Главная / Другое / Материалы срезовой самостоятельной работы по Дисциплине «Материаловедение» на тему: " Наплавка"

Материалы срезовой самостоятельной работы по Дисциплине «Материаловедение» на тему: " Наплавка"

Тем, кто эксплуатирует различные механизмы, приходится иногда сталкиваться с необходимостью наплавить металл в том или ином месте детали. Разбитое крепежное отверстие, истертая в процессе эксплуатации поверхность, выкрошенная кромка металлорежущего инструмента, изношенная втулка подшипника. Во всех этих случаях можно обойтись без замены детали, восстановив ее способом наплавки металла на изношенную часть. Наплавка на деталь металла позволяет не только восстановить первоначальные свойства изделия, но и придать ему совершенно новые ценные качества. В частности, наплавив на основание из низкоуглеродистой стали слой твердосплавного металла, можно получить износостойкий рабочий орган или режущий инструмент.

hello_html_2f1e80a4.jpg
Наплавленные кулачки

Наплавкой называется процесс нанесения одного расплавленного металла (называемого присадочным) на поверхность другого (называемого основным). При этом основной металл также расплавляется на небольшую глубину для образования гомогенного соединения. Цель наплавки может быть различной: восстановление утраченной геометрии детали или придание ей новой формы, образование поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами (такими как повышенная твердость, износостойкость, антифрикционность, коррозионная стойкость, жаростойкость и пр.), упрочнение наплавкой.

Наплавку можно производить на любые поверхности - плоские, конические, цилиндрические, сферические. В больших пределах может меняться и ее толщина - от нескольких долей миллиметра до сантиметра и более.

Основные принципы наплавки

В основных своих моментах технология наплавки сходна с технологией сварки. Перед ней стоят те же задачи, что и перед сваркой - защита наплавляемого металла от газов, содержащихся в воздухе, получение плотного, без пор, трещин и посторонних включений металла шва.Поэтому важно ознакомиться с общей статьей про сварку, со статьями про сварку соответствующих металлов (сварка меди, сварка чугуна,сварка алюминия, сварка нержавейки) и про покрытия электродов, иначе не будет понимания, например, зачем прокаливать электроды перед наплавкой и какие будут последствия если её не сделать, или почему важна полярность подключения электрода. При наплавке следует соблюдать основные принципы, заключающиеся в ряде требований:

  • Необходимо стремиться к минимальному проплавлению основного металла. Это достигается путем наклона электрода в сторону, обратную ходу наплавки.

  • Должно быть как можно меньшее перемешивание наплавленного металла с основным.

  • Нужно стараться достичь минимальных остаточных напряжений и деформаций в детали. Это требование во многом обеспечивается соблюдением двух предшествующих.

  • Необходимо снижать до приемлемых значений припуски на последующую обработку детали. Говоря другими словами, нужно наплавлять металла ровно столько, сколько необходимо, и не больше.

Применяются различные способы наплавки металла - электродуговая, газовая, электрошлаковая, индукционная, плазменная, импульсно-дуговая, вибродуговая, порошковая наплавки. Наибольшее распространение получила дуговая наплавка.

Материалы для наплавки существуют в различных формах. Это могут быть присадочные прутки, порошкообразные смеси, наплавочные покрытые электроды, порошковая и цельностержневая проволока. В электродуговой наплавке применяются в основном покрытые электроды, присадочные прутки и проволока.

Наплавка покрытыми электродами

Наплавка покрытыми наплавочными электродами относится к основным способам, применяемым как в промышленности, так и в быту, в силу ее простоты, удобства, отсутствия необходимости в специальном оборудовании. Выпускается большое количество марок электродов, создающих наплавочный слой с различными характеристиками, обеспечивающими требуемые качества изделий для работы в тех или иных условиях.

Наплавка требует определенных навыков в работе. Надо при минимальном токе и напряжении, чтобы не увеличивать долю основного металла в наплавленном, оплавить оба компонента. Состав металла будет определять тип электрода, а толщину и форму - диаметр электрода. Напряжение дуги определяет форму наплавленного валика, при его повышении увеличивается ширина и уменьшается высота валика, возрастает длина дуги и окисляемость легирующих примесей, особенно углерода. В связи с этим стремятся к минимальному напряжению, которое должно согласовываться с током дуги.

Наплавка деталей из стали осуществляется, как правило, постоянным током обратной полярности (на электроде "плюс") в нижнем положении.

hello_html_m6d0facbf.jpg
Прямая (слева) и обратная (справа) полярности подключения электрода

Детали из низкоуглеродистых и низколегированных сталей наплавляют обычно без предварительно нагрева. Но нередко требуется предварительный подогрев и последующая термообработка с целью снятия внутренних напряжений. Более детальные требования к наплавке сообщаются в документации на применяемые наплавочные электроды. Например, для электрода ОЗИ-3 приводятся следующие технологические особенности: "Наплавку производят в один-четыре слоя с предварительным подогревом до температуры 300-600°С. После наплавки рекомендуется медленное охлаждение. Возможна наплавка ванным способом на повышенных режимах. Прокалка перед наплавкой: 350°С, 1 ч."

Поверхность детали перед наплавкой очищается от масла, ржавчины и других загрязнений.

Применяются различные схемы расположения наплавочных швов. В случае плоских поверхностей различают два основных вида наплавки - использование узких валиков с перекрытием друг друга на 0,3-0,4 их ширины, и широких, полученных увеличенными поперечными движениями электрода относительно направления прохода.

hello_html_484ae934.jpg
Наплавка металла узкими валиками

hello_html_m7e93ccdc.jpg
Наплавка металла широкими поперечными движениями электрода

Другой способ - укладка узких валиков на некотором расстоянии один от другого. При этом шлак удаляют после наложения нескольких валиков. После этого валики наплавляются и в промежутках.

Во избежание коробления деталей, наплавление рекомендуется проводить отдельными участками, "вразброс", а укладку каждого последующего валика начинать с противоположной стороны по отношению к предыдущему.

Наплавка цилиндрической поверхности выполняется тремя способами - валиками вдоль образующей цилиндра, валиками по замкнутым окружностям и по винтовой линии. Последний вариант (по винтовой линии) является особенно удобным в случае механизированной наплавки, при которой детали в процессе наплавки придается равномерное вращение.

hello_html_749adc13.jpg
Наплавка металла на цилиндр

hello_html_5a46685.jpg
Цилиндр с наплавленным металлом

Для восстановления и повышения срока службы режущего, штампового и измерительного инструмента, а также деталей механизмов, работающих при интенсивном износе, применяется наплавка рабочих поверхностей твердыми сплавами, представляющими собой соединения таких металлов, как титан, вольфрам, тантал, марганец, хром и других с бором, углеродом, кобальтом, железом, никелем и пр.

При изготовлении новых инструментов и деталей с твердосплавной наплавкой, в качестве заготовок (оснований) применяются детали из углеродистых или легированных сталей. В случае ремонта деталей с большим износом, перед наплавкой твердыми сплавами делают предварительную наплавку электродами из малоуглеродистой стали.

Для получения более качественной наплавки, предупреждения образования трещин и снижения напряжений, во многих случаях целесообразен подогрев заготовок до температуры 300°C и выше.

Наплавка металлорежущего инструмента и штампов. Металлорежущие инструменты и штампы, работающие при холодной и горячей штамповке, наплавляют электродами ОЗИ-3, ОЗИ-5, ОЗИ-6, ЦС-1, ЦИ-1М и прочие марки. Металл, наплавленный этими электродами, обладает высокой сопротивляемостью к истиранию и смятию при больших удельных нагрузках и высоких температурах - до 650-850°C. Твердость наплавленного слоя без термообработки составляет от 52 HRC (ОЗИ-5) до 61 HRC (ОЗИ-3). Наплавляется 1-3 слоя общей толщиной 2-6 мм. Деталь перед наплавкой подогревают до температуры 300-700°С (в зависимости от марки электрода).

hello_html_m28948227.jpg
Наплавка ножей

Наплавка деталей, работающих на истирание без ударных нагрузок. Если требуется получить наплавленный металл особо высокой твердости, можно использовать электроды для наплавки Т-590 и Т-620. Они специально предназначены для покрытия деталей, работающих на интенсивное истирание. Их стержень изготовлен из малоуглеродистой стали, зато в покрытия входят феррохром, ферротитан, ферробор, карбид бора и графит. Благодаря этим материалам твердость наплавленного металла может достигать 62-64 единиц по HRC.

Из-за того, что наплавленный металл обладает хрупкостью и склонностью к образованию трещин, изделия, наплавленные электродами Т-590 и Т-620, не предназначены для эксплуатации в условиях значительных ударных нагрузок. Наплавка твердосплавного металла производится в один-два слоя. Если требуется наплавлять большую толщину, нижние слои наплавляются электродами из малоуглеродистой стали и лишь заключительные - твердосплавными.

Наплавка деталей, работающих на истирание с ударными нагрузками. Детали из марганцовистых сталей (110Г13Л и подобные ей), работающие в условиях интенсивного поверхностного износа и высоких ударных нагрузок (в частности, рабочие органы строительного и землеройного оборудования), наплавляют электродами ОМГ-Н, ЦНИИН-4, ОЗН-7М, ОЗН-400М, ОЗН-300М и прочие марки. При их использовании твердость наплавляемого металла во втором слое получается 45-65 HRC при высоких значениях вязкости.

hello_html_m5465995.jpg
Наплавка деталей (молотков) мельницы

hello_html_3cf90390.jpg
Наплавка шнека

Наплавка нержавеющих сталей. Для наплавки деталей из нержавеющих сталей применяются электроды ЦН-6Л, ЦН-12М-67 и прочие марки. Стержень этих электродов изготовлен из нержавеющей высоколегированной проволоки. Кроме высокой коррозионной стойкости, наплавленный металл имеет еще и устойчивость к задиранию, что позволяет использовать эти электроды для наплавки уплотнительных поверхностей в арматурных изделиях.

При использовании некоторых электродов для наплавки нержавеющих сталей, рекомендуется производить предварительный и сопутствующий подогрев детали до температуры 300-600°С и осуществлять после наплавки термообработку.

Наплавка меди и ее сплавов. Наплавка меди и ее сплавов (бронз) может осуществляться не только на медное или бронзовое основание, но также на сталь и чугун. В этом случае создаются биметаллические изделия, имеющие необходимые эксплуатационные качества (высокую стойкость против коррозии, низкий коэффициент трения и прочие ценные свойства, присущие меди и ее сплавам) и обладающие при этом гораздо более низкой стоимостью в сравнении с деталями, изготовленными полностью из меди или ее сплавов.

Алюминиевые бронзы, в частности, обладающие высокими антифрикционными свойствами, очень хорошо работают в узлах трения, поэтому их наплавляют на червячные колеса, сухари и другие детали, работающие в условиях трения.

Наплавка деталей из технически чистой меди может производиться электродами "Комсомолец-100" или присадочными прутками из меди или ее сплавов. При наплавке меди на медь применяют предварительный подогрев до температуры 300-500°С.

Наплавленный слой желательно подвергать проковке, при температуре меди выше 500°С.

Если требуется наплавка бронзой, можно использовать электроды ОЗБ-2М, содержащие помимо, составляющей основу, меди также олово, марганец, никель и железо. Изделия, наплавленные электродами ОЗБ-2М, имеют высокую поверхностную износостойкость.

Наплавка меди и ее сплавов производится постоянным током обратной полярности в нижнем положении.

Наплавка в среде защитных газов

Наряду с наплавкой покрытыми электродами, в домашних условиях можно осуществлять и наплавку в среде защитных газов - методом MIG/MAG (с автоматизированной подачей проволоки) или TIG (вольфрамовым электродом) с присадочными прутками. Для защиты можно применять различные газы: аргон, углекислый газ, гелий, азот - в зависимости от того, какой наплавляется металл.

При восстановлении наплавкой деталей из углеродистых сталей можно использовать более дешевый углекислый газ. Учитывая тот факт, что CO2 окисляет расплавленный металл, наплавочная проволока в этом случае должна иметь раскислители (марганец, кремний и пр.).

Наплавку меди и ее сплавов можно производить в азоте, который нейтрален по отношению к меди.

Высоколегированные стали, сплавы на магниевой и алюминиевой основе наплавляются в аргоне, гелии или их смеси.

Наплавку неплавящимся вольфрамовым электродом осуществляют в аргоне и гелии. Вообще, инертные газы, особенно, аргон, являются универсальными, подходящими для сварки и наплавки практически любого металла.

В качестве материалов для наплавки полуавтоматами углеродистых и низколегированных сталей применяются сварочные проволоки сплошного сечения (Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС), и специальные наплавочные (Нп-40, Нп-50, Нп-30ХГСА). Для наплавки нержавейки применяют проволоку из нержавеющей стали. Может осуществляться наплавка и порошковой проволокой, позволяющей получить наплавленный слой с особыми свойствами.

При восстановлении деталей наплавкой методом MIG/MAG применяют как и в случае MMA постоянный ток обратной полярности, обеспечивающий меньшее проплавление основного металла. При использовании вольфрамового электрода (метод TIG) используют прямую полярность, исключающую оплавление вольфрамового электрода. Наплавку нужно стараться вести как можно более короткой дугой - во избежание разбрызгивания металла.


Материалы срезовой самостоятельной работы по Дисциплине «Материаловедение» на тему: " Наплавка"
  • Другое
Описание:

аааааааааыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыыттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттеееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееееввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввисмммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммммчччччьииииииииииииииииииииииииииииииииииииилльььььььььььььььььььььььььььььььььььдддддддддддддддддддддддддддддддддддгрпииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииигнннннннннннннннннннннннннннннигнгншдддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддддднмммммммммсчччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччч

Автор Гаврина Анастасия юрьевна
Дата добавления 16.03.2015
Раздел Другое
Подраздел Планирования
Просмотров 610
Номер материала 58184
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓