Константин Павлович Вощанов
РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ
*** 1967 ***
|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) Газообразный флюс позволяет получать плотный наплавленный металл, однородный по цвету и твердости с основным металлом, устраняет пористость в наплавленном металле даже при использовании присадочных прутков, металл для которых получен упрощенным способом, с дошихтовкой обычного серого чугуна до необходимого состава по кремнию введением ферросилиция в желоб вагранки. Газовая сварка чугуна с порошковыми флюсами при использовании присадочных прутков, изготовленных по упрощенной технологии, дает большое количество газовых включений в наплавленном металле. Условия работы сварщика, использующего газообразный флюс, значительно улучшаются, а процесс сварки по сравнению со сваркой на порошковых флюсах упрощается, так как не расходуется время на подачу и плавление флюса.
НАПЛАВОЧНЫЕ РАБОТЫ Наплавка широко применяется в ремонтных работах, когда требуется восстановить изношенные рабочие поверхности деталей, а также при изготовлении новых изделий, для создания рабочих поверхностей, отличающихся по составу и механическим свойствам металла от основного изделия. Наплавка позволяет при малых затратах создавать изделия с высокой работоспособностью. Особенно большой экономический эффект можно получить от применения наплавки в ремонтных работах, так как наплавка дает возможность восстанавливать большое количество разнообразных деталей. В большинстве случаев восстановленная наплавкой деталь не отличается от вновь изготовленной, а в ряде случаев даже является более работоспособной, чем новая деталь, но изготвленная из металла одной марки. В настоящее время на ряде крупных машиностроительных и металлургических заводов созданы специальные участки для наплавочных работ, оснащенные средствами для механизации процесса. Наплавку однотипных и выпускаемых в массовом количестве деталей необходимо производить автоматическим способом. Автоматизация наплавки тел вращения осуществляется достаточно просто, при ней резко увеличивается производительность, получается высокое и однородное качество наплавленного слоя, резко уменьшается стоимость наплавочных работ, сварщик освобождается от тяжелого и однообразного труда. В большом количестве случаев еще широко применяются-и ручные способы наплавки. Для ряда производств .весьма перспективными являются полуавтоматические способы наплавки специальными проволоками без защиты дуги, порошковой проволокой и в атмосфере углекислого газа. Поскольку наплавка является особым разделом сварочной технологии и по данному вопросу имеется много специальной литературы, в настоящей книге будут изложены только основные данные по наплавке (справочного характера) с указанием преимуществ, недостатков и наиболее целесообразных областей применения. Основы технологии. В практике применяются следующие виды наплавки: ручная дуговая, металлическим электродом,, ручная дуговая угольным или графитовым электродом с расплавлением зернистых сплавов или литых стержней; полуавтоматическая дуговая без защиты дуги специальными наплавочными проволоками, или порошковой проволокой, или механической присадочной проволокой с защитой дуги газом; полуавтоматическая дуговая под керамическими и плавлеными флюсами; автоматическая дуговая в тех же вариантах, что и полуавтоматическая; электрошлаковая; вибродуговая; газовая ручная ацетилено-кислородная и на газах-заменителях; газовая автоматическая; с индукционным нагревом. Наплавочные процессы отличаются от сварочных долей участия основного металла в металле наплавки. В большинстве сварочных процессов стремятся различными приемами увеличить количество расплавляемого основного металла, увеличить глубину проплавления и довести долю расплавленного основного металла до возможного максимума. Например, доля основного металла в металле шва при сварке малоуглеродистых сталей методом глубокого проплавления может достигать 90%. При наплавочных же работах требуется минимальная доля основного металла, переводимого в металл наплавки. Оптимальным случаем является выполнение наплавочных работ без расплавления основного металла, так как в этом случае можно получить заранее заданный гарантированный состав наплавленного металла (применяя процессы сварки-пайки). В большинстве наплавочных работ доля участия основного металла может в первых швах составлять от 10 до 50%- Уменьшение глубины расплавления основного металла, кроме постоянства состава наплавки, обеспечивает возможность значительного уменьшения внутренних напряжений, деформаций и получения наплавки без трещин. К сожалению, это весьма важное технологическое требование очень часто на производстве не контролируется и наплавка выполняется на максимальных режимах без соблюдения правильных технологических приемов. Это резко увеличивает глубину расплавления основного металла и долю участия его в наплавке, что ухудшает качество наплавки. Глубину расплавления основного металла можно регулировать следующими технологическими приемами: а) изменением тока или мощности пламени горелки, так как с уменьшением удельной тепловой мощности источника нагревз глубина проплавления уменьшается. Рекомендовать этот прием для массового применения не следует, так как при нем резко снижается производительность наплавки. Наплавочные работы желательно выполнять на максимально возможных режимах, но применяя другие технологические приемы, обеспечивающие уменьшение глубины расплавления основного металла; б) изменением ширины наплавляемого валика. С увеличением ширины валика уменьшается глубина расплавления основного металла и создаются условия для более равномерного расплавления по поперечному сечению наплавки. Увеличить ширину валика при ручной дуговой наплавке можно: большим размахом поперечного движения электрода — до 8—10 диаметров электрода; применением гребенки, состоящей из 2—5 электродов, включенных параллельно; применением пластинчатых электродов и наплавки лежащим электродом; применением поперечных колебательных движений электрода (при автоматической и полуавтоматической наплавке); использованием способа наплавки «расщепленным» электродом; применением ленточных порошковых электродов; в) изменением угла атаки газового пламени и дуги по отношению к основному металлу. С уменьшением угла атаки уменьшается глубина расплавления основного металла без уменьшения скорости расплавления присадочного металла. При наплавке на плоскость изменяется угол наклона этой плоскости к горизонтальной. Наплавка на цилиндрические поверхности ведется «на спуск». Некоторые из этих технологических приемов показаны на рис. 86; г) применением «холостых», т. е. не включенных в сварочную цепь присадочных стержней. Эти стержни плавятся за счег тепла дуги и несколько уменьшают температуру ванны, позволяя повысить производительность наплавки с одновременным уменьшением глубины расплавления основного металла. Такие стержни при ручной дуговой наплавке могут подаваться в дугу девой рукой сварщика или включаются в гребенку электродов без присоединения их к источнику тока. При автоматической и электрошлаковой наплавке «холостая» проволока (одна или несколько) подается специальным механизмом без подключения се к источнику тока. Подготовка деталей к наплавке. Детали, подвергаемые наплавке, как правило, работают длительное время и поэтому загрязняются. Детали, работающие на смятие и ударную нагрузку, получают поверхностный наклеп, и в них могут иметь место трещины, местные смятия и расслоения металла. Поэтому все детали или наплавляемые поверхности крупных изделий должны быть предварительно подготовлены к наплавке. Особенно тщательно нужно удалить остатки смазки, краску. Простая промывка деталей растворителями — бензином, керосином, ацетоном и др., как правило, не обеспечивает полного удаления загрязняющих веществ из пор. В процессе наплавки остатки этих веществ начинают выгорать, что резко ухудшает качество слоя наплавляемого металла. Для массового производства можно рекомендовать устройство специального отделения для подготовки деталей под наплавку. Очистка возможна обжигом в печах при 350—500 °С с последующей механической поверхностной очисткой выгоревших остатков щеткой, галтовкой или дробеструйной обработкой. После обжига иногда никакой очистки деталей не требуется. Чтобы очистить детали от грязи, их промывают в ваннах горячим раствором щелочи, а затем горячей водой. Для деталей больших размеров, а также для деталей, где Наплавляются небольшие площади, например ребра, очень удобно использовать мисгопламенные или обычные газовые горелки, работающие на городском или коксовом газах, про-пано-бутановой смеси. Применять для этих целей можно также и ацетилен, но невыгодно ввиду его высокой стоимости и дефицитности. Поверхностная обработка газовым пламенем весьма эффективно удаляет (выжигает) все остатки масла, жиров, красок и других органических веществ. Для деталей, изготовленных из специальных сталей, предусматривается перед наплавкой предварительный подогрев деталей. В этом случае подогрев совмещается с обжигом для удаления загрязнений. После обжига зачистку поверхности очень удобно выполнять механическим способом, посредством круглых стальных щеток, приводимых во вращение от электродвигателя через гибкий вал. Поверхности смятые, наклепанные, 164 неравномерно изношенные, имеющие задиры, трещины или эксцентрично изношенные, должны быть механически обработаны перед наплавкой. Обработку можно выполнять на токарных, строгальных, расточных и фрезерных станках. В ряде случаев, когда наплавляемый участок неудобен для станочной обработки, можно рекомендовать обработку его наждачным камнем, укрепленным на гибком валу. Для этих работ находит широкое применение переносная шлифовальная машинка И-54А. Обработка производится до полного удаления дефектного слоя или выравнивания эксцентриситета. В большинстве случаев величина снимаемого слоя составляет 1,5—2 мм, а иногда может достигать 10 мм. В случае наплавки изношенных резьб старая резьба должна быть удалена полностью и поверхность, подлежащая наплавке, должна быть дополнительно подвергнута обжигу газовой горелкой для удаления следов масла и дегазации наплавляемого слоя. Разработанные отверстия диаметром до 30 мм обычно завариваются полностью. Перед заваркой обязательны очистка и обработка кромок отверстия газовым пламенем. Отверстия большого диаметра восстанавливаются кольцевой наплавкой. Предварительная обработка поверхностей таких отверстий производится в зависимости от характера износа. В ряде случаев на наплавляемых поверхностях имеются отверстия, пазы и канавки, не подлежащие наплавлению. Если эти отверстия большие и применяется ручная наплавка, то специальной заделки отверстий не требуется. При автоматической же наплавке желательно в эти отверстия вставлять стальные вставки с некоторым зазором для облегчения их удаления после механической обработки наплавленного слоя. Иногда такие отверстия заделывают медными, бронзовыми или графитовыми вставками. Поверхности с точной механической обработкой и шлифованные, расположенные рядом с наплавляемой частью детали, должны быть тщательно защищены от попадания на них брызг; особенно тщательно следует защищать резьбу. Применяют защитные колпаки из листовой стали, асбеста или других негорючих материалов. Можно иногда ограничиться покрытием поверхности мелом, разведенным водой с незначительным добавлением в нее жидкого стекла. Для однотипных и массовых изделий, восстанавливаемых методом наплавки, целесообразно иметь подробно разработанные карты технологического процесса, содержащие следующие данные: характер износа; способы подготовки наплавляемой поверхности; приспособления, нужные для наплавки; способы выполнения работ; потребное сварочное оборудование; режимы наплавки; рекомендуемые присадочные материалы; порядок наложения слоев; режимы термообработки; способы обработки наплавленного металла; контроль твердости наплавленного слоя; примерные расходы сварочных материалов, электроэнер-гни, газов; чистое время, нужное на выполнение наплавки; нормы времени, разряд рабочего-наплавщика, примерная стоимость выполнения работ. Карта с такими сведениями значительно упростит работу технолога, позволит правильно планировать работу наплавочного участка и даст возможность получить изделие высокого качества с заданными свойствами. 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-кальциевыми покрытиями, например: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНП-13/65, УОНИ-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 °С. 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 °С; 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 °С для снятия внутренних напряжений. Такая термообработка рекомендуется для деталей ответственного назначения, работающих при знакопеременных нагрузках. |
