Качество наплавленного металла зависит от выбора режима процесса. При выборе режимов наплавки в качестве исходных данных принимаются: форма и размеры восстанавливаемой поверхности; величина износа; твердость наплавленной детали. Режим наплавки характеризуется следующими параметрами:
— маркой проволоки и флюса;
— величиной сварочного тока /св, А;
— напряжением U источника питания, В;
— диаметром наплавочной проволоки d9 мм;
— скоростью наплавки Кн, м/ч;
— скоростью подачи проволоки Кэ, м/ч;
— шагом наплавки 5Н, мм/об детали;
— величиной вылета Я и смещения а электрода, мм;
— углом наклона электрода.
варочный ток и напряжение источника питания выбирают по эмпирическим формулам
Применение высокой плотности тока (А/мм2) приводит к повышению тепловыделения в деталь, что сопровождается увеличением объема жидкого металла ванны и глубины проплавления (рис. 3.6). С увеличением силы тока глубина проплавления hj и высота валика h возрастают, а ширина шва изменяется незначительно. Увеличение проплавления ведет к возрастанию доли металла подложки в наплавленном металле, а следовательно, к уменьшению в нем концентрации легирующих элементов. Поэтому величина тока должна быть минимальной, но обеспечивающей устойчивое горение дуги.
Напряжение с учетом стабильности горения дуги принимается
25.. .30 В. Увеличение напряжения дуги приводит к некоторому уменьшению глубины проплавления и резкому увеличению ширины наплавленного валика (рис. 3.7, а). Скорость наплавки (скорость перемещения дуги) обусловливается шириной, высотой валиков и глубиной проплавления (рис. 3.7, 6 и рис. 3.8) и может быть определена по формуле
/і, мм
у— плотность металла шва, г/см3; h — толщина слоя наплавки, мм.
Коэффициент наплавки Кн можно определить по формуле
 |
 |
При скорости наплавки меньше 20 м/ч на единицу длины наплавляется относительно много металла. Высокий уровень жидкого металла в ванне сварочной дуги, вследствие низкой теплопроводности, препятствует проплавлению на большую глубину (рис. 3.8). При относительно небольшом проплавлении формируется широкий валик. При скорости меньше 1 м/ч основной металл не
проплавляется. Повышение скорости наплавки в диапазоне 20…50 м/ч не дает увеличения глубины проплавления, но уменьшение количества расплавленного металла на единицу длины вызывает уменьшение ширины валика. При скорости 70 м/ч и более уменьшается глубина проплавления и ширина валика, наблюдается несплавление.
Толщину наплавленного слоя h (мм) определяют по формуле
Л = 8и+8п+8ч+5о’
где 5И — толщина изношенного слоя поверхности, мм;
6П — припуск на механическую обработку перед операцией восстановления, мм; 5Ч — припуск на черновую обработку после наплавки, мм;
50 — припуск на чистовую обработку наплавленного слоя, мм.
В табл. 3.1 приведены ориентировочные значения припусков на обработку после нанесения покрытия.
|
Таблица 3.1 Значения припусков (мм) на механическую обработку
|
При вибродуговой наплавке можно ограничиться только шлифованием, а при электродуговой под флюсом шлифованию обычно предшествует токарная обработка.
Скорость подачи наплавочной проволоки определяется возможностью ее полного расплавления и рассчитывается по формуле
Увеличение вылета электрода, т. е. длины участка наплавочной проволоки, находящегося под током, повышает электрическое со
противление цепи, что приводит к росту коэффициента расплавления, снижению сварочного тока наплавки, а следовательно, глубины проплавления. Чрезмерное увеличение вылета ухудшает геометрию наплавленных валиков, поэтому ориентировочно
Я = (10…12)<*.
Угол наклона электрода может составлять 0…80.
Большое значение при наплавке тел вращения по винтовой линии имеет правильный выбор смещения электрода с зенита, т. е. расстояния от зенита наплавляемой поверхности до оси электрода. Форма сечения наплавленного валика зависит от того, как урав
новешиваются давление дуги и гидростатическое давление жидкой ванны. При смещении электрода (іа) с зенита в сторону, противоположную вращению детали (рис. 3.9, а), уровень жидкого металла в кратере повышается, гидростатическое давление жидкой ванны вытесняет дугу. При этом глубина проплавления поверхности уменьшается, ширина наплавленного валика увеличивается, форма его более благоприятна. Смещение в сторону вращения детали (рис. 3.9, в) приводит к понижению уровня жидкого металла в кратере. Глубина проплавления растет. Формируется узкий валик, что может привести к стеканию металла и дефектам. Величина смещения электрода определяется из зависимости а = (0,05…0,07)/), где D — диаметр детали, мм.
При наплавке деталей диаметром от 40 до 110 мм смещение с зенита устанавливают в пределах 5…14 мм. Шаг наплавки определяется перекрытием валиков и влияет на волнистость наплавленного металла. Его принимают равным
5н =(2…2,5)</.
Процессы наплавки под слоем флюса совершенствуются в направлении оптимизации режимов, выбора оборудования и наплавочных материалов. Ориентировочные значения параметров режима наплавки приведены в табл. 3.2.
|
Таблица 3,2 Режимы электродуго вой наплавки под слоем флюса
|
Оценивая наплавку деталей под флюсом, следует отметить ее достоинства:
— высокую производительность процесса за счет применения больших плотностей тока;
— снижение расхода электроэнергии (отсутствие потерь на излучение света и теплоты) и электродного металла;
— получение большой толщины слоя; небольшие припуски на последующую обработку;
— возможность легирования наплавленного металла; высокий коэффициент наплавки.
К недостаткам следует отнести:
— невозможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм;
— затруднение в удалении шлаковой корки; наличие в наплавленном металле пор, раковин, трещин, шлаковых включений;
— неоднородность структуры наплавленного металла по длине детали;
— наличие в наплавленном металле и зоне термического влияния остаточных растягивающих напряжений;
— снижение усталостной прочности наплавленных деталей;
— необходимость применения термической обработки наплавленного металла для повышения износостойкости;
— трудность обработки износостойких покрытий повышенной твердости.