§ 90. Наплавка твердых сплавов

Материалы для наплавки. Наплавкой называют процесс наплавления на поверхности изделия слоя металла для изменения размеров или придания специальных свойств (твердости, антикоррозионности, износоустойчивости и т. д.). Наплавка может выполняться металлическими штучными электродами, стальной наплавочной проволокой (лентой) и твердыми сплавами.
Твердыми сплавами называют сплавы карбидо- и боридообразующих металлов - хрома, марганца, титана, вольфрама и других с углеродом, бором, железом, кобальтом, никелем и пр. Они могут быть литыми и порошковыми.
К литым твердым сплавам относится прутковый сормайт, поставляемый в виде стержней диаметром 6-7 мм и длиной 400-450 мм, содержащий 25-31% хрома, 3-5% никеля, 2,5-3,3% углерода, 2,8-3,5% кремния, до 1,5% марганца, до 0,07% серый 0,08% фосфора, остальное - железо, а также другие сплавы. Литые твердые сплавы применяют для наплавки штампов, измерительного инструмента, деталей станков и механизмов, работающих в условиях интенсивного износа. Наплавку ведут ацетилено-кислородным пламенем, угольным электродом, а также вольфрамовым электродом в среде аргона.
К порошкообразным твердым сплавам относятся сталинит и сормайт. Порошкообразный сталинит содержит 24-26% хрома, 6-8,5% марганца, 7-10% углерода, до 3% кремния, до 0,5% серы и фосфора, остальное - железо.
Металлические электроды для дуговой наплавки изготовляют по ГОСТ 10051-75, согласно которому электроды классифицируются в зависимости от химического состава и твердости наплавленного металла.
В настоящее время в промышленности используется большое количество различных видов наплавки.
Ручная дуговая наплавка. Наплавка выполняется металлическими плавящимися одиночными электродами, пучком электродов, лежачими пластинчатыми электродами, трубчатыми электродами, дугой прямого и косвенного действия и трехфазной дугой.
Наплавку электродами можно выполнять во всех пространственных положениях. Она выполняется последовательным наложением валиков, наплавляемых при расплавлении электрода, на поверхность изделия. Наплавляемая поверхность при этом должна быть чистой (зачищена до металлического блеска). Поверхность каждого наложенного валика и место для следующего валика также тщательно зачищают от шлака, окалины и брызг.
Для получения сплошного монолитного слоя наплавленного металла каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий на 1/3-1/2 своей ширины.
Толщина однослойной наплавки составляет 3-6 мм. Если необходимо наплавить слой толщиной более 6 мм, то перпендикулярно первому наплавляют второй слой валиков. При этом первый слой валиков должен быть тщательно очищен от брызг, окалины, шлаковых включений и других загрязнений.
Дуговая наплавка под флюсом по способу выполнения может быть автоматической или механизированной, а по количеству применяемых проволок - одноэлектродной и многоэлектродной. Применяемые для наплавки под флюсом наплавочные проволоки по конструкции разделяют на сплошные и порошковые, а по форме - на круглые и ленточные.
Дуговая наплавка в защитных газах вольфрамовым (неплавящимся) и проволочным металлическим (плавящимся) электродом выполняется в аргоне, азота, водороде и углекислом газе. Производительность труда при наплавке оценивают массой или площадью (размерами) наплавленного металла.
Вибродуговая наплавка. Эта наплавка является разновидностью электрической дуговой наплавки металлическим электродом и выполняется вибрацией электрода, амплитуда вибрации находится в пределах от 0,75 до 1,0 диаметра электродной проволоки.
Электрошлаковая наплавка. Отличительной особенностью этого способа наплавки является высокая производительность, при которой могут быть достигнуты не только десятки, но и сотни килограммов наплавленного металла в час. Наплавка выполняется с принудительным формированием металла за один проход, электроды применяются практически любого сечения: прутки, пластины и т. п. Глубину проплавления основного металла можно регулировать в широких пределах.
Наплавка открытой дугой. Для этой цели применяют порошковую проволоку с внутренней защитой, которая позволяет расширить область применения механизированной износостойкой наплавки. При наплавке этой проволокой применение флюса или защитного газа не требуется, поэтому способ отличается простотой и маневренностью и создает возможность восстановления деталей сложной формы, глубоких внутренних поверхностей, деталей малых диаметров и пр. Расход проволоки составляет 1,15-1,35 кг на 1 кг наплавленного металла. Производительность при механизированной наплавке повышается в 2-3 раза по сравнению с наплавкой штучными электродами.
Плазменная наплавка. При плазменной наплавке источником теплоты является высокотемпературная сжатая дуга, получаемая в специальных горелках. Большое применение получили плазменные горелки с дугой прямого действия, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом и наплавляемым изделием. Иногда применяют горелки комбинированного типа, в которых от одного электрода одновременно горят две дуги - прямого и косвенного действия.
Присадочным материалом при этом способе наплавки служит проволока, лента, порошок и пр. Практический интерес представляет прежде всего наплавка с присадкой мелкозернистого порошка. В этом случае применяется плазменная горелка комбинированного типа. Порошок с помощью транспортирующего газа подается из питателя в горелку и там вдувается в дугу. За время пребывания в дуге большая часть порошка успевает расплавиться, так что на наплавляемую поверхность попадают уже капельки жидкого присадочного материала.
Технология наплавки. Перед наплавкой устанавливают высоту наплавочного слоя, поверхность, подлежащая наплавке, должна быть очищена от грязи, ржавчины, окалины, масла и влаги. При наложения первого слоя наплавки стремятся каждый предыдущий валик перекрывать на 25-30% его ширины, сохраняя при этом постоянство его высоты. При необходимости увеличить высоту наплавочного валика производят наплавку следующего валика, очистив наплавленный слой от неметаллических включений и шлака, образованных при наложении предыдущего слоя.
В зависимости от марки металла наплавка может выполняться без подогрева изделия и с предварительным подогревом.
Основными требованиями, предъявляемыми к качеству наплавки, являются: надежное сплавление основного металла с наплавленным, отсутствие дефектов в наплавленном металле, идентичность свойств наплавленного и основного металла.
Надежное сплавление наплавки с основным металлом обеспечивается подбором силы тока, что для наплавочных установок с постоянной скоростью подачи электрода соответствует подбору скорости подачи проволоки или ленты.


1. Для каких целей используют наплавку?
2. Какие способы наплавки вам известны?
3. Где применяется наплавка?