Наплавка покрытий

Недостатки

• возможность изменения свойств наплавленного покрытия из-за перехода в него элементов основного металла;
• изменение химического состава основного и наплавленного металла вследствие окисления и выгорания легирующих элементов в околошовной зоне;
• возникновение повышенных деформаций за счет термического воздействия;
• образование больших растягивающих напряжений в поверхностном слое детали, достигающих 500 МПа и снижение характеристик сопротивления усталости;
• возможность структурных изменений в основном металле, в частности, образование крупнозернистой структуры, новых хрупких фаз;
• возможность возникновения трещин в наплавленном металле и зоне термического влияния и, как следствие ограниченный выбор сочетаний основного и наплавленного металлов;
• наличие больших припусков на механическую обработку, приводящих к существенным потерям металла наплавки и повышению трудоемкости механической обработки наплавленного слоя;
• требования преимущественного расположения наплавляемой поверхности в нижнем положении;
• использование в отдельных случаях предварительного нагрева и медленного остывания наплавляемого изделия, что увеличивает трудоёмкость и длительность процесса;
• трудность наплавки мелких изделий сложной формы.

Комбинированный способ

Суть этого метода – одновременная подача в зону плавления порошка и проволоки. На современных предприятиях плазменная наплавка реализуется с помощью комбинированного плазмотрона:

• порошковую смесь, обогащенную газом, транспортируют через канал сопла;
• электродную проволоку доставляет подающий механизм установки.

Использование токоведущей проволоки для наплавки обеспечивает минимум глубины проплавления наращиваемых слоев.

Процесс наплавления имеет строгое ограничение – допускается использование проволок (медь, медные сплавы, аустенитные виды сталей), температура плавления которых ниже, чем у металла основы.

Выбор проволок из низкоуглеродистых и легированных сталей приводит к потере качества формируемых слоев из-за недостатка подогрева металла и увлажнения основной поверхности.

Использование твердосплавных порошков повышает износостойкость слоев, но они приобретают низкую пластичность. Проволочный наплав обладает высокой пластичностью при низкой стойкости к износу, но высокой степени перемешивания с основой. Комбинация порошка с проволокой в процессе наплавки позволяет эффективно использовать сжатую дугу для получения за один проход качественных слоев, лишенных дефектов.

Полуавтоматическая и автоматическая дуговая наплавка

Для наплавки применяются все основные способы механизированной дуговой сварки — под флюсом, самозащитными проволоками и лентами и в среде защитных газов. Наиболее широко используется наплавка под флюсом одной проволокой или лентой (холоднокатаной, порошковой, спеченной). Для увеличения производительности применяют многодуговую или многоэлектродную наплавку. Легирование наплавленного металла осуществляется, как правило, через электродный материал, легирующие флюсы применяются редко. Большое распространение получила дуговая наплавка самозащитными порошковыми проволоками и лентами. Стабилизация дуги, легирование и защита расплавленного металла от азота и кислорода воздуха обеспечивается за счет компонентов сердечника электродного материала.

Дуговая наплавка в среде защитных газов применяется относительно редко. В качестве защитных газов используются СОг, аргон, гелий, азот или смеси этих газов.

Вследствие большого проплавления основного металла при дуговой наплавке необходимый состав наплавленного металла удается получить только в 3—5-мм слое.

Основные достоинства метода:

• универсальность;
• высокая производительность;
• возможность получения наплавленного металла практически любой системы легирования.

Особенности восстановления деталей из чугуна

Сложность восстановления чугунных деталей связана с тем, что при быстром остывании шов становится чрезмерно хрупким, так как в металле остается много углерода. Поскольку у материалов деталей и швов коэффициенты усадки разные, во время и после окончания сварки образуются трещины. При высокой температуре углерод и кремний выгорают с образованием шлака и газов, которые при быстром остывании остаются внутри швов в виде пор, включений.

Для получения прочных однородных швов восстановление выполняют методом горячей сварки. Деталь предварительно медленно нагревают до 650 — 700⁰C в течение 1,5 — 2 часов в печи. Затем переносят в термос, чтобы температура во время работы не упала ниже отметки 500⁰C. Сварку или нанесение слоя ведут через люк. После окончания восстановления деталь отжигают при 600 — 650⁰C в печи или термосе. Инструкция рекомендует снижать температуру со скоростью 50 — 100⁰C/час.

Электросварку проводят чугунными электродами с покрытием, в состав которого входит до 50% графита. Из-за низкой производительности, сложности оборудования, этим способом пользуются редко.

Восстановление холодной сваркой выполняют без предварительного нагрева. Поэтому принимают меры для предотвращения деформирования и образования дефектов. Газовой горелкой чугун плавят медленно, но без перегрева. Электросварку проводят постоянным током обратной полярности, диаметр электродов 3 — 4 мм. Валики при наплавке накладывают вразброс участками по 40 — 50 мм. Прежде чем начать следующий, предыдущий шов охлаждают до 50 — 60⁰C.

В зависимости от решаемых задач для холодной сварки применяют присадочные стержни и электроды:

• чугунные;
• стальные;
• комбинированные;
• пучковые;
• монелевые;
• медно-стальные.

При восстановлении деталей, следует учитывать, что независимо от метода наплавки, нанесенный металл будет неоднороден по механическим параметрам, структуре, химическому составу. Поэтому если деталь работает в условиях больших нагрузок, рекомендуется заменить ее новой.

Ссылка на книги и статьи

• Соснин Н.А., Ермаков С.А., Тополянский П.А. Плазменные технологии. Руководство для инженеров. Изд-во Политехнического ун-та. СПб.: 2013. — 406 с.
• Тополянский П.А., Тополянский А.П. Прогрессивные технологии нанесения покрытий — наплавка, напыление, осаждение. РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. 2011, № 1 (59). — С. 28-33
• Ермаков С.А., Соснин Н.А., Тополянский П.А. Плазменная наплавка с поперечными колебаниями источника нагрева. Сварочное производство. №5. 2011. — С. 14-17
• Ермаков С.А., Тополянский П.А., Соснин Н.А. Оценка качества процесса плазменной наплавки. Сварка и диагностика. 2015. № 3. — C. 17-19
• Ермаков С.А., Тополянский П.А., Соснин Н.А. Оптимизация плазменной порошковой наплавки двухдуговым плазмотроном. Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2014. № 2. — С. 19-25
• Тополянский П.А., Ермаков С.А., Рыбаков К.А., Соснин Н.А. Импульсная плазменная порошковая наплавка. Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика: В 2 ч. Часть 1: Материалы 14-й Международной научно-практической конференции: СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. 2012. — С. 188-193
• Ермаков С.А., Соснин Н.А., Тополянский П.А. Особенности плазменной порошковой наплавки двухдуговым плазмотроном. Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки. Материалы 9-ой практической конференции 10-13.04.2007 г. Санкт-Петербург. Изд. Политехнического ун-та. Санкт-Петербург. 2007. Ч.1. — С. 94-101
• Тополянский П.А., Соснин Н.А., Ермаков С.А. Разработка технологии плазменной наплавки вилки карданной муфты. Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций. Материалы 4-й Всероссийской практической конференции 16-18 апреля 2002 г. Санкт-Петербург. Изд. СПбГТУ. 2002. — С. 76-83
• Тополянский П.А. Исправление дефектов цветного литья методом плазменной наплавки. Инструмент и технологическая оснастка: методы повышения эффективности. Материалы практического семинара 26-28 марта 2002 г. Санкт-Петербург. Изд. СПбГТУ. 2002. — С.32-34
• Киселёв Л.А., Тополянский П.А. Восстановление некондиционных лопаток паровых турбин методом «протезирования». Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика: Материалы 17-й Международной научно-практической конференции: СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. 2015. — С. 125-127
• Тополянский П.А. Повышение эрозионной стойкости входных кромок лопаток ступеней низкого давления паровых турбин (обзор). Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций. Материалы 4-й Всероссийской практической конференции 16-18 апреля 2002 г. Санкт-Петербург. Изд. СПбГТУ. 2002. — С. 30-49

«Плазмацентр» предлагает

• услуги по восстановлению деталей и нанесению покрытий;
• поставка оборудования и материалов для процессов сварки, пайки, наплавки, напыления, осаждения, аддитивных технологий (например, газопламенного, плазменного, высокоскоростного и детонационного напыления, плазменной наплавки, электроискрового легирования, порошковые дозаторы, приборы контроля);
• проведение НИОКР в области инженерии поверхности, трибологии покрытий, плазменных методов обработки, выбора оптимальных покрытий и методов их нанесения;
• обучение, консалтинг в области наплавки, напыления, упрочнения, модификации, закалки.

Свяжитесь с нами по телефонам: +7 (812) 679-46-74, +7 (921) 973-46-74, или напишите нам на почту: [email protected]

Наши менеджеры подробно расскажут об имеющихся у нас технологиях нанесения покрытий, упрочнения, восстановления, придания свойств поверхности, а также о стоимости услуг компании.

Сущность восстановления сваркой и наплавкой

Оба метода основаны на тепловом воздействии, отличаются только настройки используемого оборудования. Наплавка ― это нанесение на поверхность деталей слоя из сплава основного и присадочного металла. Наплавкой восстанавливают не только геометрические размеры, но также наносят покрытия для повышения жаростойкости, прочности, износоустойчивости и т. д. Процедура выполнятся на поверхности любой формы― от плоской до конической и сферической.

Сварка ― это процесс создания соединения металлических элементов методом плавления или давления. Этим способом заделывают трещины, сколы, отверстия от пробоин, крепят отломившиеся элементы. С такими повреждениями рам, поддонов, кузовов, обоих мостов постоянно сталкиваются при ремонте автомобилей. Сварку также применяют совместно с другими восстановительными процедурами.

Для качественного восстановления деталей сваркой и наплавкой необходимо:

• не допускать сильного смешивания основного металла с наносимым;
• плавить основной металл на минимальную глубину;
• не делать больших припусков на последующую обработку;
• принимать меры по снижению остаточных напряжений и деформации.

Наплавка. Способы наплавки

Главная » Статьи » Профессионально о пайке, напылении, наплавке » Наплавка. Способы наплавки

В категории материалов: 6 Показано материалов:1-6

Сортировать по: Дате · Названию · Рейтингу · Комментариям · Просмотрам Рекомендуем приобрести:

Сварочные столы и плиты TEMPUS — в наличии на складе!

Большой выбор: Стол стационарный, Стол подъемный, Стол пятисторонний, Комплект оснастки Доставка по всей России!

Способы наплавки

Ручную дуговую наплавку применяют для восстановления изношенных поверхностей, устранения брака литья и получения поверхности со специальными свойствами. Для выполнения наплавки используют покрытые плавящиеся; угольные и графитовые электроды. Наиболее широкое применение имеют электроды УОНИ-13/50,-13/60,-13/80 с фтористо-кальциевым покрытием. Наплавку выполняют на постоянном токе обратной полярности. При соблюдении режимов наплавки, указанных в паспорте на электроды, достигаются достаточные плотность и мелкозернистость наплавленного металла и исключается появление трещин…

Наплавка. Способы наплавки | | Комментарии (0)

Технология дуговой наплавки

Наплавлять можно металл или одинаковый по составу, структуре и свойствам с основным металлом, или значительно отличающийся от него. В последнем случае на основной металл часто предварительно наплавляют промежуточные слои. При выполнении наплавки необходимо ограничивать перемешивание наплавляемого металла с основным для обеспечения заданного химического состава наплавленного слоя и предупреждения появления трещин. Протяженность зоны термического влияния при наплавке должна быть минимальной — это позволяет предотвратить возникновение значительных сварочных напряжений и деформаций…

Наплавка. Способы наплавки | | Комментарии (0)

Термические способы наплавки

Ручная дуговая наплавка штучными электродами — наиболее универсальный метод, пригодный для наплавки деталей различной формы, может выполняться во всех пространственных положениях. Легирование наплавленного металла производится через стержень электрода и/или через покрытие. Для наплавки используют электроды диаметром 3—6 мм (при толщине наплавленного слоя менее 1,5 мм применяют электроды диаметром 3 мм, при большей — диаметром 4—6 мм). Для обеспечения минимального проплавления основного металла при достаточной устойчивости дуги плотность тока должна составлять 11—12 А/мм2…

Наплавка. Способы наплавки | | Комментарии (0)

Наплавка. Классификация способов наплавки

Наплавка — нанесение слоя металла на поверхность заготовки или изделия посредством сварки плавлением. В случае применения для этой цели сварки давлением употребляется термин — наварка (ГОСТ 2601—84). Изготовительная наплавка служит для получения новых биметаллических (многослойных) изделий. Такие изделия состоят из основы (основной металл), обеспечивающей необходимую конструкционную прочность, и наплавленного рабочего слоя (наплавленный металл) с особыми свойствами (износостойкость, термостойкость, коррозионная стойкость и т. д.)…

Наплавка. Способы наплавки | | Комментарии (0)

Термомеханические способы наплавки

В качестве присадочного материала для ЭКН используют стальную ленту, проволоку, порошки и их смеси. Наплавленный слой имеет толщину 0,2—1,5 мм, зона термического влияния 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.

Наплавка. Способы наплавки | | Комментарии (0)

Механические способы наплавки (наварки)

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 сталями и сплавами. Применение опор переменной жесткости и особых способов подготовки плакирующих листов позволило использовать энергию взрыва для плакирования малоуглеродистой стали инструментальными сталями Х6Ф1, Х12, Р65М и др. Наплавка. Способы наплавки | | Комментарии (0)

Разновидности

Дуговая наплавка заключается в использовании теплоты для расправления присадочного материала и последующего его соединения с основным металлом изделия. В результате имеется возможность получить наплавленный слой различного химического состава, обладающего разнообразными свойствами различных толщин.

В зависимости от поставленных целей и методов использования наплавные электроды разделяются на шесть основных групп согласно области применения и имеющимся функциональным особенностям. Перед тем, как наплавить металл электродом, следует сделать правильный выбор в зависимости от конкретной работы. К первой группе относятся твердосплавные электроды для наплавки. Одними из наиболее часто применяемых расходных элементов этого типа являются электроды ЦНИИН-4.

Они имеют основной вид покрытия. Главные элементы химического состава — хром и марганец. Электроды выпускаются диаметром четыре миллиметра. Сферой использования является наплавка изделий из сталей с высоким содержанием марганца. Примером такой марки является 110Г13л. Применяются для ликвидации дефектов в железнодорожных крестовинах и иных изделий из сталей с высоким содержанием марганца.

Для наплавки также из этой серии применяются электроды ЦН. В частности, электроды ЦН-6Л используются для наплавки ручным способом уплотнительных поверхностей частей арматуры, которые эксплуатируются при температуре не более 570 градусов. Давление при этом не должно превышать 78 Мпа. Наплавка этими электродами осуществляется в нижнем положении. Используется постоянный ток. Выпускаются с двумя видами диаметров — 4 и 5 миллиметра.

Твердосплавные электроды способны восстанавливать геометрию деталей, которая была утрачена после длительной эксплуатации. К твердосплавному виду относятся Сталинит электроды, которые находят применение для наплавления деталей, которые при эксплуатации подвергаются грубому износу, в частности, их рабочих частей.

Во вторую группу входят расходные элементы, которые обеспечивают наплавленный металл со средним количеством углерода и средним легированием. Металл обладает повышенной стойкостью, когда происходит трение металла о металл, а также происходят сильные ударные нагрузки на изделие, в том числе при высокой температуре. Находят применение для ремонта деталей, подвергающихся быстрому износу в горно-металлургической промышленности, а также для различного станочного оборудования.

Третью группу составляют электроды, которые обеспечивают наплавленный металл, имеющий высокую стойкость при изнашивании металла абразивного характера и при ударных нагрузках умеренного или повышенного характера.

Электроды четвертой группы обеспечивают высоколегированное углеродистое наплавление, обладающее большой стойкостью. Изделия с такой наплавкой могут эксплуатироваться при больших давлениях и высоких температурах. Применяются для конструкций, которым предстоит работать в сверхтяжелых условиях. Могут использоваться для укрепления ножей, предназначенных для горячей резки металлов, штампов и бойков ковочных машин.

Пятую группу составляют электроды, которые обеспечивают наплавленный аустенитный металл высокого легирования, который является стойким при изнашивании вследствие образования большого слоя коррозии, а также при постоянном трении металлических деталей друг о друга при высокой температуре. Могут применяться для наплавки арматуры для работы в паровой и водяной среде.

Шестая группа включает в себя электроды для образования слоя металла с высоким легированием при температуре, доходящей до 1100 градусов. Используются в химическом машиностроении и атомной энергетике, а также оснастки кузнечно-штампового типа.

Электроды всех шести групп имеют основное покрытие. Это гарантирует минимальное образование трещин. Всего имеется сорок четыре вида электродов для осуществления наплавки, что регламентируется ГОСТом 10051-75. Небольшие различия состоят в химическом составе полученного наплавленного металла и значения их твердости. Каждое предприятие производит их изготовление согласно своим техническим условиям.

Наплавка. Классификация способов наплавки

Главная » Статьи » Профессионально о пайке, напылении, наплавке » Наплавка. Способы наплавки

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!

Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!

Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!

Наплавка

— нанесение слоя металла на поверхность заготовки или изделия посредством сварки плавлением. В случае применения для этой цели сварки давлением употребляется термин — наварка (ГОСТ 2601—84).

Изготовительная наплавка служит для получения новых биметаллических (многослойных) изделий. Такие изделия состоят из основы (основной металл), обеспечивающей необходимую конструкционную прочность, и наплавленного рабочего слоя (наплавленный металл) с особыми свойствами (износостойкость, термостойкость, коррозионная стойкость и т. д.).

Восстановительная наплавка применяется для восстановления первоначальных размеров изношенных или поврежденных деталей. В этом случае наплавленный металл может быть близок по составу и свойствам основному металлу (восстановительная размерная наплавка) или отличаться от них (восстановительная износостойкая наплавка).

Наплавленный металл вследствие перемешивания с основным металлом и взаимодействия с атмосферой дуги и шлаком отличается по составу от электродного (присадочного) металла.

Доля основного металла в наплавленном слое γ0, обычно выражаемая в процентах, колеблется в широких пределах и зависит от способа и режима наплавки (табл. 25.1).

γ0 = F0100/(F0+Fн), (25.1)

где F0 — площадь сечения расплавленного основного металла (рис. 25.1); Fн — площадь сечения наплавленного металла

Важной характеристикой процесса является нроизводительность наплавки (см. табл

25.1), которая измеряется массой металла или площадью поверхности, наплавляемых в единицу времени (кг/ч, м2/ч).

Таблица 25.1 Сравнительная характеристика некоторых способов наплавки

Рис. 25.1. Сечение наплавленного валика: F0 — площадь сечения расплавленного основного металла; Fн — площадь сечения наплавленного металла

Классификация способов наплавки

Способы наплавки, как и способы сварки, классифицируются по трем группам признаков (ГОСТ 19521—74): физическим, техническим и технологическим.

По физическому признаку (используемый источник нагрева) основные способы наплавки можно разделить на три группы:

• термические (дуговая, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, световая, индукционная, газовая, печная);
• термомеханические (контактная, прокаткой, экструдированием);
• механические (взрывом, трением).

Большинство из этих способов в свою очередь могут подразделяться по техническим (способ защиты металла в зоне наплавки, степень механизации наплавки, непрерывность процесса наплавки) и технологическим (по роду тока, по количеству электродов, по наличию внешнего воздействия и т п.) признакам.

Основные моменты по наплавке электродами

ВАЖНО! Наплавляемый слой металла по химическим свойствам, состав электрода, должен практически полностью совпадать с характеристиками стали ремонтируемой детали. Это важно учесть при выборе марки, вида.

Принцип действия метода наплавки основан на плавлении электрода под воздействием сварочной дуги, на создании одного или нескольких слоев

Сколько их будет, нужно определить, обратив внимание на свойства детали, в зависимости от предъявляемых требований

Хорошие качественные характеристики создаваемого сварщиком слоя достигаются в зависимости от глубины проплавления металла. Этот показатель должен быть минимальным

Это важно учесть, нужно достичь насколько возможно меньшего перемешивание наплавляемой стали с основной. Сварщик должен стараться получить минимальное остаточное напряжение и избегать деформации обрабатываемой им детали

Это требование можно выполнить, только соблюдая два предшествующих, правильно выбрав электрод и минимальным провариванием.

Важно снизить до установленных нормой значения припуска, допустимые при последующей после сварки обработки деталей, не превышать их. Наплавлять электродом слой металла рекомендуется столько, сколько это требуется, а никак ни больше.

Наплавлять электродом слой металла рекомендуется столько, сколько это требуется, а никак ни больше.

Чтобы исключить коробление, наплавление лучше всего производить отдельными участками, а укладку каждого последующего валика советуется начинать с противоположной стороны по отношению к предыдущему.

Только благодаря соблюдению этих простых правил достигается защита наплавляемого металла от разрушающего воздействия газов. Получается плотный, не имеющий пор, любых видов трещин и посторонних включений слой

Важно учесть и то, что поверхность ремонтируемой детали перед началом выполнения работ по наплавке необходимо тщательно очистить от масла, следов коррозии, ржавчины и любых других видов загрязнений

Выбор способа

Выбор и использование конкретного способа наплавки определяется условиями производства, количеством, формой и размерами наплавляемых деталей, допустимым перемешиванием наплавленного и основного металла, технико-экономическими показателями, а также величиной износа. Выбор типа материала покрытия производится в соответствии с условиями эксплуатации деталей. В качестве присадочного материала при наплавке деталей во многих случаях наиболее эффективно использование порошков, которые технологичны в изготовлении и обеспечивают получение химического и фазового состава покрытия в широких пределах.

Процесс наплавки

Во время технологического процесса, которым является наплавка дополнительного слоя, положение является нижним, или, в некоторых случаях, наклонным, вертикальным и полувертикальным, ограниченно-потолочным. Имеются различные схемы наплавки, как плоских, так и фасонных поверхностей.

В качестве наплавочных материалов помимо плавящихся электродов используются:

• порошковая проволока;
• порошковая лента;
• флюс;
• газ, состоящий из кислорода и ацетилена.

При рекомендуемом расходе инертных газов, выполняющих роль защиты, образуется металл шва высокого качества, в котором не имеется различных включений.

Материалами для наплавки являются:

1. Проволока стальная наплавочная, имеющая сплошное сечение. Главным требованием является твердость. Сталь применяется углеродистая, легированная и высоколегированная.
2. Покрытые электроды сорока четырех типов, изготовленные согласно требованиям ГОСТа 100051-75.
3. Литые прутки для наплавки.
4. Порошковая проволока, выпускаемая различных марок.
5. Зернистые порошкообразные сплавы, которые используются в виде порошковых смесей. Так, например, Сталинит М применяется для наплавки ножей бульдозеров и козырьков ковшей экскаваторов, а марка Вакар — для наплавки при ремонте и изготовлении бурового инструмента.
6. Порошковые ленты, которые служат для наплавки роликов, колес, ножей бульдозеров, чаш аппаратов доменных печей. К достоинствам применения порошковых лент относятся высокая эффективность плавления, большая осваиваемая площадь за каждый проход, возможность работы при высоком значении тока.

Имеются различные способы наплавки. Наибольшим распространением пользуется наплавка дуговым методом. Это считается универсальным способом, который находит применение в промышленности и бытовой сфере. Популярность метода обусловлена его простотой, удобством и отсутствием необходимости иметь дополнительных приспособлений.

Работа с плоскими поверхностями может применяться созданием узких или широких валиков. К недостаткам относятся невысокая производительность и большая глубина проплавления.

Тип наплавочного электрода выбирается в зависимости от химического состава основного материала, а диаметр зависит от толщины и формы заготовок. От используемых марок электродов зависит необходимость предварительного подогрева. Перед началом процесса наплавки металла необходима предварительная очистка поверхностей изделия от загрязнений, пятен жира и краски.

Таблица 2. Характеристики плазменных технологий

Характеристика	Сварка	Наплавка	Напыление	ФПУ	Закалка
Схема обработки
Толщина обрабатываемых деталей, мм	0,5 — 10	более 2	любая	любая	более 3
Толщина покрытия (или глубина закалки без оплавления), мм	—	большая (1-4)	средняя (0,1-1,0)	малая (0,0005-0,003)	средняя (0,3-1,5)
Прочность соединения покрытия с основой	—	высокая	понижен-ная	высокая	–
Интегральная температура основы, оС	высокая (200-1000)	высокая (200-1000)	низкая (100-200)	низкая (100-200)	низкая (200-300)
Термическая деформация изделия	пониженная	есть	нет	нет	есть
Структурные изменения основы	есть	значительные	нет	минимальные	есть
Предварительная подготовка поверхности основы	очистка от окалины и органики	очистка от окалины и органики	абразивно-струйная обработка	очистка от органики (обезжиривание)	очистка от окалины и органики
Пористость покрытия	—	нет	есть	минимальная	–
Сохранение класса шероховатости поверхности	–	нет	нет	да	да
Поверхность может иметь повышенную твердость	–	да	да	да	да
Покрытие может быть износостойким	–	да	да	да	да
Покрытие может быть жаростойким (до 1000оС)	–	да	да	да	–
Покрытие может быть диэлектрическим	–	нет	да	да	–
Расходы на материал покрытия (присадки)	пониженные	высокие	средние	низкие	нет
Возможность сохранения высокой твердости основы	нет	ограниченная	да	да	да (вне ЗТВ)
Возможность обработки острых кромок	–	да (с доп. механи-ческой обработ-кой)	как правило – нет	да	да (ограни-ченно)
Возможность эксплуатации покрытий при ударных нагрузках	–	да	нет	да	да
Необходимость дополнительной механической обработки покрытий	–	как правило — да	как правило — да	нет	–
Экологическая чистота технологии	высокая	средняя	низкая	высокая	высокая
Затраты на оборудование производственного участка	средние	средние	высокие	низкие	низкие
Отходы технологии	низкие	средние	значительные	нет	нет
Возможность проведения техпроцесса вручную и автоматически	в основном — автоматически	да	да	да	только автоматически
Возможность интеграции технологии без изменения других техпроцессов	нет	нет	нет	да	да

Плазменная наплавка наиболее часто используется для нанесения покрытий на клапана автомобильных и судовых двигателей, различные экструдеры и шнеки, детали арматуры и другие детали. Экономическая эффективность плазменной наплавки определяется повышением долговечности наплавленных деталей при снижении расхода используемых порошковых материалов, затрат на их обработку, экономии газа.

Рис. 3. Процесс плазменной наплавки

Наплавка металлорежущего инструмента и штампов

Восстановление металлорежущего инструмента и штампов выполняют дуговой наплавкой тремя способами: ручной, автоматический и полуавтоматический.

Первый вариант подразумевает применение электродов. Металлорежущий инструмент и штампы работают при холодной и горячей штамповке, поэтому их следует восстанавливать при помощи следующих марок электродов: ОЗИ-3; ОЗИ-5; ОЗИ-6; ЦС-1; ЦИ-1М. Наплавленный подобными материалами слой обладает высоким уровнем сопротивляемости к истиранию и смятию при больших нагрузках и высоких температурах (до 650-850°C). Изделие перед наплавлением нужно подогреть до 300-700°С. Наплавление выполняется в 1-3 слоя, толщина составляет 2-6 мм.

Предлагаем посмотреть на видео демонстрацию испытания наплавки электрода Zeller 769.

Автоматический и полуавтоматический способы осуществляется легированной проволокой с использование флюсов или паст.

Современный вариант

На различных предприятиях используются производственные установки, укомплектованные металлическими деталями, которые в условиях значительных нагрузок изнашиваются, страдают от коррозии. Для увеличения сроков износостойкости и прочности механизмов их поверхность полностью или частично покрывают слоем расплавленного металла. Полученный таким способом наплыв прочно соединяется с материалом поверхности, образуя единый конгломерат.

Для восстановления работоспособности старой детали наплавляют аналогичный вид металла, что позволяет вернуть изделию форму и целостность. Если необходимо улучшить качество верхнего слоя, его покрывают другим материалом, наделяющим механизм новыми свойствами.

Принцип технологии

Лазерная наплавка (технология лазерного осаждения металлов) относится к наиболее эффективным методам восстановления покрытий, обладающих повышенной износостойкостью. В процессе участвуют лазерные системы современного типа, оснащенные мощными диодами и специализированными соплами. Что происходит:

• На поверхности выбранного участка применением лазера создается подобие плавильной ванны. Емкость наполняется металлическим порошком, поступающим через отверстие сопла.
• Во время обработки лазером происходит кратковременное расплавление материала основы. Все этапы осуществляются при автоматическом регулировании параметров зоны плавления.

Принцип лазерной наплавки тот же, что и при электродуговой и порошковой плазменной присадке, соединяющейся с металлом. Недостаток традиционных видов наплавки в подплавлении основы при значительном термическом воздействии на нее. Обработка порошкового материала локально направленным лучом мощного лазера исключает разогрев оплавляющейся поверхности при высокой скорости наплава.

Преимущества

• Возможность задействовать разные порошки для создания многослойных структур собственных сплавов;
• простоту замены расходных материалов, которая выполняется без остановки рабочего процесса;
• способность к созданию трехмерных структур на неровных поверхностях с измененной геометрией;
• контроль степени проплавления при высокопрочном сцеплении порошковой смеси с верхним слоем основы;
• минимизацию влияния термической обработки на зону локального воздействия с исключением вероятности деформации;
• высокую скорость создания грубых и очень тонких структур, что недоступно другим видам плавки;
• возможность доступа к любым участкам крупногабаритных изделий при быстром нагреве и охлаждении рабочей зоны.

Лазерная наплавка поверхности металла не лишена некоторых недостатков, главный из которых – необходимость использования сложного и затратного оборудования. К недостаткам плавки также нужно отнести низкую производительность при невысоком КПД.

Сущность наплавки

Наплавка электродом осуществляется следующим образом. Под действием пламени сварочной дуги расплавляется внутренний стержень электрода, после чего с его помощью накладываются поверхностные валики в необходимом количестве.

Качественные характеристики зависят от глубины проплавления поверхности. Чем меньше будет глубина, тем более качественной окажется проплавка. Это объясняется тем, что при этом перемешивание основного металла с наплавленным сведется к минимуму. Для избежания деформации деталей желательно, чтобы остаточные напряжения в металле были бы незначительными. Это возможно при тщательном соблюдении технологии процесса.

Электроды для наплавки имеют основное покрытие. Такая обмазка обеспечивает стойкость к образованию трещин, особенно в том случае, когда производится работа с изделиями из сталей, имеющих повышенное содержание углерода.

Электроды для наплавки валов обеспечивают жесткость соединения ответственных конструкций. Для работы с высоколегированными, жаростойкими и жаропрочными сталями применяются электроды для наплавки, стойкие к абразивному износу.

Электроды для наплавки стали применяются для осуществления наплавки рельсов, таких изделий в автомобильной и железнодорожной промышленности, как валы и крестовины.