Наплавка металла

Никелевые сплавы обладают высоким сопротивлением износу в сочетании с жаростойкостью и стойкостью к коррозии. Ими наплавляют уплотнительные поверхности арматуры для пара высоких параметров, выхлопные клапаны дизелей, плунжеры кислотных насосов, штампы для горячей штамповки и т. п.

Хромокобальтовые сплавы, называемые стеллитами, обладают высокой жаропрочностью, сопротивлением истиранию при температуре до 1000 °С. Их применяют для наплавки клапанов авиационных двигателей, матриц штампов, буровых долот, уплотнительных поверхностей паровой арматуры сверхвысоких параметров и др.

 

Таблица 1. Тип наплавленного металла

 

Тип	Содержание элементов, %										Твер-дость HRC
	С	Mn	Cr	Ni	W	V	Mo	Co	Прочие
Нелегированные или низколегированные  стали (<0,4%)	0,4	0,5-3	0-3	0,3	-	-	0-1	-	-	-	40
Нелегированные или низколегированные  стали (>0,4%)	0,4	0,5-3	0-5	0-3	-	-	0-1	-	-	-	60
Аустенитные высокомарганцевые стали	0,5-1,2	11-16	0-1	0-3	-	-	0-1	-	-	-	50
Аустенитные хромоникелевые стали	0,3	1-8	13-30	5-25	-	-	-	-	0-1 Ti	0-1,5 Nb	40
Хромистые стали	0,2-2	0,3-1,5	5-30	0-5	0-1,5	0-0,5	0-1	-	-	-	45
Высокохромистые специальные чугуны	1.5-5	0-6	25-35	0-4	0-5	0-1	0-3	0-5	0-1,5 Ti	0-1,5 B	60
Быстрорежущие стали	0,6-1,5	0,5	4-6	-	1,5-18	0-3	0-10	0-15	-	-	62
Хромовольфрамовые теплостойкие стали	0,2-0,5	1	1-5	0-5	1-10	0,15-1,5	0-4	-	-	-	45
Кобальтовые сплавы с хромом и вольфрамом	0,7-3	0,4	25-33	0-3	3-25	-	0-3	30-70	≤6Fe	-	40
Никелевые сплавы с хромом и бором	1	-	8-18	65-85	-	-	-	1-1,5	2-5 Si	2-5 B	55
Карбидные сплавы зернистые спеченные	3	2,0	-	-	45	-	-	-	-	-	67

 

3.2 Материалы для наплавки

 

По   ГОСТ 10543-75 стальная наплавочная  проволока изготовляется диаметром от 0,3 до 8 мм. Стандартом предусмотрена углеродистая проволока 9 марок (Нп-25, Нп-30, Нп-35, Нп-40, Нп-45, Нп-50, Нп-65, Нп-80, Нп-85); легированная проволока 11 марок (Нп-40Г, Нп-50Г, Нп-65Г, Нп-30ХГСА и др.) и высоколегированная проволока 10 марок (Нп-20Х14, Нп-30Х13 и др.).

Обычно наплавка проволокой выполняется под флюсом на автоматах, шланговых полуавтоматах и электродами  с основным покрытием.

Техника наплавки предусматривает  наложение ниточных валиков с  перекрытием предыдущего валика на ¹/₃ его ширины или валиков с поперечными колебаниями электрода.

Покрытые электроды. ГОСТ 10051-75 предусматривает 44 типа электродов, обеспечивающих твердость наплавленного слоя от 20 до 66 HRC.

Некоторые типы электродов для наплавки: Э-10Г2 (электрод, среднее содержание углерода в наплавленном металле 0,10%, в наплавленном металле содержится из легирующих элементов марганец порядка 2%); Э-16Г2ХМ (электрод, среднее содержание углерода в наплавленном металле 0,16%, марганца около 2 %, хрома до 1 % и молибдена до 1 %); Э-15Х28Н10С3-М2ГТ (электрод, углерода в наплавленном металле порядка 0,15%, хрома до 28%, никеля около 10%, силициума 3%, молибдена 2%, марганца до 1 % и титана до 1 %).

Распространение получили покрытые электроды  для наплавки марок, например, ОЗН-250У (относится к типу Э-10Г2) и расшифровывается так: "опытный" завод (электродный) для наплавки, средняя твердость наплавленного металла 250 НВ, предназначены для наплавки деталей, испытывающих ударные нагрузки (оси, валы и др.). Применяются электроды ОЗН-300У, ОЗН-350У, ОЗН-400У.

Для наплавки штампов употребляют  покрытые электроды серии ОЗШ (опытного завода для штампов), например марок  ОЗШ-1 (наплавка штампов для горячей  штамповки), ОЗШ-3 или ОЗШ-4 (для холодной штамповки).

Наплавка на металлорежущий инструмент выполняется покрытыми электродами марок, например, ОЗИ-4 (опытного завода, для инструмента, модель 4), ОЗИ-5 и др. Если покрытые электроды для наплавки инструмента предложены в ЦНИИТмаше, то они названы, например, ЦИ-1М, ЦИ-2У и др.

Порошковая проволока и лента. Для полуавтоматической и автоматической наплавки под флюсом и в газе применяют порошковые проволоку и ленту, а также спеченную ленту. Порошковую проволоку для наплавки изготовляют из мягкой металлической оболочки, заполненной смесью ферросплавов, боридов и др.

Спеченную ленту на железной основе изготовляют по ГОСТ 22366 — 77 методом  порошковой металлургии путем холодной прокатки и спекания. Она обладает повышенным электросопротивлением, что  повышает производительность наплавки до 30% по сравнению с холоднокатаной лентой аналогичного состава. Обычно порошковая лента не подвергается волочению по сравнению с порошковой проволокой.

Порошковой проволокой можно наплавлять изделия открытой дугой, в защитном газе и под флюсом. Например, для  наплавки высокомарганцовистых сталей пользуются порошковой проволокой марки ПП-АН 105, для наплавки высокохромистых сталей открытой дугой — порошковой проволокой марки ПП-АН 170 и т. д. Промышленностью выпускаются порошковые ленты, например, марок ПЛ-АН 101, ПЛ-АН 111 - универсальные, предназначенные для наплавки как открытой дугой, так и под флюсом.

Спеченные ленты маркируются, например, ЛС-5Х4В3ФС (лента спеченная, дающая наплавленный металл химического состава (%): углерода — 0,5, хрома — 4, ванадия — 3, вольфрама — менее 1 и силициума — менее 1).

При дуговой наплавке порошковой проволокой применяют токи меньшей величины, чем для сварки. В этом случае глубина проплавления металла изделия  снижается и наплавляемый металл меньше перемешивается с основным, в результате чего твердость наплавленного металла возрастает.

Флюсы. Для наплавки пользуются как плавлеными флюсами (марки АН-60, ОСЦ-45, Ан-15М и др.), так и неплавлеными, керамическими флюсами. Например, наплавку проволокой Св-08 колес мостовых кранов, опорных катков, роликов, натяжных колес гусеничных тракторов ведут с флюсом АНК-18. Флюс АНК-19 применяют для наплавки рабочих поверхностей бульдозеров, скреперов и грейдеров. Керамические флюсы позволяют получать наплавленный металл повышенной износостойкости при использовании низкоуглеродистой сварочной проволоки.

Литые прутки для наплавки. Для наплавки в аргоне или газокислородным пламенем выпускают литые прутки диаметром 6 — 8 мм, длиной до 500 мм. Литые прутки также идут на изготовление покрытых электродов для ручной дуговой наплавки, например марки ГН-1 со стержнем из сплава сормайт (для ремонта и изготовления быстроизнашивающихся деталей горячих центробежных насосов, деталей засыпных аппаратов доменных печей, арматуры для нефтепродуктов); марки ЦН-2 со стержнем из стеллита марки ВЗК (для наплавки арматуры котлов высоких параметров).

Зернистые (порошкообразные) сплавы. Сталинит приготовляется перемешиванием порошков углеродистого феррохрома, ферромарганца и нефтяного кокса с чугунной стружкой. Эту смесь используют для наплавки ножей бульдозеров, козырьков ковшей экскаваторов и др. Твердость наплавки сталинитом составляет не менее 52 HRC.

Вокар — зернистая смесь измельченного  вольфрама и продукта прокалки сахара (углерода) применяется для наплавки бурового инструмента. Твердость первого слоя 50-58 HRC и второго слоя 61-63 HRC.

Сплав висхом (Всесоюзный научно-исследовательский  институт сельскохозяйственного машиностроения) составляется из феррохрома, ферромарганца, чугунной стружки и графита. Твердость наплавки 250-320 НВ

Боридная порошковая смесь БХ (50% боридов хрома и 50% железного порошка) создает твердость 68 HRC.

Карбидно-боридная порошковая смесь  КБХ (5% карбида хрома, 5% борида хрома, 60% феррохрома, 30%, железного порошка) нашла большее применение, чем  смесь БХ.

3.3 Инструменты и принадлежности сварщика

 

 

Для выполнения сварочных работ  сварщик должен иметь определенный набор инструментов и принадлежностей.

 

Электрододержатели

Основным рабочим инструментом сварщика при ручной дуговой сварке является электрододержатель, который предназначен для закрепления  электрода и подвода к нему сварочного тока. Используются пассатижные (ЭП и ЭД), рычажные (ЭР) защелочные (ЭДС и ЭУ), винтовые (ЭВ) и другие электрододержатели (рис.1).  

Согласно ГОСТ 14651-78Е, электрододержатели выпускают трех типов в зависимости от силы сварочного тока: I типа — для тока 125 А; II типа — от 125 —315 А; III типа — от 315 —500 А.

 

Рис. 1 Конструктивные схемы  электрододержателей для ручной дуговой сварки:

а – вилочные; б –  пружинные; в – зажимные; г – безогарковые; д – двухэлектродные; е – со стопорным кольцом

 

Сварочные кабели

Для подвода тока к электрододержателю и изделию от источника питания  применяют гибкие кабеля марок РГД, РГДО и РГДВ. Длина гибкого кабеля кабеля, к которому подсоединен электрододержатель, обычно равна 2—3 м, остальная его часть может заменяться кабелями марок КРПНТ и КРПСН. Применять кабель длиной более 30—40 м не рекомендуется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сварочной цепи, что отрицательно сказывается на качестве сварки. Кабель, соединяющий свариваемое изделие с источником питания, может быть жестким и менее дорогостоящим, например ПРН. Сечение сварочных кабелей выбирают в зависимости от тока дуги и допустимых нагрузок. Например, площадь сечения одножильного кабеля для сварочного тока 200 А берут 40 мм², 300 А — 70 мм², 400 A — 120 мм².

Для разъемного соединения сварочных  кабелей применяют соединительные муфты МС-2, МСБ-2, М-315, М-500 и др. (рис.2)

Неразъемно кабели соединяют  с помощью специального соединителя ССП-2, который состоит из токоподвода, покрытого изоляционным материалом, и винтов, зажимающих сварочный кабель.

К источнику питания сварочные  кабели подключают медными кабельными наконечниками или присоединительной  муфтой МС-3. Обратный кабель к заземляемому изделию присоединяется клеммами заземления типа

 

Защитные щитки и маски

Для предохранения глаз и кожи лица сварщика от вредного влияния излучения  электрической дуги и брызг расплавленного металла используют щитки и маски (рис.3), которые изготовляют из легкого токонепроводящего материала (фибры, спецфанеры).

Для защиты от вредных излучений  применяют светофильтры типа С (ГОСТ 12.4.080—79) темно-зеленого цвета. Зеленый  цвет светофильтров благоприятно действует  на органы зрения, не утомляет их и улучшает общее самочувствие сварщиков. Используют 13 классов светофильтров типа С для сварки на токах 13 – 900 А, что позволяет точнее подобрать необходимую оптическую плотность светофильтра в зависимости от сварочного тока и вида сварки и обеспечить оптимальный яркостный контраст, снизить напряжение и утомление глаз сварщика.

Размеры светофильтров 52 х 102 мм. Светофильтр вставляют в рамку щитка. Щитки комплектуются стеклом по ГОСТ 111-78 для защиты светофильтра от брызг металла и защитным оргстеклом, которое необходимо 2—3 раза в месяц заменять новым.

Сварка покрытыми электродами  при токе 100 А выполняется со светофильтром  С5, 200 A — С6 300 A — С7, 400 A - С8, 600 - 600 A - С9 и т.д.

При сварке плавящимся электродом тяжелых  металлов в инертном газе пользуются светофильтром на номер меньше, а легких металлов — на номер больше по сравнению со светофильтром для сварки покрытыми электродами.

 

Комплекты и инструмент сварщика

Промышленно выпускаются три комплекта  для электросварщика: КИ-125, КИ-315, КИ-500. В каждый комплект входят муфта соединительная М-315 или М-500, электрододержатель типа ЭД со сварочным кабелем, запасные части к электрододержателю, стекла и светофильтры для щитка или маски сварщика, зажимы контактные, шлакоотделитель, металлическая щетка.

Кроме того, для сварщиков изготовляются  наборы инструментов ЭНИ-300 и ЭНИ-300/1. В каждом таком наборе имеются: электрододержатель с запасными частями, соединительная муфта, клемма заземления, щетка-зубило, отвертка с диэлектрической ручкой, две диэлектрические ручки, плоскогубцы комбинированные, ключ гаечный разводной, клеймо сварщика, молоток, два защитных светофильтра, стекло покровное для щитка или маски сварщика, отрезок кабеля марки РГД 3 м. Набор размещается в металлическом ящике размером 415 х 290 х 80 мм.

 

Дополнительный инструмент сварщика

На рабочем сварщик должен иметь: стальную щетку для зачистки кромок изделия перед сваркой и удаления с поверхности швов остатков шлака, молоток-шлакоотделитель для удаления шлаковой корки и брызг металла (рис.4), зубило, набор шаблонов для контроля размеров швов, личное клеймо, метр, отвес, стальную линейку и угольник. Для зачистки шва и околошовной зоны используют шлифовальную машинку (КПМ-37) с набором абразивных кругов и металлических щеток. Инструменты и электроды хранятся в специальных ящиках, сумках или пеналах.

Для сушки электродов служат специальные  пеналы, подключаемые к сварочному источнику тока.

 

Одежда сварщика