Газопламенная наплавка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1) Общие сведения о наплавке

2) Материалы для наплавки

3) Технология дуговой наплавки

4) Технология газовой наплавки

5) Техника безопасности

Используемая литература

Введение

Наплавкой называется процесс нанесения присадочного слоя металла на основной металл, который расплавляется на небольшою глубину. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей и для придания поверхностному слою металла особых свойств -- коррозионной стойкости, твердости, стойкости против износа и др. Наплавка осуществляется металлом того же состава, что и основной, или другим, отличающимся по химическому составу от основного металла.

На детали из стали и чугуна наплавляют цветные металлы (медь, латунь, бронзу), легированные стали, чугун, а также специальные твердые сплавы. Для получения требуемой глубины проплавления необходимо регулировать степень нагрева основного и наплавочного металла. При газопламенной наплавке легче регулировать степень нагрева основного и присадочного металла благодаря их раздельному нагреву. Газокислородное пламя также защищает наплавленный металл от окисления его кислородом воздуха и от испарения элементов, входящих в состав наплавляемого металла.

Недостатком газопламенной наплавки является более низкая производительность по сравнению с дуговой и увеличенная зона нагрева основного металла, что может привести к возникновению остаточных напряжений и деформаций в деталях. В связи с этим газопламенная наплавка применяется для деталей небольших габаритов.

При газопламенной наплавке на предварительно нагретую поверхность направляют пламя, но не доводят основной металл до расплавления. Затем дают присадку и, расплавляя ее, наплавляют металл, добиваясь его растекания по нагретой поверхности. Для очистки наплавляемой поверхности от окислов применяют флюсы, как при сварке и пайке.

1. Общие сведения о наплавке

Наплавкой называется процесс нанесения присадочного слоя металла на основной металл, который расплавляется на небольшую глубину. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей и для придания поверхностному слою металла особых свойств -- коррозионной стойкости, твердости, стойкости против износа и др. Наплавка осуществляется металлом того же состава, что и основной, или другим, отличающимся по химическому составу от основного металла.

На детали из стали и чугуна наплавляют цветные металлы (медь, латунь, бронзу), легированные стали, чугун, а также специальные твердые сплавы. Для получения требуемой глубины проплавления необходимо регулировать степень нагрева основного и наплавочного металла. При газопламенной наплавке легче регулировать степень нагрева основного и присадочного металла благодаря их раздельному нагреву. Газокислородное пламя также защищает наплавленный металл от окисления его кислородом воздуха и от испарения элементов, входящих в состав наплавляемого металла.

Недостатком газопламенной наплавки является более низкая производительность по сравнению с дуговой и увеличенная зона нагрева основного металла, что может привести к возникновению остаточных напряжений и деформаций в деталях. В связи с этим газопламенная наплавка применяется для деталей небольших габаритов.

При газопламенной наплавке на предварительно нагретую поверхность направляют пламя, но не доводят основной металл до расплавления. Затем дают присадку и, расплавляя ее, наплавляют металл, добиваясь его растекания по нагретой поверхности. Для очистки наплавляемой поверхности от окислов применяют флюсы, как при сварке и пайке.

2. Материалы для наплавки

Покрытые электроды. Для наплавки различных деталей применяют электроды, предназначенные для сварки различных сталей и сплавов, и специальные электроды. Общие технические требования к металлическим электродам для дуговой сварки сталей и наплавки регламентированы ГОСТ 9466--60. ГОСТ 10051--62 предусматривает 25 типов электродов, например ЭН-14Г2Х, ЭН-У30Х28С4Н4 и др. В основу деления электродов на типы положен конкретный химический состав наплавленного металла. Каждому типу может соответствовать несколько марок электродов, отличающихся составом стержня, покрытия и сварочно-технологическими свойствами.

Плавленые флюсы. Для механизированной дуговой и электрошлаковой наплавки наиболее широко применяют плавленые флюсы АН-348-А, ОСЦ-45, АН-60, АН-20, 48-ОФ-6, АН-26, АН-15М, АН-8, АН-25 (§ 42). Как и при сварке, качество наплавленного слоя во многих случаях определяется правильным выбором типа и состава флюса. Высококремнистые марганцевые флюсы АН-348-А, АН-348-АМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М и АН-60 обеспечивают хорошее формирование, малую склонность к образованию пор и удовлетворительную отделимость шлаковой корки при наплавке сталей типов А и В (по классификации МИС).

Пемзовидный флюс АН-60 рекомендуется применять при наплавке электродной лентой, а также проволокой на больших скоростях. При наплавке среднелегироваиных и высоколегированных сталей и сплавов применение высококремнистых марганцевых флюсов нецелесообразно, так как они отличаются высокой окислительной способностью, чрезмерно легируют наплавленный металл кремнием и марганцем, образуют плохо отделяющуюся шлаковую корку. В этом случае применяют флюсы АН-26, АН-20, АН-28, АН-70, 48-ОФ-6, 48-ОФ-10 и др.

Флюс АН-26 применяют для наплавки аустенитных хромони-келевых сплавов типа D. Преимуществом этого флюса является отличное формирование наплавленного валика и малая склонность наплавленного слоя к порам; недостатком -- сравнительно высокая окислительная способность, что приводит в ряде случаев к недопустимому снижению содержания титана и хрома в наплавленном слое и к появлению кристаллизационных трещин. Трещины в этом случае можно устранить примесью к флюсу 3--4% алюминиевой лигатуры (80% А1 и 20% Fe), которая обладает примерно одинаковой с флюсом плотностью.

Из низкокремнистых безмарганцевых флюсов наиболее широко применяют для наплавки флюс АН-20. Он обеспечивает высокую стабильность дуги, малую склонность к порам, хорошее формирование валиков. Его недостаток -- относительно низкая температура плавления и малая вязкость, что затрудняет наплавку тел вращения малого диаметра, а также сравнительно высокая активность кремнезема, что приводит в ряде случаев к нежелательному обогащению металла кремнием, окислению легирующих элементов и ухудшению отделимости шлаковой корки. Шлаковая корка удовлетворительно отделяется при нагреве детали до температуры не свыше 450° С.

Флюс АН-28 рекомендуется для наплавки высокохромистых чугунов (тип G), он безмарганцевый и содержит мало кремнезема. Поэтому не происходит значительного окисления легирующих элементов, достигается хорошая отделимость шлаковой корки. Недостатком флюса является плохое формирование валиков при содержании в наплавленном слое менее 1,0% Si, а также повышенная склонность к порам. Последнее связано с низким содержанием Si02 и CaF2 во флюсе.

Наиболее химически нейтральны флюсы АН-70 и 48-ОФ-6, применяемые для наплавки высоколегированных сплавов с высоким содержанием хрома, вольфрама, ванадия и титана. При наплавке под этими флюсами велика опасность образования пор. Если наплавляют порошковой проволокой, то для устранения пор в сердечник обязательно вводят кремнефтористый натрий.

Для снижения содержания влаги эти флюсы прокаливают при температуре 900--930° в течение 5 ч. Чтобы флюс не поглощал влагу из воздуха, его нужно хранить в сухих помещениях. Состав наплавленного металла изменяется минимально, так как флюс почти не содержит веществ, вступающих в химическое взаимодействие с железом и легирующими элементами. Шлаковая корка удовлетворительно отделяется при нагреве деталей до 600--700° С.

Для электрошлаковой наплавки применяют флюсы АН-8, АНФ-1П, АНФ-14 и АН-25. Флюс АНФ-1П обладает высокой электропроводностью в расплавленном состоянии и обеспечивает устойчивый электрошлаковый процесс. Низкая окислительная способность флюса позволяет использовать его для электрошлаковой наплавки высоколегированных сплавов. Флюс АН-8 также обеспечивает высокую устойчивость электрошлакового процесса, но обладает повышенной окислительной способностью. Поэтому его следует применять для электрошлаковой наплавки сталей типов А и В, где потери на окисление легирующих примесей не сказываются в опасной мере на качестве наплавленного металла.

Флюс АН-25 предназначен для возбуждения электрошлакового процесса без дуги: он электро-проводен в твердом состоянии, при прохождении тока быстро нагревается и расплавляется, образуя начальную ванну жидкого шлака.

Керамические флюсы. Для наплавки интерес представляют легирующие керамические флюсы, которые позволяют при использовании^ стандартных и недефицитных проволок получать легированный наплавленный металл повышенной износостойкости. При наплавке под легирующим керамическим флюсом возможно опасное изменение химического состава наплавленного металла при изменении режимов наплавки. Однако этот недостаток относится в основном к флюсам с высоким содержанием легирующих элементов, поэтому высокое легирование наплавленного металла целесообразно осуществлять через проволоку. Наплавка же низколегированного металла возможна и при помощи слаболегирующих керамических флюсов.

Лабораторная разработка рецептур привела к созданию многочисленных марок керамических флюсов: ЖС-400; ЖС-500; ЖСН-1; ЖСН-2; КС-Х12Т; КС-ЗХ2В8; КС-Р18Б; АНК-18; АНК-19; ФК-45 и др. Однако заметное применение нашли только флюсы АНК-18 и АН К-19, изготовляемые промышленностью. Флюс АНК-18 предназначен для механизированной нацлавки проволокой Св-08 и Св-08А колес мостовых кранов, опорных катков, роликов и натяжных колес гусеничного хода тракторов, бульдозеров и экскаваторов. Флюс АНК-19 используют для широкослойной наплавки колеблющимся электродом рабочих кромок ножей бульдозеров, скреперов и грейдеров. Оба флюса обеспечивают хорошее формирование наплавленного металла, легкую отделимость шлаковой корки, высокую стойкость наплавленного металла против образования пор и трещин и возможность наплавки на переменном и постоянном токе.

3. Технология дуговой наплавки

Дуговая наплавка под флюсом. Нагрев и расплавление металла, так же как при сварке, осуществляются теплом дуги, горящей между плавящимся электродом и основным металлом под слоем флюса. Наплавка под флюсом является одним из основных видов механизированной наплавки. Основными преимуществами являются непрерывность и высокая производительность процесса, незначительные потери электродного металла, отсутствие открытого излучения дуги. Отличительной особенностью наплавки под флюсом является хороший внешний вид наплавленного слоя (гладкая поверхность и плавный переход от одного наплавленного валика к другому). В процессе наплавки возможны четыре основных способа легирования наплавленного металла (рис. 4).

Рис. 4. Способы легирования наплавленного металла:а - через сварочную проволоку, б - порошковую проволоку, в - керамический флюс, г - укладка легированной присадки.

наплавка металл флюс газовый

1. Применение легированной проволоки или ленты и обычных плавленых флюсов. Для наплавки используют легированные сварочные проволоки, специальные наплавочные проволоки и легированные ленты, в том числе спеченные. Наплавка производится под флюсами АН-20, АН-26 и др., которые выбирают в зависимости от состава электродного металла.

2. Применение порошковой проволоки или порошковой ленты и обычных плавленых флюсов. Порошковая проволока или лента расплавляется в дуге и образует однородный жидкий расплав. Этот способ позволяет получить наплавленный металл с общим содержанием легирующих примесей до 40 - 50%. Марка порошковой проволоки или ленты выбирается в зависимости от необходимого типа наплавленного металла и его требуемой твердости.

3. Применение обычной низкоуглеродистой проволоки или ленты и легирующих наплавленных флюсов (керамических). Этот способ позволяет ввести в наплавленный металл до 35% легирующих примесей. При наплавке наибольшее применение получили керамические флюсы АНК-18 и АНК-19, обеспечивающие хорошее формирование наплавленного металла, легкую отделимость шлаковой корки, высокую стойкость наплавленного металла против образования пор и трещин.

4. Применение обычной низкоуглеродистой проволоки или ленты и обычных плавленых флюсов с предварительной укладкой легирующих материалов на поверхность наплавляемого изделия.

Здесь возможна предварительная засыпка или дозированная подача легирующих порошков, а также предварительная укладка прутков или полосок легированной стали, намазывание специальных паст на место наплавки и др. Во всех случаях нанесенный легирующий материал расплавляется дугой и переходит в наплавленный металл.

В связи с тем что в технологии выполнения между наплавкой и сваркой много общего, для наплавки применяется то же оборудование, что и при сварке соответствующими способами.

Наплавку углеродистых и низколегированных сталей выполняют под плавлеными флюсами ОСЦ-45, АН-348-А. Флюс АН-60 пригоден для одно- и многоэлектродной наплавки низкоуглеродистых и низколегированных сталей на нормальных и повышенных скоростях, а также для наплавки электродными лентами.

Наплавку легированных сталей производят под низкокремнистыми плавлеными флюсами АН-22, АН-26 и др., а высоколегированные хромоникелевые стали и стали других типов с легкоокисляющимися элементами (титан, алюминий) - под фторидными флюсами АНФ-1 и АНФ-5.

Для предупреждения образования шлаковых включений и непроваров в наплавленном слое при многослойной наплавке необходимо тщательно удалять шлаковую корку с предыдущих слоев.

Дуговая наплавка в защитных газах. Наплавку в защитных газах применяют в тех случаях, когда невозможны или затруднены подача флюса и удаление шлаковой корки. Преимуществами данного вида наплавки являются визуальное наблюдение за процессом и возможность его широкой механизации и автоматизации с использованием серийного сварочного оборудования. Ее применяют при наплавке деталей в различных пространственных положениях, внутренних поверхностей, глубоких отверстий, мелких деталей и сложных форм и т.п. Технология выполнения наплавки в защитных газах во многом сходна с технологией наплавки под флюсом, отличие лишь в том, что вместо флюсовой применяют газовую защиту зоны сварки. Помимо перечисленных преимуществ это освобождает сварщика от необходимости засыпки флюса и удаления шлака. С целью уменьшения разбрызгивания металла наплавка в защитном газе производится самой короткой дугой. Наплавку плоских поверхностей во избежание коробления деталей производят отдельными участками "вразброс". Цилиндрические детали можно наплавлять по винтовой линии как непрерывным валиком, так и с поперечными колебаниями электрода: Короткие участки могут наплавляться продольными валиками вдоль оси цилиндрической детали, но здесь возможно возникновение деформаций, которые в процессе наплавки следует уравновешивать. Для этого наплавка каждого последующего валика должна производиться с противоположной стороны по отношению к уже наплавленному. При наплавке внутренних цилиндрических и конических поверхностей применяют специальные удлиненные мундштуки.

Наплавка может производиться в углекислом газе, аргоне, гелии и азоте. Высоколегированные стали, а также сплавы на алюминиевой и магниевой основе наплавляются в аргоне или гелии. Наплавка меди и некоторых ее сплавов может производиться в азоте, который ведет себя по отношению к ней нейтрально. При наплавке углеродистых и легированных сталей используют более дешевый углекислый газ. Наплавка может производиться как плавящимся, так и неплавящимся электродами. Неплавящийся вольфрамовый электрод обычно применяют при наплавке в аргоне и гелии. Наибольшее распространение получила наплавка в углекислом газе плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности. Учитывая, что углекислый газ окисляет расплавленный металл, в наплавочную проволоку обязательно вводят раскислители (марганец, кремний и др.). При наплавке применяют как проволоку сплошного сечения, так и порошковую. Для наплавки деталей из углеродистых и низколегированных сталей с целью восстановления их размеров применяют сварочные проволоки сплошного сечения Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС, а также наплавочные Нп-40, Нп-50, Нп-30ХГСА и др. При необходимости получения наплавленного слоя с особыми свойствами применяют порошковые проволоки.

Недостатком способа является то, что в процессе наплавки в углекислом газе наблюдается сильное разбрызгивание жидкого металла, приводящее к налипанию брызг на мундштук и засорению сопла горелки. Кроме того, возможность сдувания газовой струи ветром затрудняет наплавку на открытом воздухе.

Дуговая наплавка порошковыми проволоками. Наплавка порошковой проволокой с внутренней защитой основана на введении в сердечник проволоки кроме легирующих компонентов также шлакообразующих и газообразующих материалов. Применение флюсовой и газовой защиты при наплавке такой проволокой не требуется. Легирующие элементы порошковой проволоки переходят в шов, а газо- и шлакообразующие материалы создают защиту металла от азота и кислорода воздуха. В дуге тонкая пленка расплавленного шлака покрывает капли жидкого металла и изолирует их от воздуха. Разложение газообразующих материалов создает поток защитного газа. После затвердевания на поверхности наплавленного валика образуется тонкая шлаковая корка, которая может не удаляться при наложении последующих слоев. При наплавке используют различные самозащитные порошковые проволоки. Для наплавки низкоуглеродистых слоев используют сварочные проволоки типа ПП-АН3 и др. Для получения слоев с особыми свойствами применяют специальные проволоки. Так, для наплавки деталей, работающих при больших давлениях и повышенных температурах, применяют порошковую проволоку ПП-3ХВ3Ф-О, наплавку деталей, подвергающихся интенсивному абразивному износу, производят самозащитной порошковой проволокой ПП-У15Х12М-О (буква О в обозначении марки порошковой проволоки указывает, что данная порошковая проволока предназначена для наплавки открытой дугой).

Технология выполнения наплавки самозащитной порошковой проволокой в основном ничем не отличается от технологии наплавки в углекислом газе. Открытая дуга дает возможность точно направлять электрод, наблюдать за процессом формирования наплавляемого слоя, что имеет большое значение при наплавке деталей сложной формы. Одним из преимуществ этого способа является применение менее сложной аппаратуры по сравнению с аппаратурой, применяемой при наплавке под флюсом и защитном газе, а также возможность выполнять наплавочные работы на открытом воздухе; увеличивается производительность по сравнению с наплавкой под флюсом и в защитных газах, снижается себестоимость наплавляемого металла.

4. Технология газовой наплавки

При газовой наплавке для нагрева основного и наплавляемого металлов используют теплоту, выделяемую при горении смеси ацетилена или его заменителей и кислорода. Газовое пламя - наименее интенсивный источник нагрева, поэтому его применение обуславливает большую, чем в других случаях, зону термического влияния. Испарения металла при использовании этого источника нагрева нет. Особенностью процесса является возможность получения малой доли основного металла в наплавленном (5-10%), что связано с отсутствием значительного давления струи газа на поверхность ванны. Давление потока газа оценивается прямо пропорционально квадрату количества газа, истекающего из сопла в секунду, и его плотности и обратно пропорционально расстоянию от среза сопла до поверхности ванны. Эта объективная зависимость позволяет оператору легко управлять процессом.

Кроме малого проплавления, газовая наплавка имеет и другие преимущества: универсальность и гибкость технологии; возможность наплавки тонких слоев; пониженную опасность возникновения трещин, поскольку процесс наплавки легко совмещается с предварительным подогревом; низкую стоимость наплавочного оборудования. Недостатки газовой наплавки - низкая производительность процесса; нестабильность качества наплавленного слоя, зависящая от квалификации наплавщика.

Горючее, применяемое для газовой наплавки (сварки) - углеводороды или их смеси с другими газами (С2Н2; СН4; С3Н8; С10Н8 и др.), водород или пары бензина и керосина. При их сгорании образуется высокотемпературное пламя и выделяется значительное количество теплоты.

Скорость потока исходной горючей смеси устанавливают такой, чтобы при зажигании и горении пламя не могло проникнуть внутрь канала мундштука (скорость потока мала) или оторваться от сопла мундштука (скорость потока слишком велика). При сварке и наплавке объем кислорода, подаваемый в смесь, меньше, чем необходимо для полного сгорания. Догорание газов происходит за счет кислорода воздуха, вследствие этого пламя в различных частях факела неоднородно по теплофизическим параметрам.

Строение пламени всех углеводородных газов в смеси с кислородом принципиально одинаково и определяется в основном соотношением кислорода и горючих газов в смеси: b =О2/СxНy.

Рис. 1. Схема строения газокислородного пламени:

а - нейтральное;

б - окислительное;

в - восстановительное (науглероживающее)

По соотношению газов (составу горючей смеси) сварочное газовое пламя подразделяют на нейтральное, окислительное и восстановительное или науглероживающее. Для нейтрального пламени соотношение газов b0=1. Нейтральное пламя (рис. 1, a) имеет ярко выраженный плавноочерченный конус (ядро). Внутри конус состоит из горючего и кислорода. При касании этой частью пламени наплавляемого металла последний интенсивно окисляется. На расстоянии 2-3 мм от конца конуса развивается максимальная температура (для ацетилено-кислородного пламени 3150 °С, для других газов - несколько ниже). Средняя зона состоит из СО и Н2, которые, взаимодействуя с оксидами металлов, их восстанавливают. Основная часть факела пламени представляет собой смесь газов типа СО2, Н2О, N2 и др. Эта зона имеет окислительный характер и сравнительно низкую температуру.

Окислительное пламя (рис. 1, б) образуется при подаче в горелку избыточного количества кислорода. При таком соотношении газов средняя зона имеет окислительный характер воздействия на металл, поскольку в ней появляются О2 и СО2. При этом размеры конуса и факела пламени сокращаются, пламя приобретает фиолетовую окраску.

При избытке горючего (восстановительное пламя) конус имеет те же свойства, что и нейтральное пламя, но из-за недостатка кислорода реакция окисления в ядре замедляется, сильнее проявляется процесс пирогенного разложения горючего на углерод и водород. В этом случае конус удлиняется, его граница несколько размывается, образуется пелена оранжевого цвета в средней зоне (рис. 1, в). При большом избытке горючего в объеме факела пламени также имеется свободный углерод, пламя удлиняется и окрашивается в красноватый цвет.

Как указывалось выше, при использовании газов - заменителей ацетилена температура пламени ниже, меньше и количество теплоты, генерируемой в средней зоне. Пониженная теплонапряженность пламени заменителей ацетилена возмещается увеличением их расхода, что ведет к увеличению диаметров сопел и размеров струи газовой смеси и пламени. Площадь нагрева металла увеличивается в 2,5-4,0 раза, а размер сварочной ванны - в 1,5-2,0 раза.

По виду применяемых присадочных материалов различают два метода газовой наплавки. По первому методу присадочный металл в виде проволоки, прутков или ленты подается в сварочную ванну вручную или специальными механизмами.

При газопорошковой наплавке в качестве присадочных материалов используют гранулированные порошки легкоплавких сплавов определенных фракций и горелки специальной конструкции, позволяющие осуществлять две разновидности процесса: предварительное напыление слоя порошка на поверхность изделия с последующим оплавлением покрытия; собственно наплавку - одновременное нанесение и оплавление малых порций порошка на поверхности детали.

Присадочные материалы для газовой наплавки. Для газовой наплавки стали, чугуна, меди и ее сплавов, сплавов на основе никеля и кобальта в качестве присадочных материалов могут использоваться сплошные проволоки и прутки по соответствующим стандартам. В частности, для наплавки стали можно применять наплавочные проволоки по ГОСТ 10543-75 и сварочные по ГОСТ 2246-70, а для наплавки чугуна литые прутки по ГОСТ 2671-80. Прутки диаметром 4, 6, 8 мм отливают длиной 250-450 мм, а диаметром 10, 12, 14, 16 мм - 450-700 мм. Поверхность прутков должна быть чистой и свободной от шлака, формовочной земли, пригара, ржавчины. В изломе прутков не допускаются зазоры и шлаковые включения.

Для газовой наплавки деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания с умеренными ударами (рабочие органы почвообрабатывающих и дорожных машин, зубья ковшей экскаваторов и т.п.), по ГОСТ 21449-75 производят литые прутки ПР-С1 (тип наплавленного металла У30Х28Н4С3); ПР-С2 (тип наплавленного металла У20Х17Н2); ПР-С27 (тип наплавленного металла У45Х28Н2ВМ). Диаметр прутков из этих сплавов 4, 6 и 8 мм, длина 300-500 мм.

Сплавы на основе кобальта (стеллиты) обладают высокой коррозионной стойкостью в различных средах. Они хорошо работают в условиях абразивного и эрозионного изнашивания, ударных нагрузок и трения металла по металлу. При этом кобальтовые сплавы сохраняют свои эксплуатационные свойства при повышенных температурах (до 750 °С). Для газовой наплавки литые прутки на основе кобальта производят по ГОСТ 21449-75. Литые прутки Пр-В3К (тип наплавленного металла У10К63Х30В5Н2) применяют для наплавки клапанов и седел двигателей внутреннего сгорания; уплотнительных поверхностей деталей энергетической, нефтяной арматуры; ножей и т. п.; прутки Пр-В3К-Р (тип наплавленного металла У20К57Х30В10Н2Р) в основном предназначены для наплавки режущего инструмента, зубьев рамных пил и т. п.

Металл, наплавленный зерновым релитом в трубках и ленточным релитом, отличается особо высокой износостойкостью в условиях интенсивного абразивного изнашивания с умеренными ударными нагрузками. Эти материалы применяют для газовой наплавки шарошек буровых долот, замков и муфт бурильных труб, рабочих органов горнодобывающего оборудования и т. п.

Для газопорошковой наплавки используют порошки легкоплавких сплавов на основе никеля (колмонои) и кобальта (стеллиты). Грануляция частиц для этого способа наплавки меньше или равна 100 мкм. Наплавленный металл на основе никеля обладает коррозионной стойкостью в различных средах и хорошо работает при трении металла по металлу при нормальных и повышенных температурах. Поэтому порошки на основе никеля, так называемые самофлюсы, ПГ-СР2 (тип наплавленного металла Н80Х15С2Р2), ПГ-СР3 (тип наплавленного металла Н80Х15С3Р3) и ПГ-СР4 (тип наплавленного металла Н80Х17С4Р4) применяют для наплавки уплотнительных поверхностей арматуры тепловых и атомных электростанций, деталей стеклоформирующей оснастки и т. п. Порошки на основе кобальта по химическому составу и свойствам соответствуют упомянутым выше литым пруткам кобальтовых сплавов.

Следует отметить, что все наплавочные материалы на основе никеля и кобальта, а также трубчатый и ленточный релит весьма дороги и их применение для наплавки ограничено достаточно узкой номенклатурой деталей.

Рис. 2. Способы газокислородной сварки (наплавки):

а - правый; б - левый

Технология и техника наплавки. Режимы газовой наплавки зависят от теплофизических свойств металла, габаритных размеров и формы изделия. При разработке технологии наплавки конкретной детали выбирают способ наплавки, мощность и состав пламени, угол наклона горелки, марку и диаметр присадочного прутка (проволоки), флюс, порядок наложения швов. Различают левый и правый способы газовой наплавки (рис. 2).

При правом способе пламя направляют на уже наплавленную часть шва, а пруток перемещают вслед за ним по спирали (рис. 2, а). Правый способ наплавки повышает производительность процесса при одновременном снижении удельного расхода газов за счет лучшего использования теплоты пламени. При левом способе производится своеобразный подогрев наплавляемого металла, кроме того, при его использовании лучше формируется шов.

При левом способе пламя направляют на еще не наплавленный участок металла, а присадочный пруток перемещают перед пламенем. При этом для более полного и равномерного прогрева и перемешивания сварочной ванны горелку и пруток перемещают зигзагообразно (рис. 2, б).

При выборе способа газовой наплавки исходят в основном из расположения наплавляемой поверхности в пространстве. При горизонтальном расположении процесс наплавки можно вести и правым и левым способом. При наплавке на вертикальные или близкие к ним поверхности определяющим является удобство выполнения наплавки и хорошее формирование шва, что лучше обеспечивается при использовании левого способа.

Угол наклона мундштука к наплавляемой поверхности зависит от толщины и теплофизических свойств металла наплавляемой детали. Чем больше толщина металла, чем выше его температура плавления и теплопроводность, тем большим должен быть угол между наплавляемой поверхностью и горелкой. Например, при наплавке (сварке) медных сплавов, имеющих достаточно высокую температуру плавления и очень высокую теплопроводность, угол наклона горелки составляет 60-80°, а для легкоплавкого свинца - 10-15°.

Мощность пламени также зависит от толщины и теплофизических свойств наплавляемого металла. Чем больше толщина металла, чем выше его температура плавления и теплопроводность, тем больше должна быть мощность пламени.

Технологические особенности газовой наплавки различных металлов. Характер протекающих в сварочной ванне реакций определяется в основном составом средней зоны пламени, зависящим от соотношения газов в горючей смеси.

При наплавке стали и сплавов на основе железа используется, как правило, нейтральное газовое пламя. Как указывалось выше, в этом случае средняя зона пламени состоит из СО и Н2. Регулируя состав пламени, можно в известной мере предупредить образование оксидов железа и большинства легирующих элементов, так как они сравнительно хорошо восстанавливаются оксидом углерода и водородом. Установлено, что допустимое соотношение газов в газовом пламени в случае наплавке стали, при котором не происходит окисление сварочной ванны, должно составлять b0?1,3.

В том случае, если наплавленный металл не боится науглероживания (наплавка высокоуглеродистых сталей и сплавов), можно применять науглероживающее газовое пламя, что облегчает начало и ведение процесса наплавки. При наплавке таким пламенем на поверхности наплавляемого металла образуется тонкий науглероженный слой. Этот слой имеет пониженную температуру плавления, и его легче расплавить газовым пламенем. Расплавление тонкого науглероженного слоя, называемое "запотеванием", свидетельствует о готовности основного металла к началу процесса наплавки. Появление запотевания позволяет точно определить момент начала нагрева основного металла до температуры наплавки и точнее выбрать время подачи наплавочного материала. Запотевание основного металла в сочетании с применением присадочного материала создает особо благоприятные условия для газовой наплавки с минимальным проплавлением.

Наплавку меди и большинства ее сплавов во избежание чрезмерного окисления всегда производят нейтральным пламенем, соответствующим b0=1,05-1,1. Исключение составляют латуни, газовая наплавка которых производится обычно окислительным пламенем с отношением b0=1,4, при котором на поверхности расплавленной латуни образуется пленка оксида цинка, предохраняющая сварочную ванну от дальнейшего испарения и окисления цинка. Газовую наплавку сплавов на основе никеля и кобальта, также как и меди, производят нейтральным пламенем.

При использовании в качестве присадочного материала трубчатого и ленточного релита газовое пламя должно быть восстановительным.

5. Техника безопасности

В зaвисимoсти oт применяемoгo метoдa свaрки и нaплaвки зaвисит oргaнизaция рaбoчегo местa при выпoлнении рaбoт пo вoсстaнoвлению детaлей свaркoй и нaплaвкoй. Кoмплекс технически связaннoгo между сoбoй oбoрудoвaния для выпoлнения свaрoчнoнaплaвoчных рaбoт нaзывaется пoстoм, устaнoвкoй (стaнкoм), линией. В кoмплексы в зaвисимoсти oт oснaщения вхoдят: свaрoчнoе oбoрудoвaние (истoчник питaния, свaрoчный aппaрaт с прибoрaми упрaвления и регулирoвaния прoцессa); технoлoгические приспoсoбления и инструмент; мехaническoе и вспoмoгaтельнoе oбoрудoвaние (трaнспoртные, пoгрузoчные и рaзгрузoчные устрoйствa); системa упрaвления.

Истoчники переменнoгo тoкa -- этo свaрoчные трaнсфoрмaтoры (для ручнoй свaрки и нaплaвки ТД300, ТД500, СТШ500, мехaнизирoвaннoй -- ТДФ1001, ТДФ1002 и др.) и специaлизирoвaнные устaнoвки нa их oснoве, пoстoяннoгo тoкa -- свaрoчные выпрямители (для ручнoй свaрки и нaплaвки ВД201УЗ, ВД306УЗ, ВД401УЗ и др., мехaнизирoвaннoй -- ВС600, ВСЖ303, ВДГ 302 и др., универсaльные -- ВДУ1201УЗ, ВДУ1601 и др.; для мнoгoпoстoвoй свaрки -- ВКСМ10011, ВДМ1001 и др.), преoбрaзoвaтели (ПСО3002, ПСО315М и др.) и aгрегaты, специaлизирoвaнные истoчники нa бaзе выпрямителей. Свaрoчные мaшины рекoмендуется устaнaвливaть в oтдельнoм пoмещении, a нa рaбoчем месте в этoм случaе дoлжен нaхoдиться щитoк для дистaнциoннoгo упрaвления.

В сoстaв устaнoвки (стaнкa) для свaрки или нaплaвки, крoме электрoсвaрoчнoгo oбoрудoвaния, вхoдят: технические средствa рaзмещения и перемещения свaрoчных aвтoмaтoв, гoлoвoк, инструментoв; технические средствa рaзмещения, зaкрепления и перемещения изделия (свaрoчные мaнипулятoры, пoзициoнеры, кaнтoвaтели, пoвoрoтные стoлы, врaщaтели); флюсoвoе oбoрудoвaние (при свaрке и нaплaвке пoд флюсoм); вспoмoгaтельнoе oбoрудoвaние и средствa упрaвления. Врaщaтели -- этo шпиндельные устрoйствa, преднaзнaченные для врaщения детaли вoкруг oси.

Оснoвнoй чaстью кoмплексa oбoрудoвaния для мехaнизирoвaннoй свaрки и нaплaвки является свaрoчнaя и нaплaвoчнaя aппaрaтурa -- пoлуaвтoмaты и aвтoмaты.

Нa рaбoчем месте гaзoсвaрщикa устaнaвливaют свaрoчный стoл с пoдстaвкoй для гaзoсвaрoчнoй гoрелки. Нa рaсстoянии 3...4 м oт свaрoчнoгo стoлa мoнтируют рaмпу с кислoрoдным и aцетиленoвым редуктoрaми и шкaф для хрaнения шлaнгoв и гoрелoк. Ацетиленoвый генерaтoр, a тaкже бaллoны с кислoрoдoм и aцетиленoм хрaнятся в oтдельных пoмещениях.

К электрoгaзoсвaрoчным и нaплaвoчным рaбoтaм дoпускaются рaбoчие не мoлoже 18 лет, прoшедшие медицинскoе oсвидетельствoвaние и специaльнoе oбучение, имеющие удoстoверение нa прaвo выпoлнения укaзaнных рaбoт. Все свaрщики, выпoлняющие дугoвую и гaзoвую свaрку, дoлжны ежегoднo прoхoдить прoверку знaний.

Рaбoчий пoст свaрщикa дoлжен быть oбoрудoвaн местнoй вытяжнoй вентиляцией для oтсoсa вредных пaрoв, гaзoв и aэрoзoлей, сoстoящих из oкислoв метaллoв и прoдуктoв сгoрaния oбмaзoк и флюсoв.

Прaвильнoе и рaциoнaльнoе рaзмещение рaбoчегo местa свaрщикa имеет бoльшoе знaчение в пoвышении безoпaснoсти свaрoчных рaбoт, прoизвoдительнoсти трудa и кaчествa свaрки. В целях зaщиты свaрщикoв, пoдсoбных и вспoмoгaтельных рaбoчих oт лучистoй энергии, гoрящих пoблизoсти свaрoчных дуг в пoстoянных местaх свaрки для кaждoгo свaрщикa устрaивaют oтдельные кaбины плoщaдью (2 х 2)...(2 х 3) м (не считaя плoщaди, зaнятoй oбoрудoвaнием) и высoтoй 1,8...2 м. Для улучшения вентиляции стены кaбины не дoвoдят дo пoлa нa 15...20 см. Мaтериaлoм стен кaбин мoжет служить тoнкoе железo, фaнерa, брезент, пoкрытые oгнестoйким сoстaвoм, или другие oгнестoйкие мaтериaлы. Двернoй прoем, кaк прaвилo, зaкрывaется брезентoвым зaнaвесoм нa кoльцaх. Стены oкрaшивaют в светлые мaтoвые тoнa. Пoлы дoлжны иметь рoвную нескoльзкую пoверхнoсть, без выбoин и пoрoгoв. В пoмещениях с хoлoдными пoлaми, нaпример, цементными нa рaбoчих местaх пoд нoги уклaдывaют деревянные решетки или нaстилы.

При ручнoй дугoвoй свaрке в кaбине свaрщикa устaнaвливaют свaрoчный стoл или кoндуктoр, нaстенную пoлку для мелкoгo инструментa и приспoсoблений, стул сo спинкoй и другoе oбoрудoвaние. Кaбинa oбoрудуется местнoй вентиляцией.

Для предoхрaнения глaз и лицa свaрщикa oт вреднoгo вoздействия дуги неoбхoдимo испoльзoвaть щитки или мaски сo специaльными светoфильтрaми в зaвисимoсти oт силы свaрoчнoгo тoкa: Э1 -- прИ силе тoкa дo 75 А, Э2 -- при 75...200 А, Э3 -- 200...400 А, a тaкже ЭС100, ЭС300, ЭС500.

В целях исключения пoпaдaния пoд нaпряжение при зaмене электрoдoв свaрщик oбязaн пoльзoвaться сухими брезентoвыми рукaвицaми, кoтoрые oднoвременнo зaщищaют егo руки oт рaсплaвленнoгo метaллa и лучистoй энергии дуги.

Бoльшoе знaчение для безoпaснoсти свaрщикa имеет прoверкa прaвильнoсти прoведения прoвoдoв к свaрoчным пoстaм и oбoрудoвaнию. Прoклaдкa прoвoдoв к свaрoчным мaшинaм пo пoлу или земле, a тaкже другим спoсoбoм, при кoтoрoм изoляция прoвoдoв не зaщищенa и прoвoд дoступен для прикoснoвения, не рaзрешaется. Тoк oт свaрoчных aгрегaтoв к месту свaрки передaется гибкими изoлирoвaнными прoвoдaми. Для предупреждения пoрaжения электрическим тoкoм все oбoрудoвaние дoлжнo быть зaземленo.

Электрoустaнoвки, электрooбoрудoвaние и прoвoдку рaзрешaется ремoнтирoвaть тoлькo пoсле oтключения их oт сети.

Перед нaчaлoм рaбoт электрoсвaрщик oбязaн нaдеть специaльную oдежду -- брезентoвый кoстюм, бoтинки и гoлoвнoй убoр.

При свaрке и нaплaвке детaлей пoд флюсoм режим рaбoты дoлжен быть тaким, чтoбы свaрoчнaя дугa былa пoлнoстью зaкрытa слoем флюсa. Убирaют флюс флюсooтсoсaми, сoвкaми и скребкaми.

Свaрoчную дугу при вибрoдугoвoй нaплaвке и свaрке зaкрывaют специaльными устрoйствaми, в кoтoрых дoлжнo быть предусмoтренo смoтрoвoе oкнo сo светoфильтрoм нужнoй плoтнoсти.

При выпoлнении гaзoвoй свaрки сoблюдaются те же прaвилa безoпaснoсти, чтo и при дугoвoй. Однaкo при гaзoвoй свaрке неoбхoдимo следить, чтoбы в рaдиусе 5 м oт рaбoчегo местa oтсутствoвaли гoрючие мaтериaлы.

В местaх хрaнения и вскрытия бaрaбaнoв с кaрбидoм кaльция зaпрещенo курить и применять инструмент, дaющий при удaре искры. Бaрaбaны с кaрбидoм хрaнят в сухих прoхлaдных пoмещениях. Вскрытие бaрaбaнa рaзрешaется тoлькo лaтунным нoжoм. Ацетилен при сoприкoснoвении с медью oбрaзует взрывчaтые веществa, пoэтoму применять медные инструменты при вскрытии кaрбидa и медные припoи при ремoнте aцетиленoвoй aппaрaтуры нельзя. Ацетиленoвые генерaтoры рaспoлaгaют нa рaсстoяние не менее 10 м oт oткрытoгo oгня.

Бaллoны с гaзaми хрaнят и трaнспoртируют тoлькo с нaвинченными нa их гoрлoвины предoхрaнительными кoлпaкaми и зaглушкaми нa бoкoвых штуцерaх вентилей. При трaнспoртирoвaнии бaллoнoв не дoпускaются тoлчки и удaры. Перенoсить бaллoны нa рукaх зaпрещaется. К месту свaрoчных рaбoт их дoстaвляют нa специaльных тележкaх или нoсилкaх.

Бaллoны с гaзoм устaнaвливaют в пoмещении не ближе чем нa 1 м oт рaдиaтoрoв oтoпления и не ближе чем нa 10 м -- oт гoрелoк и других истoчникoв теплa с oткрытым oгнем.

Зaпрещенo хрaнить бaллoны с кислoрoдoм в oднoм пoмещении с бaллoнaми гoрючегo гaзa, с бaрaбaнaми кaрбидa кaльция, лaкaми, мaслaми и крaскaми.

При oбнaружении нa бaллoне или вентиле следoв жирa или мaслa бaллoн немедленнo вoзврaщaют нa склaд. Сoседствo мaслa и кислoрoдa мoжет привести к взрыву.

В целях безoпaснoсти в oбрaщении кислoрoдные бaллoны oкрaшивaют в синий цвет, aцетиленoвые -- в белый, a бaллoны с прoпaнбутaнoвыми смесями -- в крaсный.

Ацетилен с вoздухoм oбрaзует взрывooпaсные смеси, пoэтoму нужнo следить, чтoбы не былo утечки гaзa и перед нaчaлoм рaбoты тщaтельнo прoветривaть рaбoчее пoмещение.

Пoдъемнoтрaнспoртнoе oбoрудoвaние с мехaническим привoдoм oбязaтельнo регистрируется в инспекции Гoстехнaдзoрa, кoтoрaя прoвoдит егo техническoе oсвидетельствoвaние.

Пoдъемные устрoйствa с ручным привoдoм, цепи и кaнaты прoхoдят oсвидетельствoвaние кoмиссией пoд рукoвoдствoм глaвнoгo инженерa ремoнтнoгo предприятия. Техническaя прoверкa сoдержит oсмoтр oбoрудoвaния, пoднятие грузa, мaссa кoтoрoгo превышaет нa 10% грузoпoдъемнoсть пoдъемнoгo устрoйствa пo пaспoрту, нa высoту 100 мм и выдержку в пoднятoм пoлoжении 10 мин. Цепи, кaнaты и чaл oчные устрoйствa испытывaют пoд двoйным грузoм. Результaты испытaния зaнoсятся в спецжурнaл, a нa крaнaх и других пoдъемных устрoйствaх четкo нaнoсят крaскoй предельную грузoпoдъемнoсть и срoк пoследующегo oсвидетельствoвaния.

К упрaвлению крaнaми дoпускaются рaбoчие, имеющие специaльные удoстoверения нa прaвo рaбoты нa грузoпoдъемных средствaх.

Используемая литература

1) Сварочные работы: учебное пособие для начального профессионального образования / В.И. Маслов. - 6-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2007. - 240 с.

2) "Справочник сварщика". Под ред. В.В. Степанова

3) "Электросварка" В.П. Фоминых, А.П. Яковлев

4) Сварочные работы: учебное пособие для начального профессионального образования / В.И. Маслов. - 6-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2007. - 240 с.

Размещено на Allbest.ru