Электроконтактная приварка покрытий: сущность и виды, материалы, способы и оборудование.

Сущность электроконтактной приварки металлического покрытия состоит в закреплении материала на изношенной поверхности детали мощными импульсами тока с приложением давления (рис. 2.21.).

Рис. 2.21. Схема электроконтактной приварки ленты: 1 - ролики; 2 - восстанавливаемая деталь; 3 - покрытие; 4 - трансформатор; 5 - контактор; Р - усилие; I - ток

Способ исправляет некоторые недостатки наплавки. Наплавка со­пряжена с большим вложением тепла в материал детали, что приводит к выгоранию легирующих элементов, возникновению закалочных структур, появлению трещин, трудностям механической обработки. Недостатки на­плавки выявляются и в случае восстановления деталей с малыми износами. Минимальная толщина наплавочных покрытий ограничена. Наплавка под слоем флюса обеспечивает толщину покрытия не менее 3 мм, а вибродуго­вая и в среде защитных газов - не менее 1,5 мм. Таким образом, основная часть наплавленного металла превращается в стружку при механической обработке покрытия. Кроме того, большинство видов наплавки связано с тяжелыми и вредными условиями труда.

При электроконтактной приварке металл детали и покрытия рас­плавляется в результате прохождения тока не по всему объему покрытия, а только в точках контакта материала. Способ реализуют на установках пу­тем совместного деформирования наносимого металла и поверхностного слоя детали, нагретых в очагах пластического деформирования короткими (0,02...0,16 с) импульсами тока 7...30 кА. Количество выделившегося теп­ла Q при этом равно:

где k - коэффициент пропорциональности; I - сила тока, А; R - сопротив­ление участка цепи, Ом; t - время действия тока, с.

Деформирующее усилие составляет 1000... 1600 Н. Покрытие прива­ривают к поверхности детали перекрывающимися точками, которые рас­полагаются по винтовой линии. Сварные точки перекрываются как вдоль рядов, так и между ними. Перекрытие точек достигают частотой импуль­сов тока, пропорциональной частоте вращения детали и скорости продоль­ного перемещения сварочной головки. Такое расположение сварных точек обеспечивает качественную приварку. При электроконтактной приварке материал детали прогревается на малую глубину, что обеспечивает неиз­менность его химического состава и исключает применение флюсов и за­щитных газов. Для уменьшения нагрева детали и улучшения условий за­калки приваренного покрытия в зону приварки подают охлаждающую жидкость. Обеспечивается хорошее соединение покрытия с восстанавли­ваемой поверхностью, постепенное изменение свойств в зоне перехода между приваренным и основным металлом.

По сравнению с дуговыми способами наплавки электроконтактная приварка металлического покрытия с охлаждением рабочей зоны позволяет:

- увеличить производительность труда в 2... 3 раза;

- сократить расход материалов в 3...4 раза за счет сокращения по­терь на разбрызгивание металла и создания минимально необходимого припуска на обработку;

- исключить нагрев и деформацию детали;

- обеспечить закалку покрытия непосредственно в процессе приварки;

- достичь прочности соединения покрытия с восстанавливаемой по­верхностью 100...250 МПа;

- наплавлять черные и цветные металлы на различные марки сталей и чугунов;

- исключить выгорание легирующих элементов;

- обеспечить различные сочетания присадочных материалов;

- обеспечить благоприятные санитарно-производственные условия.

Электроконтактная при­варка покрытий является природоохранным, ресурсо- и энергосберегаю­щим технологическим процессом.

Виды способа определяются основным материалом, применяемым для нанесения покрытий. В качестве материала применяют проволоку, ленту, порошки и сочетания порошков с лентой.

Материалы и технологии

Проволочный материал нашел широкое применение при восстанов­лении резьбы и шеек валов, ленточный - при восстановлении шеек валов и поверхности отверстий в корпусных деталях (например, гильзах и блоках цилиндров), а порошковый - при восстановлении шеек валов и конических поверхностей клапанов.

Применяют проволочный материал диаметром 1,6...2,5 мм сплошно­го сечения Нп-35, Нп-40, Св-08, Св-08Г2С, Нп-30ХГСА, ПК-2 и порошко­вую проволоку (например, ПП-АН-10). Покрытие из проволочного мате­риала характеризуется сплавлением между витками проволоки и плотной упаковкой его объема. На твердость и прочность покрытия наибольшее влияние оказывает его материал.

Диаметр проволоки при восстановлении резьбы выбирают из расче­та, чтобы проволока при нагреве и осадке полностью заполнила впадину между витками и обеспечила припуск на механическую обработку. Этому условию удовлетворяет превышение диаметра проволоки на 5... 10 % шага резьбы.

Приварка проволоки отрицательно влияет на усталостную прочность восстановленных элементов.

Большое распространение нашла электроконтактная приварка ленты толщиной 0,5...0,6 мм из углеродистых сталей 10, 20, 40, 50, У7, У8, 65Г и легированных сталей 40Х и 50ХФА. Этот способ требует применения обо­рудования для мерной отрезки ленты и ее предварительной гибки. Применение сплошных и спеченных лент различного состава и твердости позволяет повысить изно­состойкость восстановленных элементов в 5... 10 раз по сравнению с но­выми деталями.Износостойкость покрытий повышается в 10... 15 раз, если перед электроконтактной приваркой под стальную ленту с содержанием углеро­да не более 0,5 % толщиной 0,4 мм поместить зерна сплавов на основе карбидов вольфрама (ВК8, Т15К6 или релита) размером 0,3...0,5 мм.

Широкими технологическими возможностями, позволяющими по­высить послеремонтную наработку восстановленных деталей, обладает электроконтактная приварка порошковых материалов. Между движущи­мися заготовкой и электродом помещают металлический порошок, через них пропускают электрический ток с приложением давления.

В качестве основных материалов при приварке порошков использу­ют сплавы ПГ-Х20Н80, СНГН, ПГ-СР2, 3 или 4, ПГ-ХН80СР2, ПГ-10Н-01, ПГ-10Н-04, ПГ-УС25, ПГ-С27, механические смеси КБХ и ФБХ-6-2, а также различные композиции.

Оборудование

Регулируемые импульсы сварочного тока получают с помощью пре­рывателей в серийных контактных сварочных машинах, например МШ-1 или МШК-2002 (К-421М), а также конденсаторных источников питания с зарядным напряжением 875...900 В и емкостью рабочих конденсаторов 2000...2300 мкФ. Электроды установок изготовляют из специальных мед­ных сплавов типа БрХ, БрХК, БрНБТ и БрВНТ.

Оборудование блочно-модульного строения ВНИИТУВИД "Ремдеталь" создано на базе установки 011-1-00 для наплавки валов.