Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

25.4.Термомеханические способы наплавки

25.4.1. Электроконтактная наплавка ( Ж Н )

При этом способе наплавки соединение основного и присадоч­ ного металла осуществляется в результате совместной пласти­ ческой деформации, протекающей при прохождении импульсов тока и действии усилия сжатия [6].

В качестве присадочного материала для ЭКН используют стальную ленту, проволоку, порошки и их смеси. Наплавлен­ ный слой имеет толщину 0,2—1,5 мм, зона термического влия­ ния не превышает 0,5 мм. Производительность ЭКН достигает 1,5 м2/ч. Применяется ЭКН для восстановления валов, осей, штоков, фланцев, барабанов и т. п. деталей, износ которых по диаметру не превышает 1—1,5 мм.

Оси ов н ы е п р е и м у щ е с т в а м е т о д а :

—отсутствие проплавления основного металла;

—минимальные деформации наплавленных деталей;

—возможность наплавки слоев малой толщины.

О с н о в н ы е н е д о с т а т к и ме т о д а :

—низкая производительность процесса;

—ограниченная номенклатура наплавляемых деталей.

25.4.2. Плакирование прокаткой и экструдированием

Разнообразные способы плакирования с помощью горячей

сварки прокаткой и экструдированием применяются в основном для производства толстых и тонких листов, полос, лент, фасон­ ных профилей, прутков и проволоки [7].

Плакированный металл получают из специальных много­ слойных слитков, из заготовок, полученных наплавкой, электрошлаковой сваркой, сваркой взрывом, а также из составных гер­ метизированных заготовок-пакетов.

О с н о в н ы е д о с т о и н с т в а м е т о д а :

—высокая производительность процесса;

—отсутствие перемешивания основного и плакирующего металлов;

—широкий диапазон соотношения толщин основного и пла­ кирующего слоев;

—возможность получения спецпрофилей с местным плаки­ рованием;

—относительно небольшие остаточные деформации.

О с н о в н ы е н е д о с т а т к и ме т ода :

—ограниченность сортамента материалов для плакирую­ щих слоев биметалла;

—большая длительность подготовительных операций;

—ограниченная номенклатура деталей, которые могут изго­ тавливаться из плакированного проката.

25.5. Механические способы наплавки (наварки)

25.5.1. Плакирование с использованием энергии взрыва

Источником энергии при сварке взрывом служат взрывчатые вещества. Сварка взрывом применяется как для производства заготовок под последующую прокатку, так и непосредственно для плакирования деталей. Наиболее широко применяется взрывное плакирование пластичными коррозионностойкими ста. лями и сплавами [8]. Применение опор переменной жесткости и особых способов подготовки плакирующих листов позволило использовать энергию взрыва для плакирования малоуглеро­ дистой стали инструментальными сталями Х6Ф1, XI2, Р65М и др.

О с н о в н ы е д о с т о и н с т в а м е т о д а :

—возможность соединения металлов, сварка которых дру­ гими способами сложна или невозможна;

—отсутствие проплавления основного металла;

—минимальные деформации при сварке.

О с н о в н ы е н е д о с т а т к и ме т ода :

—необходимость в специальных полигонах;

—большая длительность подготовительных операций;

—ограниченность номенклатуры деталей, поддающихся плакированию взрывом.

25.5.2. Наплавка трением (НТ)

Суть метода заключается в быстром вращении присадочного прутка (1500—4000 об/мин), который торцом прижимается к наплавляемой поверхности. Металл нагревается, становится пластичным и как бы намазывается на поверхность изделия. Этот способ наплавки пока не нашел широкого промышленного применения.

25.6. Материалы для наплавки

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

25.6.1. Электродные проволоки

Электродные проволоки сплошного сечения

Для механизированной электродуговой наплавки применяется стальная наплавочная проволока сплошного сечения по ГОСТ 10543—82.

Стандартом предусмотрен выпуск проволоки из углероди­ стой стали 9 марок, легированной стали 11 марок и высоколе­ гированной стали 11 марок.

Применяют для механизированной наплавки также сталь­ ную сварочную проволоку по ГОСТ 2246—70.

Обычно для наплавки в защитных газах используют прово­ локу диаметром 1,6—2,2 мм, а для наплавки под флюсом — проволоку диаметром 3,0—5,0 мм и катанку диаметром 6,5 мм.

размеров изношенных деталей. Для наплавки инструмента го­

с ударами. Для антикоррозионной наплавки рекомендуются проволоки Св-08Х19Н10Г2Б, Св-04Х19Н11МЗ, Св-07Х25Н13, Св-10Х16Н25АМ6. Подробнее о применении проволок наплавоч­ ных и сварочных сплошного сечения сказано в работе [12].

Порошковые проволоки

Порошковые проволоки являются в настоящее время преобла­ дающим материалом для износостойкой наплавки. Они изго­ тавливаются методом волочения или прокатки в виде трубки с краями, сформированными встык или внахлестку. Коэффи­ циент заполнения (отношение массы сердечника к общей массе проволоки в процентах) наплавочной порошковой проволоки не превышает 40—45 % • Чаще всего используются проволоки диа­ метром 3,6 мм для наплавки под флюсом и 1,8—3,2 мм для по­ луавтоматической и автоматической наплавки открытой дугой.

Порошковые наплавочные проволоки производятся по ГОСТ 26101—84 и ведомственным ТУ. ГОСТ 26101—84 предусматри­ вает изготовление наплавочных порошковых проволок 23 марок для различных видов изнашивания: абразивное изнашивание с умеренными и значительными ударными нагрузками (ПП — Нп—200Х12М; ПП — Нп — 200Х12ВФ; ПП — Нп — 200Х15С1ГРТ; ПП — Нп — 250Х10Б8С2Т; ПП — Нп — 80Х20РТ;

трение металла о металл в коррозионной среде, эрозионное из­ нашивание (ПП — Нп— 10Х14Т; ПП — Нп— 10Х15Н2Т; ПП — Нп—210Х17Н9С5ГТ); термическая усталость и большие удель­ ные давления (ПП — Нп—25Х5ФМС; ПП — Нп —30Х4В2М2ФС; ПП—35В9ХЗСФ; ПП — Нп — 45В9ХЗСФ; ПП — Нп —35Х6М2); трение металла о металл без смазки, трение качения (ПП —

90Г13Н4; ПП — Нп— 12Х12Г12СФ).

25.6.2. Электродные ленты Холоднокатаные электродные ленты

Для антикоррозионной наплавки под флюсом широко исполь­ зуются холоднокатаные ленты. Как правило, содержание угле­ рода в них не превышает 0,08 % при различном содержании хрома и никеля. Для повышения коррозионной стойкости ме­ талл стабилизируется титаном или ниобием. Освоено производ­ ство лент 9 типов для антикоррозионной наплавки, которые производятся по ТУ МЧМ СССР. В частности, ленты СВ-04Х19Н11МЗ, Св-10Х16Н25АМ6, Св-08Х19Н10Г2Б, Св-07Х25Н13 выпускаются по ТУ 14-1-1468—75.

Для наплавки обычно применяют ленты толщиной 0,4— 1,0 мм и шириной 20—100 мм. Плотность тока при наплавке составляет 10—15 А/мм2.

Порошковые электродные ленты

Порошковые электродные ленты для наплавки производятся методом прокатки и по конструкции могут быть одно- и дву­ замковые. Ленты имеют сечение 10x3 или 18X4 мм и постав­ ляются в рулонах (масса 45—65 кг) или кассетах (масса 100— 150 кг).

Ленты ПЛ — Нп —300Х25СЗН2Г2, ПЛ — Нп —400Х25СЗГ2М и ПЛ — Нп— 120Х22РЗГС применяются для наплавки защит­ ных поверхностей конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей, деталей дробилок, ножей бульдозеров, бил угольных мельниц и т. п.

Ленты ПЛ — Нп — 450Х20Б7М6В2Ф и Пл — Нп — 400Х20Б7М6В2Ф предназначены для наплавки желобов, течек и др. деталей бесконусных, засыпных устройств, Работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания при повы­ шенных температурах. Порошковая лента ПЛ — Нп — 500Х40Н40 — С2РЦ используется для наплавки контактных по­ верхностей конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей.

Ленты ПЛ — Нп— 10Х4В2М2, ПЛ — Нп — 15Х4В2М2 и ПЛ — Нп — 20Х4В2М2 применяются для наплавки роликов рольгангов, лента ПЛ — Нп — 20Х10Г10Т — для наплавки кра­ новых колес, роликов и направляющих.

Для наплавки под флюсом деталей трубопроводной арма­ туры, работающей при температурах до 560 °С, применяются порошковые ленты ПЛ — Нп— 12Х16Н9С5Г2Т и ПЛ — Нп — 12Х16Н8М6С5Г4Б.

Спеченные электродные ленты

Ленты изготавливают холодной прокаткой смеси порошков с последующим спеканием в водороде. Спеченную ленту произ­ водят толщиной 0,8—1,2 мм и шириной 25—100 мм. Плотность готовой ленты не ниже 6 г/см3, предел прочности не менее 60 МПа. Преимуществом спеченной ленты является повышен­ ная производительность наплавки (на 25—30 % по сравнению с холоднокатаной лентой идентичного химического состава). Плотность тока при наплавке спеченной лентой составляет 10— 30 А/мм2, напряжение 25—27 В. По ГОСТ 22366—77 преду­ сматривается изготовление спеченных лент 7 марок, однако из них нашли широкое применение следующие: ЛС — 70ХЗМН; ЛС— 12Х14МЗ; ЛС — 50Х4ВЗФС; ЛС — У10Х7ГР1. Ленты по­ ставляются в рулонах. В рулоне должен быть один отрезок ленты длиной не менее 40 м. Масса рулона не должна превы­ шать 100 кг.

25.6.3. Порошки для наплавки

Порошки широко применяются как для наплавки, так и для на­ пыления. Для индукционной наплавки применяют немагнитные порошки со сравнительно крупными частицами осколочной или хлопьевидной формы, при которой порошок хорошо смешива­ ется с флюсом, не сепарирует и не ссыпается с наплавляемой поверхности. Для плазменной и лазерной наплавки предпочти­ тельнее порошки со сферическими или округлыми частицами, обладающие хорошей текучестью. Для наплавки используются порошки на основе железа, никеля и кобальта. По ГОСТ 21448—75 выпускают порошки на основе железа типа «сормайт»: ПГ — С1; ПГ — УС25; ПГ — С27; ПГ — ФБХ6 — 2; ПГ — АН1. Кроме того, производятся порошки на железной ос­ нове по ведомственным ТУ: П Р — 10Р6М5; ПГ — АН2; ЛГС — 1; ЛГС — 2.

ГОСТ 21448—75 предусматривает выпуск порошков трех

25.6.4. Электроды для дуговой наплавки

Для наплавки применяют как специальные наплавочные элек­ троды, так и сварочные электроды, предназначенные для сварки коррозионностойких и жаростойких сталей и сплавов. По ГОСТ