Режимы вибродуговой наплавки

Для вибродуговой наплавки применяют сварочную углеродистую или легированную проволоку диаметром 1…3 мм и ленту толщиной 0,3… 1,0 и шириной до 10 мм. В практике широкое применение на­шла углеродистая проволока марок Св-08А, Св-08Г2, Св-08ГА, а также легированная марок Св-10ХМ, Св-18ХГСА, Св-30ХГСА, Св-18ХМА и др. Повышение содержания углерода в электродной проволоке вызывает увеличение твердости слоя до HRC 50…55 и по­явление сетки трещин. Диаметр проволоки выбирается в зависимо­сти от толщины наплавляемого слоя по табл. 3.3.

В качестве охлаждающей жидкости рекомендуются различные вод­ные растворы, хорошо ионизирующие зону наплавки: раствор, содер-

Диаметр проволоки при вибродуговой наплавке Толщина наплавленного слоя, мм 1,0 1…2 2…3 Диаметр проволоки, мм 1,0… 1,6 2,0…2,5 2,5…3,0

жащий 5 % кальцинированной соды, 1 % хозяйственного мыла и 0,5 % глицерина; 6 %-й раствор кальцинированной соды; раствор, содержа­щий 3…4 % кальцинированной соды, 4…5 % глицерина или раствор с

20.. .30 % глицерина. Последний раствор дает лучшие результаты.

Вода, испаряясь, вытесняет из зоны горения дуги воздух, снижая содержание азота в наплавленном металле. Кальцинированная сода, разлагаясь, стабилизирует, с одной стороны, горение дуги, с дру­гой — снижает коррозию оборудования и восстанавливаемых де­талей. Глицерин уменьшает скорость охлаждения наплавленного металла и, следовательно, трещинообразование при использовании высокоуглеродистых проволок.

Свойства наплавленного металла зависят от режимов наплавки и скорости его охлаждения. Расход охлаждающей жидкости до 5 л/мин является оптимальным. При наплавке деталей из средне — и высокоуг­леродистых, а также легированных сталей он составляет 0,3…0,5 л/мин, для малоуглеродистых — 1 л/мин и более.

При вибродуговой наплавке силу тока выбирают по формуле

I — iF

св ■’ ЭЛ *

.где j — плотность тока, А/мм2 (для d < 2,0 мм j = 60…75 А/мм2; для d > 2,0 мм j = 50…75 А/мм2);

F3Jl — сечение электрода, мм2.

Для вибродуговой наплавки в основном применяется постоян­ный ток обратной полярности напряжением U = 12..Л6 В. Индук­тивность дросселя зависит от источника питания, длины соедини­тельных кабелей и подбирается экспериментально по минимально­му разбрызгиванию металла и качеству его сплавления с основным.

Скорость наплавки рассчитывается по формуле

0,l%5d2V ті

у -____________

н hS а ‘

н

где r — коэффициент перехода электродного материала в наплавленный ме­талл (г) = 0,8…0,9);

Л — заданная толщина наплавляемого слоя, мм;

а — коэффициент, учитывающий отклонение фактической площади сече­ния наплавленного валика (а = 0,7…0,85).

Скорость подачи электродной проволоки

Частоту вращения детали, обеспечивающую заданную толщину наплавленного слоя, определяют по формуле

1,5 d2Vr

П*~ {D +ft)hSHa

Шаг наплавки S = (1,6…2,2)с/.

н

Амплитуда колебаний, мм А = (0,75. ДО)*/. (3.1)

Вылет электрода, мм Н = (5…8)d.

Величина амплитуды, рассчитанная по зависимости (3.1), рекомендуется при напряжении источника тока до 15 В. С повыше­нием напряжения амплитуду следует увеличить, но надо учитывать, что разбрызгивание металла при этом возрастает.

Ориентировочные значения параметров режима автоматической виб — родуговой наплавки деталей из стали марки 45 приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4 Примерные режимы вибродуговон наплавки Толщина наплав­ленного слоя, мм Диаметр проволо­ки, мм Сила тока, А Скорость наплав­ки, м/ч Скорость подачи проволо­ки, м/ч Расход жидко­ сти, л/мин Шаг на­плавки, мм/об детали Ампли­туда колеба­ний, мм 0,3 1,6 120…150 132 36 0,2 1,0 1,5 0,7 1,6 120…150 72 24 0,4 1,3 1,8 у 2,0 150…210 60 48 0,5 1,6 2,0 1,5 2,0 150…210 36 60 0,6 1,8 2,0 2,5 2,5 150…210 18 66 0,7 2,0 2,0

Выбранные режимы уточняют в процессе пробных наплавок. При обычно применяемых режимах вибродуговой наплавки коэффици­ент расплавления составляет 9..Л2 г/(А-ч), коэффициент наплавки 8.„10 г (А-ч), потери электродного материала на угар и разбрызги­вание 11..Л5 %, количество расплавленного металла 1,45..Л,75 кг/ч, количество наплавленного металла 1,2..Л,5 кг/ч, коэффициент пере­хода в наплавленный металл углерода 0,45…0,55, марганца 0,45…0,60.

Достоинства вибродуговой наплавки:

— небольшой нагрев деталей (до 100 °С), не оказывающий влия­ние на их термообработку;

— достаточно высокая производительность процесса, которая по площади покрытия составляет 8…10 см/мин (до 2,6 кг/ч);

— отсутствие существенных структурных изменений поверхности детали (зоны термического влияния при наплавке незакаленных де­талей 0,6…1,5 мм и закаленных — 1,8…4,0 мм), что позволяет на­плавлять детали малого диаметра (от 8 мм), не опасаясь их прожога или коробления;

-деформация деталей в 6… 12 раз меньше, чем при наплавке под флюсом.

Недостатки вибродуговой наплавки:

— большое количество микротрещин и пор в наплавленном слое металла;

— неоднородность твердости и структуры в наплавленном слое по длине детали;

— наличие в поверхностном слое значительных растягивающих остаточных напряжений;

— снижение усталостной прочности деталей после наплавки на

30.. .60 %;

— коэффициент наплавки при различных вариантах процесса вибродуговой наплавки составляет 2,5…7 г/(А-ч), т. е. значительно ниже, чем при наплавке под флюсом.

Попытки устранить недостатки, присущие вибродуговой наплав­ке в жидкости, привели к разработке новых способов вибродуговой наплавки: под слоем флюса с одновременным охлаждением детали водой; в потоке воздуха, в воднокислородной среде, в среде водяно­го пара, в среде защитных газов. Наплавка в среде защитных газов является одним из способов восстановления деталей наплавкой.