3. НАПЛАВКА ГАЗОВЫМ ПЛАМЕНЕМ
Для наплавки применяется газовое ацетилено-кислородное пламя и та же аппаратура, что и для газовой сварки. В ряде случаев для целей наплавки можно рекомендовать работу на газах — заменителях ацетилена, например, пропан-бутановой смеси. Производительность газовой наплавки ниже, чем дуговой, тем не менее она находит широкое применение в производстве при восстановлении различных мелких деталей, изготовленных из чугуна, стали, меди, латуни, бронзы, алюминия и его сплавов.
Особеностями газовой наплавки являются: широкая возможность регулировки степени нагрева основного металла; малая глубина проплавления основного металла; возможность наплавки слоя малой толщины (0,5 мм) заданного состава; возможность наплавки на сложные криволинейные поверхности с острыми кромками.
Наплавка черных металлов. Наплавка обычных углеродистых сталей осуществляется нормальным пламенем, сварочной проволокой Св-08 и Св-08А. Более твердые и прочные слои получаются при наплавке проволоками Св-08ГС, Св-10ГС, СВ-12Г2, Св-12ГС по ГОСТу 2246—60.
Наплавка чугунных деталей производится в том случае, когда требуется получить обрабатываемый слой, и выполняется по той же технологии, что и сварка чугунных деталей. В качестве присадочных материалов применяются прутки марок А и Б по ГОСТу 2671—44. Наплавка выполняется нормальным пламенем с отношением кислорода и ацетилена в смеси р= 1,1:1 при минимальной глубине расплавления основного металла. В ряде случаев для наплавки достаточно нагреть наплавляемую поверхность до 850—900 СС и к нагретой поверхности под флюсом ФНЧ-1 присаживать расплавленный металл прутка. Глубина расплавления регулируется изменением угла наклона горелки к наплавляемой поверхности.
Газовая наплавка чугуна широко применяется при восстановлении изношенных зубьев шестерен, направляющих реек механизмов скольжения, различных изношенных плоскостей, уплотнительных седел клапанных гнезд в головках двигателей внутреннего сгорания и др. деталях. Наплавленный металл во всех случаях имеет твердость НВ в пределах 200—250 и легко обрабатывается обычным режущим инструментом. Если требуется получить наплавленный металл, обладающий повышенной плотностью, без наличия даже микроскопических газовых включений, нужно применять газообразный флюс марки БМ-1 или БМ-2, разработанных ВНИНавтогенмаш.
Наплавка твердых сплавов. Твердые износостойкие и эрозионностойкие слои наплавляются сплавами типа стеллитов, сормайтов и высоколегированных чугунов. Газовая наплавка в этом случае обеспечивает однородность наплавленного металла, полное отсутствие пористости, отсутствие перемешивания наплавляемого сплава с основным металлом, равномерность наплавленного слоя. Составы наиболее употребительных литых сплавов для газовой наплавки даны в табл. 21. Наплавку ведут нормальным пламенем. Наплавляемая поверхность доводится до начала плавления. Для лучшего соединения расплавленной присадки с основным металлом применяют порошковые флюсы, составы которых приведены в табл. 22.
В случае газовой наплавки зернистыми сплавами последние должны быть заключены в металлическую оболочку, например, трубку. Такие «трубчатые» присадочные прутки особенно удобны для наплавки зернистых вольфрамосодержащих сплавов типа «Вокар». В состав шихты вводится некоторое количество флюсующих веществ (буры и борной кислоты), чем обеспечивается равномерное флюсование наплавки. В последнее время для наплавки твердых сплавов начинают применять специальные порошковые проволоки, также содержащие флюсующие вещества.
Наплавка цветных металлов. Детали, изготовленные из меди, ?бронзы, латуни, алюминия и его сплавов, в процессе эксплуатации теряют свои размеры в результате механического износа или воздействия различных агрессивных сред. Восстанавливают такие повреждения чаще всего газовой наплавкой. В качестве присадочных металлов применяют стержни, близкие по составу к основному металлу. Для наплавки медных деталей и деталей из мецных сплавов требуются флюсы, содержащие буру или борную кислоту. Весьма хорошие результаты дает применение газообразных флюсов марки БМ-1 или БМ-2.
В ряде случаев при восстановлении размеров деталей, изготовленных из бронзы, в качестве присадочного металла можно применять латуни Л62; ЛК-62-0,5; ЛОК-1-03, которые дают плотный наплавленный металл, хорошо сопротивляющийся истиранию. Детали больших размеров и весом более 10 кг перед наплавкой должны быть подогреты до 400—450 °C. Подогрев производят газовой горелкой или в специальных печах. После наплавки рекомендуется быстрое охлаждение детали на воздухе, а для бронз с высоким содержанием меди — в. воде.
Наплавка деталей, изготовленных из меди, производится медной проволокой. Детали больших размеров наплавляются двумя горелками одновременно, одной из которых подогревают деталь, а второй ведут наплавку. Наплавленный металл может быть дополнительно уплотнен путем проковки наплавленного слоя в горячем состоянии.
Детали, изготовленные из алюминия и алюминиевых сплавов, восстанавливают наплавкой с применением флюса АФ-4А. В качестве присадки выбирают металл, близкий по составу к основному металлу. В машиностроении чаще всего приходится восстанавливать литые детали, изготовленные из алюминиево-кремниевых сплавов АЛ2; АЛ4; АЛ9; АЛ8; АЛ 13. Для этих сплавов применяют литые стержни из сплавов АЛ2 и АЛ8. Обычно наплавка изношенных бортов, кромок и посадочных мест деталей производится без подогрева. Для деталей сложной конфигурации рекомендуется применять общий равномерный подогрев до 250—350 °C.
В ряде случаев требуется покрыть поверхности черных металлов медью, латунью, бронзой. Такие наплавки осуществляются ацетилено-кислородной горелкой с применением газообразных флюсов БМ-1 или БМ-2. Для небольших деталей можно применять и порошковые флюсы. При применении газообразного флюса указанных марок получается плотный наплавленный металл, хорошо сплавленный с основным.
Поверхность детали, подлежащая наплавке, тщательно очищается и обезжиривается, а затем нагревается газовой горелкой до температуры, близкой к температуре плавления присадочного металла. При больших габаритных размерах детали наплавка может выполняться на предварительно нагретую деталь.
В ряде случаев целесообразно наплавку выполнять двумя сварочными горелками, одну из которых располагают впереди (по ходу процесса наплавки) и подогревают ею металл, а второй с флюсом БМ-1 ведут наплавку. Благодаря присутствию в газовом пламени флюсующих веществ вся поверхность металла, подлежащая наплавке, покрывается тонким плотным слоем активного флюса, выпадающего из пламени. Наплавка под слоем такого флюса обеспечивает полную защиту расплавляемого цветного металла от окисления, что особенно заметно при наплавке латунными сплавами. Обычно латунь при расплавлении газовой горелкой (даже в присутствии порошковых флюсов) выделяет большое количество белых паров окиси цинка. При газообразном флюсе таких выделений не бывает. Ванна жидкого металла—-спокойная, блестящая, без признаков кипения. Поверхность металла после остывания также получается ровной, блестящей и неокисленной.
Способ этот нашел широкое применение для наплавки уплотняющего слоя на детали шиберов, задвижек и другой арматуры, в которых уплотнение осуществляется латунными кольцами. На заводах, выпускающих такую арматуру, созданы автоматические-линии наплавки. Этот же способ используется для наплавки антифрикционных слоев, а также для защиты поверхностей стальных деталей от механического воздействия и искрообра-зования при работе во взрывоопасных цехах. Для наплавки рекомендуются следующие материалы: латуни различных марок (например, Л62), не содержащие кремния, свинца, олова: бронзы, в частности, БрКМцЗ-0,5, дающие плотный слой при наплавке на чугун и сталь; медь марок Ml и МЗ-С.
Для нормального процесса газофлюсовой наплавки газообразного флюса расходуется около 30 г на 1 кг наплавленного металла или 70 г на 1 м3 ацетилена. Следует отметить, что наплавленный металл дает очень хорошее соединение с чугуном и сталью; прочность его равна прочности литой латуни.
Процесс газовой наплавки с флюсами БМ-1 и БМ-2 может быть легко автоматизирован. Для этой цели ВНИИавтогенмаш создал ряд установок автоматической наплавки, в которых автоматически регулируются : температура нагрева детали, скорость подачи присадочной проволоки в горелку, число оборотов наплавляемой детали, а также колебательные движения горелки и проволоки в поперечном направлении наплавки.