флюс, легированную или порошковую проволоку, можно получить металл любой структуры и твердости (30…64 HRC). В частности, применяя для наплавки стальных ко­ленчатых валов пружинную проволоку Нп-65Г и легирующий флюс (АН-348А, феррохром и графит), можно получить наплавленный металл со структурой мартенсита и твердостью 64 HRC без терми­ческой обработки.

Химический состав флюса, кроме защиты от воздуха, должен обеспечить стабильность горения дуги в процессе наплавки, полу­чение заданного химического состава наплавленного металла, без видимых трещин и с минимальным (допустимым) числом шлаковых включений и пор.

Для наплавки деталей из углеродистых и низколегированных сталей разработаны и изготавливаются различные составы и марки флюсов, в том числе АН-348А, АН-348AM, ОСЦ-45, ОСЦ-45М, ФЦ-9, АН-51.

Наилучшие результаты при наплавке деталей диаметром от 50 до 80 мм получаются при использовании флюса АН-348А, который

имеет следующий химический состав: Si02 — 41. ..44 %; МпО —■

34.. .38 %; CaF2 — 3,5. ..4,5 % и некоторые другие элементы.

Режимы наплавки существенно влияют на формирование наплав­ленного слоя. С увеличением напряжения дуги глубина проплавле­ния не изменяется, ширина валика увеличивается. С увеличением шага наплавки уменьшается перекрытие валиков и увеличивается глубина проплавления. Хорошее формирование слоя обеспечивает­ся, когда последующий валик перекрывает предыдущий на 1/3, при этом шаг наплавки равен 2/3 ширины валика.

С увеличением тока глубина проплавления увеличивается. На автоматических установках величина тока зависит от скорости по­дачи электродной проволоки и ее диаметра. С увеличением скорос­ти подачи проволоки и ее диаметра ток возрастает, и наоборот. Ско­рость подачи проволоки и ее диаметр выбирают исходя из требуе­мой толщины наплавляемого металла и диаметра детали.

Наплавку деталей из углеродистых сталей марок 30, 40, 45 произво­дят углеродистыми проволоками марок Нп-30, Нп-40, Нп-50, Нп-65, Нп — 80, легированной марки Нп-30ХГСА. При наплавке этими проволока­ми под флюсом АН-348А наплавленный металл по своему химическому составу мало отличается от химического состава основного металла.

При наплавке деталей, изготовленных из сталей марок 35 и 45, в каче­стве электродного материала рекомендуется применять проволоку ма­рок Нп-40 и Нп-50, которая позволяет получать наплавленный металл, по своему химическому составу соответствующий сталям марки 35 и 40. Твердость наплавленного металла получается в пределах 187… 192 НВ.

Наплавка закаленных сталей производится с последующей их закалкой ТВЧ, что обеспечивает получение наплавленного металла с твердостью до 45 HRC.

Детали, изготовленные из малоуглеродистой стали марки 20, на­плавляют электродной проволокой марок Нп-30 или Св-08 под сло­ем флюса. Флюс перед употреблением необходимо высушить при температуре 350…400 °С, чтобы удалить из него влагу, которая, ис­паряясь при наплавке, способствует образованию пор.

При наплавке цилиндрических гладких и резьбовых поверхностей по винтовой линии первый валик наплавляют вкруговую, а последу­ющие — по винтовой. При наплавке необходимо устанавливать элек­тродную проволоку по отношению к зениту цилиндрической поверх­ности с некоторым смещением в сторону, противоположную направ­лению вращения детали, обеспечив смещение электрода с зенита.

При неправильной установке электродной проволоки (в зените или смещении по ходу вращения) расплавленный металл и шлак стекают с поверхности детали, так как металл в ванне не успевает затвердеть, что приводит к ухудшению условий формирования наплавки.

Для автоматической наплавки под флюсом цилиндрических де­талей используют токарно-винторезные станки 16К20, 16К25, 1М63 и др. Для регулирования частоты вращения шпинделя станка с дета­лью в пределах 0,5…10 мин~* устанавливают дополнительный редук­тор между электродвигателем и передней бабкой станка. Использу­ются редукторы РЧН-120, РЧП-120 и др. Наплавочные головки, ап­параты типов ОКС-1252М, А-580М, А-384 и др. устанавливают на задней части суппорта токарного станка. Вместе с суппортом аппа­рат в процессе наплавки перемещается вдоль вращающейся детали.

Наплавочный аппарат состоит из: механизма подачи проволоки, позволяющего ступенчато или плавно изменять скорость подачи электрода, мундштука для подвода проволоки к детали, флюсоап- парата, представляющего собой бункер с задвижкой для регулиро­вания количества подаваемого флюса. Для питания наплавочных установок применяют преобразователи с жесткими внешними характеристиками или селеновые выпрямители. При наплавке обыч­но применяют обратную полярность, что уменьшает нагрев детали и позволяет более рационально использовать теплоту.