Автоматичне наплавлення електродуги під флюсом

При цьому способі наплавлення механізовані два основні рухи електроду — подача його у міру оплавлення до деталі і переміщення уздовж зварювального шва.

Теорія і практика процесу автоматичної зварки і наплавлення були розроблені відомим радянським ученим акад. Е. О. Патоном.

Подальші роботи по вдосконаленню цього способу зварки нині успішно продовжують його учні в Інституті електрозварювання

імені Е. О. Патона.

Деталь при автоматичному наплавленні електродуги під шаром флюсу встановлюють в патроні або центрах спеціально переобладнаного токарного верстата, а наплавлювальний апарат типа А-580М або ПАУ-1 на його супорті (мал. 2).

 

 

Мал. 2. Принципова схема автоматичного наплавлення електродуги деталей під флюсом:

1 - наплавлювальний апарат; 2 — касета з дротом; 3 - бункер з флюсом; 4 — електродна про волока;.5 — деталь, що наплавляєтьсяшва досягається за рахунок обертання деталі.

 

Електродний дріт подається з касети роликами подаючого механізму наплавлювального апарату в зону горіння електричної дуги.

Рух електроду уздовж зварювального шва досягається за рахунок оберта деталі.

Переміщення електроду по довжині поверхні, що наплавляється, забезпечується за рахунок подовжнього руху супорта верстата.

Наплавлення виробляється гвинтовими валами з взаємним їх перекриттям на одну третину. Флюс в зону горіння дуги поступає з бункера.

При автоматичному наплавленні електрична дуга горить не на відкритому повітрі, як це має місце при ручній зварці, а під шаром розплавленого флюсу (мал. 3).

 

 

Мал. 3. Схема автоматичного наплавлення під флюсом:

1 — електрод; 2 — розплавлений флюс; 3 — розплавлений метал; 4 —- основний метал;

5 — наплавлений метал; 6 — шлакова кірка; 7 — флюс;

е -- зсув електроду із зеніту

 

Що виділяються при плавленні електроду, основного металу і флюсу гази утворюють над зварювальною ванною зведення, обмежене зверху рідким шлаком, а знизу розплавленим металом. У зоні зварки завжди надмірний тиск газів, який перешкоджає доступу повітря до розплавленого металу.

Наплавлення металу під флюсом забезпечує найвищу якість наплавленого металу, оскільки зварювальна дуга і ванна рідкого металу повністю захищені від шкідливого впливу кисню і азоту повітря, а повільне охолоджування сприяє якнайповнішому видаленню з наплавленого металу газів і шлакових включень.

Повільне охолоджування наплавленого металу забезпечує також сприятливіші умови для якнайповнішого протікання дифузійних процесів і, отже, легування металу через дріт і флюс.

Повністю виключається можливість розбризкування металу. Причиною розбризкування металу, як відомо, є реакція відновлення оксидів заліза вуглецем з утворенням вуглекислого газу. Можливість протікання цієї реакції при наплавленні під флюсом майже повністю виключається, оскільки окислення металу відсутнє.

При автоматичному наплавленні заданий режим майже не змінюється, тому в кожен момент часу розплавляється цілком певна кількість електродного металу і флюсу. Це забезпечує отримання наплавленого металу, рівномірного по хімічному складу і властивостям.

Автоматичне наплавлення під флюсом відрізняється високою продуктивністю процесу.

Коефіцієнт наплавлення при автоматичному наплавленні під флюсом за рахунок ефективнішого використовування теплової енергії в 1,5 рази вищі, ніж при ручному наплавленні, і складає 14...15 г/А-ч.

Залежно від величини зварювального струму продуктивність процесу автоматичного наплавлення коливається в межах 1,5...10 кг/ч.

Наплавлений шар металу виходить рівномірним по товщині, що дозволяє зменшити припуск на обробку деталей після наплавлення. Товщина шару наплавленого металу залежно від режиму може бути одержана в межах 0,5...5 мм і більш.

Фізико-механічні властивості наплавленого металу при автоматичному наплавленні під флюсом в значній мірі залежать від вибору електродного дроту і флюсу.

Найбільше застосування в авторемонтному виробництві знайшли електродні дроти наступних марок:

· для наплавлення деталей з мало вуглецевих сталей — св. 08, св. 08ГС і др.;

· для наплавлення деталей з середнє углеродистих і низько легірованих сталей — пружинний дріт 2 кл., Нп-65, Нп-80, Нп-ЗОХГСА і ін.

При автоматичному наплавленні застосовують два види флюсів:

· плавлені (АН-348А, АН-20, АН-30)

· і керамічні (АНК-18, АНК-19).

Для отримання наплавленого металу необхідного хімічного складу і властивостей застосовують наступні способи легування:

• через електродний дріт,
• через флюс,
• через порошковий дріт.

При легуванні через дріт наплавлення виробляють високо вуглецевим або легованим дротом під плавленим флюсом. Перевагами цього способу є: висока точність легування, рівномірність наплавленого металу по складу і властивостям, стабільність хімічного складу наплавленого металу при зміні режиму наплавлення.

Легування наплавленого металу через дріт одержало найширше застосування, не дивлячись на високу вартість і дефіцитність легованого дроту.

При наплавленні деталей високо вуглецевим дротом Нп-65 під флюсом АН-348А одержують наплавлений метал з твердістю НВ 280...300, а при наплавленні дротом Нп-ЗОХГСА під флюсом АН-20 твердість підвищується до НВ 310...320.

При легуванні наплавленого металу через флюс наплавлення виробляють мало вуглецевим дешевим дротом (св. 08, св. 15) під легованим керамічним флюсом.

Цей спосіб легування, не дивлячись на його економічні переваги, не одержав широкого застосування унаслідок великої нерівномірності наплавленого металу по хімічному складу і необхідності строго витримувати режим наплавлення.

При легуванні через порошковий дріт забезпечується отримання рівномірного хімічного складу наплавленого металу.

Наплавлення виробляють порошковим дротом, що є сталевою трубкою, порожнина якої заповнена шихтою, що складається з суміші порошків графіту, заліза і феросплавів. Як флюс при цьому застосовують плавлені флюси АН-348А або АН-20.

Змінюючи склад шихти, можна одержати в наплавленому металі необхідний хімічний склад і властивості.

Недоліком цього способу легування є дефіцитність порошкового дроту.

Режим автоматичного наплавлення під флюсом робить істотний вплив на продуктивність процесу, формування валу наплавленого металу і його фізико-механічні властивості.

Режим наплавлення визначається наступними параметрами:

• діаметром електроду,
• напругою дуги,
• силою зварювального струму,
• швидкістю наплавлення,
• швидкістю подачі дроту,
• вильотом електроду,
• кроком наплавки,
• зсувом електроду із зеніту.

Діаметр електродного дроту вибирають залежно від діаметру деталі, що наплавляється.

При наплавленні автомобільних деталей застосовують дріт діаметром 1,6... 2,5 мм.

Сила зварювального струму робить великий вплив:

· на глибину проплавлення,

· розміри валу наплавленого металу і продуктивність процесу.

З підвищенням сили струму збільшуються глибина проплавлення основного металу, ширина і висота наплавленого валу, а також продуктивність процесу.

Силу струму вибирають э залежності від діаметру електроду по спеціальних таблицях.

Приблизно її можна визначити також по формулі:

 

l==110dэ+10d,

де:

dэ — діаметр електроду, мм.

При наплавленні застосовують звичайно постійний струм зворотної полярності.

Напруга дуги зв'язана з силою зварювального струму.

Чим більше сила струму, тим вище повинна бути напруга дуги.

Із зростанням напруги дуги збільшується ширина валу і зменшується його висота.

Щоб одержати хороше формування зварювального валу, напругу дуги витримують в межах 25...35 В.

Швидкість наплавленн я вибирають в межах 12...45 м/год.

Із збільшенням швидкості наплавлення зменшуються ширина валу, що наплавляється, і глибина проплавлення.

Швидкість подачі дроту вибирають залежно від діаметру електроду і сили струму.

Для електродів діаметром 1,6...2 мм при силі струму 140...360 А швидкість подачі дроту змінюється в межах 75...180 м/год.

Виліт електроду залежить від сили струму і встановлюється рівним 10...25 мм.

Крок наплавлення вибирають залежно від необхідної товщини шару, а також від величини струму і напруги в межах 3...6 мм.

Зсув електроду із зеніту убік, протилежну напряму обертання деталі (див. мал..3), дозволяє попередити стікання металу і флюсу.

Особливо це відноситься до деталей малого діаметру.

Зсув встановлюють залежно від діаметру деталі. Для деталей діаметром 50...150 мм воно повинні бути в межах 3......8 мм.

Оцінюючи автоматичне наплавлення під флюсом як спосіб компенсації зносу деталей при їх відновленні, слід зазначити наступні її достоїнства:

• висока продуктивність процесу за рахунок застосування великої густини струму і в 1,5 рази вищий, ніж при ручній зварці, коефіцієнт наплавлення;
• економічність процесу відносно витрати електроенергії (відсутність втрат на випромінювання світла і тепла) і електродного металу;
• можливість отримання шару наплавленого металу великої товщини (1,5...5 мм і більш);
• рівномірність шаруючи і невеликі припуски на подальшу обробку;
• можливість отримання за рахунок легування наплавленого металу з необхідними фізико-механічними властивостями;
• незалежність якості наплавленого металу від кваліфікації виконавця;
• поліпшення умов праці зварювачів за рахунок відсутності ультрафіолетових випромінювань.

До недоліків цього процесу слід віднести:

• високий нагрів деталі при наплавленні;
• неможливість наплавлення деталей діаметром менше 40 мм через стікання наплавленого металу і трудності утримання флюсу на поверхні деталі;
• необхідність і певну трудність видалення шлакової кірки;
• необхідність застосування термічної обробки наплавленого металу з метою підвищення його зносостійкості.

Наплавлення під флюсом застосовують при відновленні шийок колінчастих валів двигунів, шліцьових поверхонь на різних валах, напівосей і інших деталей ремонтованих автомобілів.