Технологічні основи проведення монтажних робіт

, мм                                                       (6.14)

Вибрані режими уточнюються в процесі  пробних наплавлень. Якість останніх можна покращити застосуванням  додаткових захисних середовищ.

Дугове  зварювання і наплавлення в середовищі захисних газів широко застосовуються завдяки технічним і економічним  перевагам. Процес має більшу продуктивність на 25-30 %, порівняно з наплавленням під шаром флюсу, легко механізується  і автоматизується.

В якості захисних газів застосовують аргон і гелій (для зварювання всіх металів), азот (для зварювання міді і її сплавів), вуглекислий газ (для зварювання сталі і чавуну).

Процес  знаходить застосування для зварювання тонколистових сталей, шпонкових  пазів, наплавлення спрацьованих деталей  циліндричної форми, спрацьованих шліцьових  валів, при усуненні дефектів різьби.

Суть  способу полягає в тому, що електрична дуга горить в середовищі вуглекислого газу, який, витісняючи повітря, захищає  від його шкідливого впливу розплавлений метал зварювальної ванни (рис. 6.7).

Крім  того вуглекислий газ розкладається  при високій температурі дуги і окислює розплавлений метал:

Рис. 6.7. Схема наплавлення деталі в середовищі захисного газу: 1 –  електродний дріт; 2 – пальник; 3 –  струмінь вуглекислого газу; 4 – електрична дуга; 5 – ванночка з розплавленим металом

  ;

  ;

  .

Ці  процеси супроводжуються інтенсивним  вигорянням вуглецю, легуючих елементів, появою пор у наплавленому шарі. Для усунення цього явища рекомендується застосовувати електродний дріт, що містить кремній і марганець, за допомогою яких відбувається розкислення  наплавленого металу і видалення  окислів із зварювальної ванни:

;

.

Електродний дріт і вуглекислий газ подають  в зону горіння дуги через газоелектричний  пальник. При напівавтоматичному зварюванні механізована тільки подача електродного дроту, а газоелектричний пальник  переміщують вручну. Автоматичне  наплавлення застосовують для ремонту  деталей з вуглецевих, низьколегованих  і деяких марок легованих сталей, а також з чавуну. Наприклад, для  наплавлення спрацьованих поверхонь  деталі циліндричної форми застосовують токарний верстат із зниженими обертами шпинделя. Деталь встановлюють в центри токарного верстата. Механізм подачі електродного дроту разом з касетою  встановлюють на супорті токарного  верстата, разом з яким вони здійснюють в процесі наплавлення поздовжнє  переміщення.

До  комплекту газової апаратури  входять балон з вуглекислим  газом (тиск 7,5 МПа), редуктор для зниження тиску до робочого (0,12-0,15 МПа), підігрівач, осушувач, витратомір.

Наплавлення у середовищі вуглекислого газу виконують  на постійному струмі зворотної полярності. Марку електродного дроту вибирають  залежно від матеріалу відновлюваної  деталі і потрібних фізико-механічних властивостей. Рекомендується застосовувати  дроти діаметром 0,5-2,5 мм марок Св-08Г2С, Св-08ХГСМА,          Нп-30ХГСА та ін.

На  якість наплавленого шару впливають  також режими наплавлення (табл. 6.4).

Таблиця 6.4

Режими наплавлення  в середовищі вуглекислого газу

Діаметр деталі, мм	Діаметр електрода, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Швидкість наплавлення, м/год.	Витрата СО2, л/год.
10	0,8	70	16	40	360
20	1,0	85	18	40	360
30	1,2	90	19	35	360
40	1,4	110	20	30	480

 

До  недоліків даного способу відносять: значні втрати електродного матеріалу  до 8-15 %, зниження міцності втоми відновлюваних  деталей на 10-50 %.

Широке  розповсюдження отримав спосіб відновлення  деталей вібродуговим наплавленням.

Процес  наплавлення на токарному верстаті здійснюється наступним чином (рис. 6.8). Деталь, яка підлягає ремонту, встановлюють в центрах, а наплавлювальну головку  – на супорті верстата. Електродний  дріт 6 роликами 2 подається з касети 1 через вібруючий мундштук 5. Поздовжня  вібрація електродного дроту разом  з мундштуком здійснюється за допомогою  вібратора 3 і пружини 4.

При дотиканні з поверхнею деталі 7 дріт оплавляється під дією імпульсних електричних розрядів від джерела  живлення 10. Частота повторення імпульсів  рівна частоті коливання електродного дроту. Підвищення стабільності процесу  досягається індуктивним опором (дроселем) 9. Для охолодження деталі насосом 11 через канал і резервуара-відстійника 8 подається охолоджувальна рідина.

 

 

Рис. 6.8. Принципова схема установки для  вібродугового наплавлення: 1 – касета; 2 – ролики; 3 – вібратор; 4 – пружини; 5 – мундштук; 6 – електродний  дріт; 7 – деталь; 8 – резервуар-відстійник; 9 – дросель; 10 – джерело струму (зварювальний перетворювач); 11 – насос

 

Даним способом відновлюють шийки колінчастих  валів, розподільчі вали, хрестовини карданів та інші деталі.

Для вібродугового наплавлення стальних деталей застосовують електродний  дріт марок Нп-40, Нп-50, Нп-65Г, Нп-30ХГСА діаметром 1,4-1,8 мм. У випадку наплавлення  деталей з ковкого і сірого чавуну застосовують дріт марок Св-10ГА і Св-08.

Режими  наплавлення вибирають відповідно до необхідної товщини шару (табл. 6.5).

Таблиця 6.5

Режими вібродугового  наплавлення

Товщина наплавленого металу t, мм	0,3-0,9	1,0-1,6	1,8-2,5
Рекомендований діаметр електрода dдр, мм	1,6	2,0	2,5
Рекомендована напруга джерела живлення U, В	12-15	15-20	20-25

 

 

Силу  струму І визначають за його густиною, користуючись формулою:

, А                                    (6.15)

де F_др – площа поперечного перерізу дроту, мм²;

D_а – густина струму, А/мм².

Швидкість подачі електродного дроту V_др визначають за формулою

, м/год.                                            (6.16)

де І – сила струму, А

d_др – діаметр електродного дроту, мм.

Швидкість наплавлення V_н визначають за формулою

, м/год.                         (6.17)

де s_н – крок наплавлення, мм/об;

K₁ – коефіцієнт переходу електродного матеріалу в наплавлений метал, K₁=0,8-0,9;

K₂ – коефіцієнт відхилення площі перерізу наплавленого шару від розрахункового, K₂=0,8-0,95.

Крок  наплавлення s_н визначають за формулою

, мм                                   (6.18)

Амплітуда коливань електрода А

, мм                                     (6.19)

Виліт електродного дроту впливає на електричний  опір мережі і приймають рівним

, мм                                           (6.20)

 6.4. Газотермічне напилення

 

Відновлення деталей газотермічним напиленням (ще називають металізацією) полягає  у нанесенні частинок розплавленого  металу розміром від 3 до 300 мкм високошвидкісним струменем спеціального газу або  повітря із швидкістю 100-300 м/с на попередньо підготовлену поверхню. При  ударному контакті з поверхнею частинки деформуються, заповнюють всі нерівності поверхні, зчіплюються як з основним металом, так і з частинками, які  наносяться в подальшому. Нагрівання вихідного матеріалу (дріт або порошок) до рідкого або пластичного стану  здійснюється ацетиленокисневим полум’ям, електричною дугою або струменем  високої частоти.

Внаслідок того, що в процесі металізації  подається велика кількість повітря, частинки під час удару швидко охолоджуються, тим самим значно зменшуючи нагрівання основного  металу не піддаючи його структурним  змінам.

Газотермічним напиленням відновлюють і зміцнюють  зношені деталі, підвищують їх корозійну  стійкість і антифрикційні властивості  поверхонь. Покриття наносяться з різних металів і сплавів як на металічну, так і на неметалічну основу любої  конфігурації товщиною від 0,1 до 10 мм.

Рекомендують  відновлювати посадочні місця під  підшипники кочення, стальних валів, які  працюють в добрих умовах мащення  і без значних ударних навантаженнях (вали вентиляторів, корінні шийки  колінчастих валів), а також під  час ремонту тріщин корпусних  деталей в невідповідальних частинах відливок.

  Структура нанесеного покриття  відрізняється від структури  основного металу. Покриття має  неоднорідну пористу структуру,  характеризується підвищеною крихкістю  при порівняно високій твердості.  Для підвищення міцності зчеплення  попередньо напилюють шар із  спеціальних матеріалів, а також  шляхом оплавлення напиленого  шару. Наявність пор в напиленому  шарі покращує умови мащення  спряжених деталей. Мастило проникає  в пори і в певній мірі  стабілізує масляну плівку.

Відновлені  деталі газотермічним напиленням мають  ряд суттєвих переваг відносно інших  способів відновлення, а саме:

1 – структура і властивості  основного металу деталі не  змінюється, оскільки процес протікає  при температурі не більше 200 °С;

2 – нанесення значного шару  нарощуваного металу (до 10-15 мм на  сторону), що має суттєве значення  для деталей, які мають значне  спрацювання;

3 – отримання покриттів з широким  спектром заданих властивостей  за рахунок вибору матеріалів  і технологічних режимів відновлення;

4 – можливість нанесення покриттів  як на металеву, так і неметалеву  основу;

5 – можливість застосування технологічного  процесу в різних виробничих  умовах;

6 – процес легко механізувати, що забезпечує високу якість  покриття з одночасним підвищенням  продуктивності.

До  основних видів газотермічного напилення, залежно від джерела теплової енергії для розплавлення металу, відносяться електродугове, газополуменеве, плазмове і детонаційне.

При електродуговій металізації процес розплавлення металу здійснюється внаслідок  горіння електричної дуги між  двома електродними дротами з  одночасною подачею стиснутого повітря, струменем якого розпилюється розплавлений метал і наноситься на поверхню відновлюваної  деталі.

Установка (рис. 6.9) для електродугового газотермічного напилення деталей циліндричної форми складається з металізаційного  апарата, закріпленого на супорті токарного  верстата. Привідним механізмом приводяться  в дію ролики 5, які подають  з певною швидкістю дріт 3 з котушок 2 до направляючих наконечників 6. Електродні дроти з’єднані з електричним  джерелом живлення 1. Під час подачі дротів у точках їх зближення виникає  електрична дуга, яка розплавляє метал. Останній стиснутим повітрям або  інертним газом, який подається крізь трубку 4 переноситься на поверхню деталі 7. Струмінь стиснутого повітря сприяє витягуванню дуги і тим самим запобігає приварюванні дроту між собою.

 

Рис. 6.9. Схема установки для електродугового  газотермічного напилення: 1 – джерело  живлення; 2 – котушки; 3 – електродний  дріт; 4 – трубка для подачі стиснутого інертного газу; 5 – ролики; 6 –  напрямні наконечники; 7 – деталь

 

Більш прогресивним способом є високочастотна металізація, для якої використовуються спеціальні розпилювальні головки (рис. 6.10). Метал дроту 2 розплавляють струмами високої частоти за допомогою високочастотного індуктора 5 і наносять на поверхню деталі 7 струменем стиснутого повітря або інертного газу.

 

 

Рис. 6.10. Схема розпилювальної головки  високочастотного металізатора: 1 –  механізм подачі електродного дроту; 2 – електродний дріт;   3 –  камера стиснутого інертного газу; 4 – направляючий наконечник;  5 –  індуктор; 6 – концентратор вихрових струмів з водяним охолодженням; 7 – деталь