В настоящее время наибольшее применение находят способы восстановления зубьев наплавкой.

Наплавка может быть «твердой» и «мягкой» и в зависимости от этого разрабатывается дальнейшая технология. Наплавка называется «твердой» или «мягкой» в зависимости от получаемой твердости наплавленного слоя (50…55 HRC при «твердой» и 200…280 HB при «мягкой»).

«Мягкая» наплавка применяется, в основном, когда производится заплавка впадин между зубьями или наплавка «вкруговую», с целью облегчения дальнейшей обработки фрезерованием и шлифованием зубьев с последующей термообработкой.

Наплавка по впадинам осуществляется, как правило, при восстановлении шлицевых валов с зубьями малого размера.

Круговая наплавка применяется при восстановлении валов с зубьями очень малого и малого размеров и всегда с зубьями остроугольного профиля.

Твердая наплавка, в основном, находит применение при восстановлении валов с зубьями большого размера при нанесении металла на боковую поверхность.

В этом случае в качестве механической обработки желательно применять электрохимические или электроабразивные способы, без последующей термообработки.

Слой, нанесенный на изношенную поверхность, должен удовлетворять определенным требованиям.

Требования, предъявляемые к твердой наплавке:

1) отсутствие пор и раковин, или сокращение их до минимума;

2) отсутствие трещин;

3) качественное формирование нанесенного металла с минимальным припуском на механическую обработку;

4) достаточная твердость (50…55 HRC) и износостойкость.

По литературным данным для получения наплавленного металла требуемого качества нужно, чтобы в наплавленном слое содержание углерода и кремния не превышало 0,2% и 0,5% соответственно при содержании марганца в пределах от 1% до 1,5% (стали марок 45 и 40Х). Известно, что около 63% шлицевых валов изготавливаются из сталей марок 45, 40Х и 45Х, имеющих твердость рабочих поверхностей порядка 50…55 HRC. Указанные данные должны быть учтены при наплавке шлицевых валов.

Вибродуговая наплавка

Одним из способов наплавки зубьев шлицевых валов является вибродуговая наплавка (рисунок 2.3), когда электродная проволока подается к детали специальной головкой, придающей наплавочной проволоке колебательное движение. В зону горения дуги подается вода или специальный раствор, например кальцинированной соды. Толщина получаемого слоя составляет 1,0…1,5 мм.

Рисунок 2.3 – Схема вибродуговой наплавки

Режимы вибродуговой наплавки:

I = 110…120А; U = 18…22В; скорость подачи электродной проволоки

Vпр = 36…60 м/ч; жидкость подается со скоростью около 130 л/ч [15].

При наплавке этим способом может быть получена твердость 200…280НВ («мягкая» наплавка) и 50…55 HRC («твердая» наплавка).

«Мягкая» наплавка получается при использовании низкоуглеродистых проволок и при подаче жидкости только на мундштук только для обеспечения защиты сварочной ванны от окислительных процессов.

Высокая твердость наплавленного металла (50…55 HRC) при вибродуговой наплавке может быть получена при применении высокоуглеродистых и высоколегированных проволок при достаточно большом расходе жидкости, подаваемой непосредственно в наплавленный валик.

Достоинства вибродуговой наплавки:

– высокая твердость наплавленного слоя при наплавке высокоуглеродистой и высоколегированной проволокой;

– малое термическое влияние, вследствии большой скорости охлаждения (теплоотвода), нет отжига противоположной грани зуба;

– достаточно большая производительность.

Однако этот способ имеет и целый ряд недостатков:

– большой разброс твердости;

– пористость наплавленного слоя;

– нестабильность процесса и неудовлетворительное формирование металла;

– наличие микротрещин в наплавленном металле.

С целью улучшения процесса вибродуговой наплавки иногда в охлаждающий раствор вводят компоненты, содержащие ионизирующие вещества. Это способствует стабильности горения дуги.

Наплавка под флюсом

Применение автоматической наплавки под флюсом не имеет некоторых недостатков, присущих вибродуговому способу (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 – Схема наплавки под флюсом

К достоинствам этого способа следует отнести:

– достаточно высокую стабильность процесса;

– хорошее формирование наплавленного металла;

– большой диапазон восстанавливаемых зубьев валов по износу;

– высокая производительность.

Однако и у этого способа наплавки имеются недостатки:

– большое термическое влияние (коробление), вследствие малой скорости теплоотвода через флюсовую защиту;

– возможен отжиг противоположной грани зуба;

– большой припуск металла на последующую механическую обработку;

– затруднена наплавка валов малого диаметра (менее 40 мм), т.к. для удержания флюса необходимы щитки (дополнительная оснастка).

Для автоматической наплавки под флюсом рекомендуется проволока Св-30ХГСА диаметром 1,5…2,0 мм или высокоуглеродистая проволока У8, ПК-2.

При наплавке под флюсом АН-348А вышеперечисленными марками электродов твердость получается равной 280…300 НВ.