Управления, 9 – баллон с углекислотой и газовой аппаратурой

Рисунок 1.17 – Установка для газоэлектрической наплавки

В комплект установки входят: используемый для вращения токар-ный станок, оборудованный редуктором для получения понижающих обо-ротов станка; механизм подачи электродной проволоки, установленный на суппорте станка; аппаратный ящик и сварочный преобразователь.

В комплект газовой аппаратуры входят: баллон с газом, редуктор с расходомером, осушитель, подогреватель газа, а также резиновые шланги для подвода газа. В настоящее время разработаны специальные конструк-

ции автоматов и полуавтоматов для наплавки в среде углекислого газа.

Наплавка выполняется на постоянном токе и обычно при обратной полярности. Для питания дуги пригодны только преобразователи с жесткой внешней характеристикой или сварочные выпрямители.

Газы и электродные проволоки для наплавки

В качестве защитных газов используются аргон и углекислый газ, гелий, азот или их смеси.

Аргон – одноатомный инертный газ, поставляется по ГОСТ10157-79 (в редакции 1998 г.). Чистый аргон не вступает в химическое соединениес металлами независимо от температуры их нагрева. Поэтому при наплавке в чистом аргоне химический состав металла может измениться только за счет испарения элементов сплава. Удельный вес аргона 1,78 г/л. Аргон хранится в стальных баллонах под давлением 15 МПа в газообразном состоянии; в баллоне емкостью 40 л вмещается около 6 м³ аргона. Аргон не горит и не образовывает взрывоопасной смеси с другими газами. Аргон более тяжелый, чем воздух, и поэтому он хорошо защищает расплавленный металл ванны от воздуха.

Применяют аргон для наплавки деталей с нержавеющих, жарапроч-ных и других сталей и из цветных металлов неплавящимся вольфрамовым электродом (W). Присадочный металл в виде прутков или проволоки мало-го диаметра подается почти под прямым углом к электроду. Обеспечива-ется малая глубина проплавления основного металла и возможностьполучения наплавленного слоя толщиной0,5 мм и более.

При попадании в ванну азота или водорода, наплавленный металл становится пористым. В этом случае необходимо в аргон ввести 5...10 % кислорода или 10...20 % углекислого газа. Это повышает стабильность го-рения дуги и предупреждает образование пор. Проволока в этом случае должна иметь повышенное количество легирующих элементов с учетом их выгорания. При наплавке неплавящимся электродом применяют смесь аргона с углекислым газом. Это в 5...6 раз уменьшает затраты аргона.

Использование аргона для наплавки низколегированных сталей может привести к образованию пор, увеличению разбрызгивания электродного металла и необходимости повышенного содержания раскислителейдля подавления образования окиси углерода.

Гелий – газообразный чистый, поставляется по ГОСТ 20461–75 повышенной чистоты (99,995 %), высокой чистоты (99,985 %) и технический (99,80 %), остальное – примеси. Примеси: азот, водород, кислород, неон, влага. Хранят и транспортируют гелий так же, как и аргон, в стальных баллонах вместимостью 40 л при давлении 15 МПа. В связи с тем, что гелий в 10 раз легче аргона, расход гелия при сварке увеличивается в 1,5...3 раза.

Углекислый газ – активный газ, поставляется по ГОСТ8050-85(в ре-дакции 1996 г.), применяется для наплавки деталей из углеродистых, низколегированных и некоторых марок легированных сталей. Он приблизительно в 12...14 раз дешевле аргона, не является дефицитным и дает хорошие результаты при наплавке указанных сталей. Малые размеры ванны и охлаждающие действия струи углекислого газа позволяют выполнять наплавку в разных пространственных положениях с хорошим формированием наплавляемых валиков. Сравнительно высокий удельный вес и плотность углекислого газа (в полтора раза тяжелее воздуха) улучшают защиту расплавленного металла от азота воздуха; повышается также стойкость струи газа против сдувания его потоком воздуха.

Для наплавки используют углекислый газ, полученный из углекисло-ты. Последняя представляет собой бесцветную жидкость, которая при тем-пературе ниже +11°С становится тяжелее воды, а выше – легче воды. Жид-кая углекислота транспортируется и сохраняется в стальных баллонах. При выпаривании 1 кг жидкой углекислоты при температуре 0°С и давлении 0,1 МПа образуется 509 л газа. При этом поглощается тепло и температура углекислого газа значительно снижается, что может вызвать замерзание редуктора. Поэтому углекислый газ перед поступлением в редуктор подог-ревают.

В углекислом газе, поступающем в дугу, в виде примесей не должны находиться: азот воздуха, пары разных масел, сернистые соединения и свыше 0,05 % паров воды. В противном случае в наплавленном металле могут появиться поры и снизится его пластичность.

Углекислый газ под действием высокой температуры электрической дуги начинает диссоциировать по уравнению 2СО₂ = 2СО + О_2. Степень диссоциации зависит от температуры нагревания. При этом количество СО₂ уменьшается, а СО и О₂ увеличивается. Поэтому углекислый газ окисляет железо и такие легирующие элементы, как: углерод, алюминий, титан, магний, ванадий, кремний, марганец и др. Таким образом, углекислый газ нельзя применять для наплавки деталей, в составе металла которых находятся легко окисляющиеся элементы, а также детали из меди, алюминия и их сплавов.

На процесс окисления в значительной мере влияет и режим наплавки, которым определяется глубина проплавления основного металла, величина ванны расплавленного металла и продолжительность металлургических реакций в ванне. При повышении напряжения дуги, увеличении диаметра электродной проволоки и переходе с обратной полярности на прямую окисление элементов ванны значительно увеличивается. Все это необходимо учитывать при выборе марки и диаметра электродной проволоки.

Для наплавки в среде углекислого газа применяют углеродистую илегированную проволоку диаметром от 0,5 до 2,5 мм и порошковую диа-метром 2,5...3 мм. Проволоку диаметром 0,8...1,6 мм применяют при незначительном изнашивании деталей и для наплавки цилиндрических деталей малых диаметров при любом изнашивании. Наибольшая толщина наплавляемого однопроходного слоя –1,0...2,5 мм.

На поверхности проволоки должны отсутствовать ржавчина и раз-ные загрязнения, приводящие к образованию пор при наплавке и снижаю-щие стойкость дуги.

В наплавленном металле появляются поры при попадании в зону дуги водорода. Источниками водорода является влага в углекислом газе и шихте порошковой проволоки, ржавчина на поверхности проволоки и наплавляемой детали. Для предотвращения этого в порошковую проволоку вводится около 0,5 % кремнефтористого натрия, который соединяясь с водородом,образует нерастворимое в жидком металле ванны соединение HF.

Для наплавки в углекислом газе применяется проволока марок
Св-12ГС, Св-08ГС, Св-08Г2С, Х13, Х17, Св-06Х19НТ, Св-18ХМА,
Св-08Х20Н9Г7Т и др. Используется также порошковая проволока марок ПП-АНЧ, ПП-АН8, ПП-Р18Т, ПП-Р9Т, ПП-4Х2У8Т, ПП-Х12ВФТ,
ПП-В45Х25Г6Т и др.

Хорошие результаты получают во время наплавки при использовании порошковой проволоки, в состав которой входят феррохром, ферротитан, ферромарганец, графитовый и железный порошки. Наплавка выполняется под слоем флюса или в среде защитного газа.

В последнее время установлена возможность наплавки порошковой проволокой, содержащей соответствующие компоненты без флюсовой или газовой защиты.

Во время наплавки порошковой проволокой разбрызгивание электродного материала уменьшают, применяя постоянный ток низкого напряжения (20…21 В) от источника питания с жесткой внешней характеристикой.

Наплавкой в среде углекислого газа восстанавливаются плоские и цилиндрические поверхности, а также поверхности отверстий. Наплавляе-мые валики перекрывают друг друга на 1/3 своей ширины и обеспечивают более ровную поверхность наплавленного металла. Наплавку сталей с повышенным содержанием углерода или легирующих примесей необходимо выполнять с предварительным подогревом наплавляемой детали и с более высоким расходом углекислого газа. В противном случае возможна закал-ка металла в зоне термического влияния, что приведет к возникновению микротрещин и ухудшит обрабатываемость металла режущим инструмен-том. При многослойной наплавке, особенно изделий малых размеров, воз-можно чрезмерное нагревание металла изделия (свыше 500...600°С) и ухудшение процесса горения дуги и формирование наплавленного металла, а также увеличение разбрызгивания. В этом случае рекомендуется уменьшить диаметр электродной проволоки и величину тока наплавки и увеличить подачу углекислого газа.

При полуавтоматической наплавке электрод располагается под углом 70...75° к поверхности детали. Уменьшение угла наклона и проведение наплавки углом вперед снижает тепловое влияние на поверхность детали и глубину проплавления, позволяет получать более широкие и гладкие валики с меньшим усилением.

По скорости плавления проволоки наплавка в СО₂ не уступает нап-лавке под флюсом, но производительность процесса ниже.

При наплавке в углекислом газе род и полярность тока, плотность тока, величина напряжения дуги, диаметр электродной проволоки и её вы-лет, скорость наплавки и подачи проволоки являются важнейшими элемен-тами технологии наплавки. Наплавка выполняется на постоянном токе об-ратной полярности.

При наплавочных роботах нет необходимости получать глубокое проплавление основного металла. Поэтому основными факторами является стабильность горения дуги, производительность и качество наплавочных работ. С точки зрения стабильности процесса наплавки рекомендуется си-лу тока принимать по следующим данным:

Диаметр проволоки,мм	0,5	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5
Сила тока наплавки, А	30… …100	60… …150	80… …180	90… ….270	120… …350	200… …500	250… …600

В том случае, когда нежелательно глубокое проплавление основного металла, применяют ток меньшей силы при соответствующем снижении скорости подачи электродной проволоки. Изменение силы тока и скорости подачи проволоки влияет на величину напряжения дуги, которая является довольно важным фактором режима наплавки. Повышение напряжения приводит к увеличению: ширины валика наплавляемого металла, росту по-терь металла на разбрызгивание, угара и окисления; ухудшается качество наплавки, появляются поры. Поэтому рекомендуется выдерживать опреде-ленное напряжение дуги, пользуясь ниже приведенными данными для наплавки проволокой из низкоуглеродистой или низколегированной стали:

Сила тока, А	60…80	100…140	160…200	250…300	400…500
Напряжение дуги, В	17…19	19…21	20…25	21…30	28…37

К недостаткам данного способа можно отнести: большую долю ос-новного металла в наплавленном, сравнительно большие потери металла на разбрызгивание( =5…15 %), налипание брызг на мундштук горелки и низкуюстабильность дуги, узкий диапазон систем легирования, затруднительное применение наплавки на открытом воздухе, необходимость применения проволок, содержащих раскислители, предотвращающие образование пор.

Дата добавления: 2015-10-28