Автоматическая наплавка в среде защитных газов.

В случаях, когда невозможно или слишком дорого применять сварку под слоем флюса, используют другие защитные среды: аргон, углекислый газ, пар и т.п. Наибольшее применение получил углекислый газ. При сварке газ подаётся в зону сварки из специальных горелок, а также с помощью специального аппарата, предназначенного для сварки в средне углеродистого газа. Газ оттесняет воздух и защищает зону сварки от воздействия азота и кислорода.

Преимущества способа: обзор места сварки, отсутствие шлаковой корки, дешевизна углеродистого газа, возможность использования способа при ремонте кузова, кабин машин..

Недостатки способа: повышенная податливость наплавленного слоя к образованию трещин, а также выгоранию легирующих элементов.

Вибродуговая наплавка-разновидность автоматической наплавки под слоем флюса и в защитных газах.

Она отличается тем, что сварку ведут проволочным электродом с частотой 50-110 колебаний в секунду. Амплитуда колебаний электрода относительно наплавленной детали обычно составляет 1-3 мм.

При вибродуговой наплавке происходит мелкокапельный переход металла с электрода на деталь, образуется минимально возможная сварочная ванна, способствующая достаточно хорошему плавлению электродного металла с основным, небольшому нагреву детали и созданию малой по глубине зоны термического влияния.

Недостатки: пористость слоя и неоднородность по твердости и структуре металла, что снижает прочность деталей почти в 2 раза.

3.3.2. Плазменно-дуговая сварка и наплавка.

Плазма-это высокотемпературное сильнее ионизированное вещество. Ионизация вызывается либо действие высоких температур электрической дуги, либо действием электрического поля высокой частоты.

Устройство, в котором получают плазменную струю (сжатую дугу), называют плазменной горелки или плазмотроном. Возможны три схемы плазмообрабатывания, дугой косвенного действия и комбинированной дугой.

Горелка прямого действия. Дуга, горящая между неплавящимися вольфрамовым электродом и деталью подключенной к аноду, сжимаются узким каналом водоохлаждаемого сопла и плазмообразующим газом, поступающим в пространство. Часть газа, проходя через столб сжатой дуги, ионизируется и выходит из сопла в виде плазменной струи. Температура плазменной струи, образующейся в горелке прямого действия, может достигается более 30000˚С. Такую схему применяют при резке металлов и других операциях, требующих повышенного нагрева детали.

Горелка косвенного действия. Дуга горит между неплавящимся соплом. Нагретый и в значительной степени ионизированный газовый поток выходит из сопла в виде яркого факела пламени температурой до 15000˚ С. Здесь большая часть энергии расходуется на нагрев газового потока, но интенсивность его теплового воздействия ниже, так как с возрастанием тока увеличивается поверхность столба свободной дуги и теплопередачи в окружающую среду, Схему косвенного действия применяют для поверхностной закалки, металлизации и напыления тугоплавких металлов и соединений.

Горелка комбинированного действия. Дуга горит – между неплавящемся вольфрамовым электродом и водоохлаждаемым каналом и между тем же электродом и деталью. Эта схема получила распространение при наплавке деталей порошком, вдуваемым в струю плазмы.

Характерная особенность плазменной струи высокая температура факела, возможность концентрации большой тепловой мощности на небольших объемах материалов, пригодность для плавления и даже испарения практически любых материалов, встречающихся в природе, меньше чем при других видах наплавки, зона термического влияния возможность получения наплавленного слоя толщиной от 0. мм до нескольких миллиметров. Получены хорошие результаты наплавки бронзы и латуни на сталь. Содержание их в слоях железа не превышает 0.5%. На малоуглеродистые и низколегированные стали наплавляют любые износостойкие материалы с минимальными примесями основного металла.

При помощи плазменной струи, кроме нанесения покрытий, выполняют сварку, резку и точение металлов, а также проводят металлургические процессы плазменным нагревом.

В качестве плазмообразующего газа используют аргон, а наиболее дешевым азотом. Для защиты зоны наплавки применяют эти же газы, их смеси, а также углекислый газ.

В качестве наплавляющего электрода в горелках всех типов используют вольфрамовые стержни. Более стойкие – вольфрамовые стрежни с присадкой 1-2% оксида лантана.

Наплавочными материалами могут быть проволоки и металлические порошки всех видов.

При плазменной наплавке успешно применяют дорогостоящие порошки на никелевой основе ПГ-СР2, ПГ-СР3, ПГ-СР4, твердосплавные порошки на железной основе ПГ-ФБХ-Б-2, КХБ, ПГ-УС25 и другие, а также смесь различных порошков.

Оборудование для плазменной наплавки включает в себя источник питания тока (полупроводниковый выпрямитель типа ИПН-00/600), плазменную горелку, пульт управления и контроля, баластные реостаты (типа РБ-300), досель, Механизм для подачи порошка или проволоки, система циркуляции воды, баллоны с плазмообразующим и защитным газом и станок для перемещения детали к плазменной горелки.

3.3.3. Металлизация. Сущность процесса.

Расплавленный металл распыляется струёй инертного газа или воздуха на частицы размером от 3 до 300 мкм и со скоростью 100-300 м/с наносится на специально подготовленную поверхность. Соединение с основным металлом детали происходит за счет механических и частично молекулярных связей. Нанесенное покрытие представляет собой пористый, хрупкий слой металла сравнительно высокой твердости и низкой механической прочности.

Слой хорошо пропитывается смазочным материалом и в условиях небольших линейных нагрузок имеет высокую износостойкость. Но при больших удельных нагрузках на сдвиг и сжатие (резьбы, зубья шестерен и др.), а также в условиях полного отсутствия смазочного материала (сцепление, тормоза) металлизационное покрытие быстро разрушается. Поэтому восстанавливать такие детали с металлизацией нельзя.

В зависимости от способа расплавления наносимого материала метализацию называют электрической (расплавления электрической дугой или т. в. ч.), газопламенной (расплавление газовым пламенем) и плазменной (рассплавление плазменной струей). Аппараты с помощью которых расплавляют и наносят металл, называют меттализатороми.

Поверхность под металлизацию тщательно очищают от грязи, влаги, оксидов и обезжиривают. Прочное сцепление покрытия получается главным образом за счет шероховатости поверхности, которая создается специальной обработкой.

Поверхность детали и пористость металла обезжиривают нагревом. Например, чугунные детали нагревают до температуры 200-250 С и выдерживают до полного удаления смазки в течении 2-8 ч.

Лучший способ подготовки поверхности детали любой твердости обдувка крошкой из оксида алюминия с размерами зерен 0.8-1.2 мм и нанесение промежуточного слоя из смеси никеля с алюминием. При нанесении этой смеси так же способом металлизации между никелем и алюминием происходит экзотермическая реакция и протекает она довольно медленно. В момент ударения наносимых частиц о поверхность детали их температура достигает 1450 С.

В результате этого слой, состоящий из никеля и их оксидов, прочно приваривается к поверхности и образует шероховатость, которая создает условия для надежного сцепления последующего металлизационного слоя с этой поверхностью. Смесь никеля с алюминием применяют в виде порошка и порошковой проволоки, оболочка которой выполнена из никеля, а в качестве наполнителя используется алюминиевый порошок, или наоборот.