Наплавка твердых сплавов

Материалы для наплавки

Наплавкой называют процесс наплавления на поверхности изделия слоя металла для изменения размеров или прида­ния специальных свойств (твердости, антикоррозионности, износоустойчивости и т. д.). Наплавка может выполняться ме­таллическими штучными электродами, стальной наплавочной проволокой (лентой) и твердыми сплавами.

Твердыми сплавами называют сплавы карбидо- и боридообразующих металлов — хрома, марганца, титана, вольфра­ма и других с углеродом, бором, железом, кобальтом, ни­келем и пр. Они могут быть литыми и порошковыми.

К литым твердым сплавам относится прутковый сормайт, поставляемый в виде стержней диаметром 6—7 мм и длиной 400—450 мм, содержащий 25 — 31% хрома, 3 — 5% никеля, 2,5 — 3,3% углерода, 2,8 — 3,5% кремния, до 1,5% мар­ганца, до 0,07% серы и 0,008% фосфора, остальное — железо, а также другие сплавы. Литые твердые сплавы применяют для наплавки штампов, измерительного инструмента, деталей станков и механизмов, работающих в условиях интенсивного износа. Наплавку ведут ацетилено-кислородным пламенем, угольным электродом, а также вольфрамовым электродом в среде аргона.

К порошкообразным твердым сплавам отно­сятся сталинит и сормайт. Порошкообразный сталинит содер­жит 24—26 % хрома, 6 — 8,5 % марганца, 7—10 % углерода, до 3% кремния, до 0,5% серы и фосфора,  остальное — железо.

Металлические электроды для дуговой наплавки изготов­ляют по ГОСТ 10051 — 75, согласно которому электроды классифицируются в зависимости от химического состава и твердости наплавленного металла.

Виды наплавки

В настоящее время в промышленности используется боль­шое количество различных видов наплавки.

Ручная дуговая наплавка. Наплавка выполняется металлическими плавящимися одиночными электродами, пучком элек­тродов, лежачими пластинчатыми электродами, трубчатыми электродами, дугой прямого и косвенного действия и трех­фазной дугой.

Наплавку электродами можно выполнять во всех простран­ственных положениях. Она выполняется путем последователь­ного наложения валиков, наплавляемых при расплавлении электрода, на поверхность изделия. Наплавляемая поверхность при этом должна быть чистой (зачищена до металлического блеска). Поверхность каждого наложенного валика и место для наложения следующего валика также тщательно зачи­щают от шлака, окалины и брызг.

Для получения сплошного монолитного слоя наплавлен­ного металла каждый последующий валик должен перекры­вать предыдущий на 1/3—1/2 своей ширины.

Толщина однослойной наплавки составляет 3 — 6 мм. Если необходимо наплавить слой толщиной более 6 мм, перпендикулярно первому наплавляют второй слой валиков. При этом первый слой валиков должен быть тщательно очищен от брызг, окалины, шлаковых включений и других загрязнений.

Дуговая наплавка под флюсом. По способу выполнения может быть автоматической или полуавтоматической, а по количеству применяемых проволок — одноэлектродной и мно­гоэлектродной. Применяемые для наплавки под флюсом на­плавочные проволоки по конструкции разделяют на сплошные XI порошковые, а по форме — на круглые и ленточные.

Дуговая наплавка в защитных газах вольфрамовым (неплавящимся) и проволочным металлическим (плавящимся) элек­тродом. Для защиты дуги используют аргон, азот, водород и уг­лекислый газ.

Производительность труда при наплавке оценивают массой или площадью (размерами) наплавленного металла.

Вибродуговая наплавка. Эта наплавка является разновид­ностью электрической дуговой наплавки металлическим элек­тродом и выполняется путем вибрации электрода. Амплитуда вибрации находится в пределах от 0,75 до 1,0 диаметра электродной проволоки.

Электрошлаковая наплавка. Отличительной особенностью этого способа наплавки является высокая производительность, при которой могут быть достигнуты не только десятки, но и сотни килограммов наплавленного металла в час. Наплавка производится с принудительным формированием металла за один проход. Электроды применяются практически любого сечения: прутки, пластины и т. п. Глубину проплавления основного металла можно регулировать в широких пре­делах.

Наплавка открытой дугой. Для этой цели применяют по­рошковую проволоку с внутренней защитой, которая позво­ляет расширить область применения механизированной изно­состойкой наплавки. При наплавке этой проволокой применение флюса или защитного газа не требуется, поэтому способ отличается простотой и маневренностью и создается возмож­ность восстановления деталей сложной формы, глубоких внут­ренних поверхностей, деталей малых диаметров и пр. В на­стоящее время имеются различные конструкции аппаратуры, а также разработана технология упрочения деталей широкой номенклатуры. Расход проволоки составляет 1,15—1,35 кг на 1 кг наплавленного металла. Производительность при полу­автоматической наплавке повышается в 2 — 3 раза по срав­нению с наплавкой штучными электродами.

Плазменная наплавка. При плазменной наплавке источни­ком тепла является высокотемпературная сжатая дуга, полу­чаемая в специальных горелках. Большое применение получи­ли плазменные горелки с дугой прямого действия, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом и наплав­ляемым изделием. Иногда применяют горелки комбинированного  типа,   в   которых   от   одного   Электрода   одновременно горят две дуги — прямого и косвенного действия.

Присадочным материалом при этом способе наплавки служит проволока, лента, порошок и пр. Практический ин­терес представляет прежде всего наплавка с присадкой мелко­зернистого порошка. В этом случае применяется плазменная горелка комбинированного типа. Порошок при помощи транс­портирующего газа подается из питателя в горелку и там вдувается в дугу. За время пребывания в дуге большая часть порошка успевает расплавиться, так что на наплавляемую поверхность попадают уже капельки жидкого присадочного материала.

Технология наплавки

Перед началом наплавки устанавливают высоту наплавоч­ного слоя. Перед наплавкой, как и перед сваркой, поверх­ность, подлежащая наплавке, должна быть очищена от грязи, ржавчины, окалины, масла и влаги. При наложении первого слоя наплавки стремятся каждый предыдущий валик пере­крывать на 25 - 30 % его ширины, сохраняя при этом постоянство его высоты. При необходимости увеличить высоту наплавоч­ного валика, производят наплавку следующего валика, очи­стив перед наплавкой наплавленный слой от неметаллических включений и шлака, образованных при наложении предыду­щего слоя.

В зависимости от марки металла наплавка может про­изводиться без подогрева изделия и с предварительным по­догревом.

Основными требованиями, предъявляемыми к качеству на­плавки, являются: надежное сплавление основного металла с наплавленным; отсутствие дефектов в наплавленном метал­ле; идентичность свойств наплавленного металла.

Надежное сплавление наплавки с основным металлом обес­печивается подбором силы тока, что для наплавочных ус­тановок с постоянной скоростью подачи электрода соответ­ствует подбору скорости подачи проволоки или ленты.