1. РУЧНАЯ ДУГОВАЯ НАПЛАВКА


Ручная дуговая наплавка является универсальным способом и находит шйрокое применение в ремонтных работах. Этот способ обладает большой маневренностью: можно выполнять наплавку в любом пространственном положении, быстро изменять направление и место наплавки и тем регулировать возможные, деформации детали, изменять состав наплавляемого металла в широких пределах за счет применения различных электродов.

Электроды для наплавки. Наплавку деталей из обычных углеродистых сталей, когда наплавленный слой не должен по своим механическим свойствам отличаться от основного металла, можно производить электродами по ГОСТу 9467—60, предназначенными для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Применяются электроды типов: Э42; Э42А; Э46; Э46А; Э50; Э50А; Э55; Э65; Э85 и др.

Для наплавочных работ хорошие результаты дают электроды типа «Ф» с фтористо-кальнпевыми покрытиями, например: УОНИ-13/45, УОНН-13/55, УОНН-13/65, УОНН-13/85, У-340/105 и др. Эти электроды дают в наплавке металл мелкозернистой структуры с высокой ударной вязкостью и гарантируют отсутствие трещин в наплавляемом слое.

Электроды для наплавки слоев с особыми свойствами, отличными от основного металла, предусматриваются ГОСТом 10051—62. Типы электродов по ГОСТу 10051—62 и их марки, выпускаемые промышленностью, даны в табл. 13.

Наплавка изделий из средне- и высокоуглеродистых сталей. Выбор технологического процесса наплавки производится с учетом химического состава и марки основного металла. Стали, содержащие менее 0,25% С, могут наплавляться в любых температурных условиях. С увеличением содержания углерода возрастает опасность возникновения закалочных структур в зонах термического влияния. Поэтому возникает необходимость предварительного и сопутствующего подогрева изделия в процессе наплавки. При содержании углерода в пределах 0,25—0,50% и в зависимости от массивности наплавляемого изделия температура подогрева может изменяться в пределах от 120 до 350 °C.

Число слоев выбирают исходя из общей толщины наплавляемого слоя. Слои наплавленного металла желательно распределять так, чтобы обрабатываемая плоскость проходила на */з высоты последнего слоя. В этом сечении обычно содержится наименьшее количество неметаллических включений и газовых пор. Выбор сварочного тока определяется диаметром и маркой электрода, массивностью наплавляемой детали, количеством наплавляемого металла и толщиной стенки, на которую производится наплавка. При наплавке мелких изделий, после наложения первых швов и нагрева изделия ток необходимо уменьшать.

Рациональный технологический процесс наплавки может значительно снизить деформации. К мероприятиям, снижающим деформации, относятся: предварительный подогрев изделия до 200—400 °C; предварительный изгиб детали в направлении, обратном ожидаемому; наплавка детали, которая погружена в воду, но без смачивания наплавляемой поверхности (способ особенно рекомендуется для изделий из стали Г13); уравновешивание деформаций симметричным расположением наплавляемых валиков; наплавка детали, жестко закрепленной в кондукторе или специальном приспособлении. В этом случае деталь может быть извлечена из приспособления только после ее полного остывания; правильное распределение наплавляемого металла по участкам, например, наплавка тел вращения по спирали; разбивка больших плоскостей на отдельные участки; наложение валиков с обратной стороны наплавляемой детали; высокотемпературный отпуск детали после наплавки с нагревом до 650 °C для снятия внутренних напряжений. Такая термообработка рекомендуется для деталей ответственного назначения, работающих при знакопеременных нагрузках.

Некоторые примеры распределения наплавленного металла и порядок наложения швов, уменьшающих возможность коробления, показаны на рис. 87.

Наплавка штампов и режущего инструмента. Промышленностью освоено большое количество электродов для наплавки штампов и режущего инструмента. По технологическим свойствам эти электроды можно разделить на две группы:

1) электроды, которыми можно выполнять наплавку без предварительного подогрева изделия; эти электроды дают наплавленный металл аустенитной структуры, упрочненный дисперсными включениями твердосплавных карбидов, например, ЭН-25Х12-40 (марки ЦН-5), ЭН-У12Х12Г2ФС-55 (марки Ш-1) и др.

2) электроды, требующие обязательного подогрева изделия в процессе наплавки. К таким электродам по ГОСТу 10051—62 можно отнести следующие: ЭН-08Х17Н8С7-45 (марки ЦН-7); ЭН-08Х17Н7С5Г2-30 (марки ЦН-6);    ЭН-У18К62Х30В5С2-40 (марки ЦН-2); ЭН-08Х20Н11С9Г2-45 (марки ЦН-8)

При наплавке штампов требуется соблюдение технологических приемов:
а)    подготовка изделия пли режущей кромки должна выполняться так, чтобы по возможности не было плавного перехода от основного металла к наплавляемому слою. Некоторые способы подготовки кромок даны на рис. 88. Для получения режущих кромок с минимальной последующей обработкой рекомендуется применять формирующие пластины, изготовленные из меди, графита или огнеупорных материалов;

б)    весьма желательно наплавку делать многослойной или ”и'/хг'лсйной при малом объеме наплавляемого слоя. Второй слой наплавки не ди^.. .... основным металлом;

в)    для наплавки режущих кромок большое значение имеет качество наплавляемого металла и полное отсутствие в нем шлаковых и газовых включений. Это обеспечивается применением электродов высокого качества, отсутствием влаги в электродном покрытии, точным соблюдением технологии наплавки, тщательной межслойной очисткой швов и выполнением работ сварщиками высокой квалификации;

г)    при наплавке штампов, требующих предварительного и сопутствующего подогрева, необходимо точно выдерживать рекомендуемый тепловой режим и об’еспечить возможность постоянного контроля температуры наплавляемой детали.
Для этих целей удобно применять термокарандаши, выпускаемые Ярославским заводом «Свободный труд».

Подогревать изделия перед наплавкой можно в обычных пламенных печах, во временных горнах, обогреваемых газом или коксом, в электрических печах, с помощью индукционного нагрева или специальными электрическими обогревателями, укрепляемыми на изделии.

На рис. 89 показана схема выполнения работ по наплавке плунжера гидравлического горизонтального пресса, изготовляющего угольные и графитовые электроды. Плунжер весом 20 т изготовлен из углеродистой стали следующего химического состава: 0,49% С; 0,62% Мп; 0,3% Si; 0,05% S; 0,048% Р.

Всю поверхность плунжера нужно было наплавить слоем из нержавеющей стали типа Х18Н9 толщиной 10 мм. Учитывая большой объем наплавки, возможность образования закалочных структур и возникновения трещин, наплавку выполняли с общим подогревом плунжера до 150—200юС. Плунжер был установлен на ролики, где он мог свободно поворачиваться при помощи мостового крана; между опорными роликами был устроен электрический горн со спиралями сопротивления, уложенными в пазах кирпичной кладки. Во внутреннюю часть плунжера были также введены электронагревательные спирали, которые питались от источника тока напряжением 65 в в виде двух сварочных трансформаторов СТН-700. Наплавку проводили в две смены, в третью смену нагреватели не выключались. Этим обеспечивалось сохранение постоянной температуры в течение всего времени выполнения работ. Наплавку выполняли секционно по образующей, длина наплавляемого участка составляла около 180 мм за один проход электрода. Наплавку вели на вертикальной плоскости в один шов, попеременно — с одной и другой сторон вала. Такая схема наплавки гарантировала от возможности поводки плунжера и обеспечивала получение слоя наплавки высокой плотности. Наплавку режущих кромок ножей для резки холодного и нагретого металла пуансонов и матриц можно выполнять по схемам, изображенным на рис. 90. Режущие кромки резцов удобнее всего наплавлять в специально изготовленных медных пли графитовых формах. При наплавке на державку или заготовку, имеющую небольшой вес, предварительного подогрева детали не требуется. В этом случае теплоты, выделяемой дугой, бывает достаточно для того, чтобы нагреть наплавляемую заготовку до нужной температуры.

Наплавка деталей, работающих на абразивный износ. В большинстве случаев такие детали, как зубья экскаваторов, щеки камнедробилок, рабочие части земснарядов, била размольных мельниц и ряд других деталей изготовляются из вязкой, хорошо сопротивляющейся ударным нагрузкам стали. Наплавляемый слой должен обладать большой твердостью, хорошо сопротивляться удару и истиранию. Наплавка таких деталей, как правило, производится без предварительного подогрева и может выполняться: металлическими электродами: угольной дугой; порошковыми сплавами; автоматическим и полуавтоматическим способами, порошковой проволокой, металлической проволокой под плавлеными или керамическими флюсами в проволокой с защитой дуги углекислым газом.

Автоматические и полуавтоматические способы особенно рекомендуются для наплавки больших площадей со значительным объемом наплавочных работ, например, при наплавке конусов засыпных аппаратов доменных печей. Ручная дуговая наплавка выполняется электродами Т-590, Т-620, 13КН/ЛИВТ и другими электродами этого типа. Особенно могут быть рекомендованы электроды и другие присадочные материалы, дающие в наплавленном металле карбиды бора. В большинстве случаев наплавка выполняется не более чем в два слоя. В наплавленном слое допускаются незначительные трещины и надрывы, неизбежные при наплавке этими сплавами, электродами Т-520, Т-590.

Наплавка зернистыми сплавами. Зернистые сплавы представляют собой механическую смесь веществ, дающих после расплавления достаточно однородный сплав, обладающий требуемыми свойствами твердости и износоустойчивости. Некоторые из этих сплавов изготовляют путем спекания компонентов в однородную массу и последующего дробления на крупку нужного размера. В некоторых сплавах скрепление компонентов производится введением в состав шихты жидкого стекла. Составы наиболее употребительных сплавов даны в табл. 14.