Книги по строительству и ремонту

Ручная дуговая сварка

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

21.2. Технология ручной дуговой наплавки стали

Для электродуговой наплавки специальными электродами используют большое количество марок покрытых электродов различного назначения. ГОСТ 10051—75* предусматривает 44 типа таких электродов. Основными характеристиками электрода каждого типа, согласно ГОСТ, являются химический состав наплавленного металла и твердость в рабочем состоянии. Кроме того, электроды разделяются по их назначению, например наплавку изношенных деталей машин (осей и валов), работающих на смятие и интенсивные ударные нагрузки, производят электродами Э15Г5 марки ОЗН-400У. Наплавленный металл, как видно из наименования типа электрода, обеспечивает содержание в среднем 0,15% (0,12—0,18) углерода, 5% (4,1—5,2) марганца и твердость по Роквеллу (HRC) 40—44 Подвергаемые износу, смятию и интенсивным ударным нагрузкам, концы рельсов, оси, автотранспортные и другие детали наплавляют электродами Э11ГЗ марки ОЗН-300У с содержанием 0,11 % (0,08— 0,13) углерода, 3% (2,8—4) марганца и твердость по Роквеллу 28—35. Для наплавки металлорежущего инструмента применяют электроды марок ОЗИ-4, ОЗИ-5, ЦИ-1М и ЦИ-2У. Используется большое количество других марок электродов для наплавки изношенных штампов и рабочих поверхностей штампов холодной, горячей штамповки, горячей и холодной обрезки, кузнечно-прессового и режущего инструмента, ножей дорожных машин и т.д. Ручная дуговая наплавка покрытыми электродами на поверхности деталей широко распространена, так как ее можно применять при различных конфигурациях деталей и типовом сварочном оборудовании — нужны только наплавочные электроды и навыки сварщика.

Для наплавочных электродов используют специальную электродную проволоку, изготовляемую в соответствии с ГОСТ 10543—82*. Из различных марок этой проволоки изготовляют стержни и наносят на них специально подобранное покрытие. Отдельные марки электродной проволоки используют при аргонодуговой наплавке вольфрамовым электродом. Для наплавки твердых сплавов применяют литые стержни, так называемые стеллиты марок В2К, ВЗК и их заменители стеллктоподобиые сплавы сормайт-1 и сормайт-2. Стеллиты получают в индукционных печах сплавлением кобальта, вольфрама, хрома и других элементов, а сормайты плавят без вольфрама и кобальта. На полученные литые стержни наносят покрытие и используют для ручной электродуговой наплавки. Электроды марки ЦН-2 со стержнем марки ВЗК употребляют для наплавки уплотиительных и трущихся частей арматуры, работающей при температуре до 600 °С в агрессивных средах. Электроды марки ГН-1 со стержнем из сплава сормайт-1 используют для ремонта и изготовления быстроизнашивающихся деталей засыпных аппаратов доменных печей, а марки ЦС-1 с таким же стержнем—для ремонта и изготовления зубьев и ковшей экскаваторов, ножей автогрейдеров и др. Литые стержни, кроме того, используются для аргонодуговой наплавки вольфрамовым электродом.

Для уменьшения доли основного металла в наплавке применяют пониженный сварочный ток, обеспечивающий устойчивое горение дуги. При однослойной наплавке использование таких режимов уменьшает долю основного металла до 0,3—0,45. При поперечном колебании электрода эта доля может быть уменьшена до 0,25. Для дальнейшего уменьшения присутствия основного металла в наплавке ее следует вести в 2—3 слоя. В случаях, когда металл наплавки и зоны термического влияния склонны к закалке и образованию трещин, необходимо применять предварительный и сопутствующий подогрев — при наплавке твердых сплавов до температуры 300—600 °С в зависимости от состава металла. Необходимо отметить, что электродуговая ручная наплавка покрытыми электродами — трудоемкий и низкопроизводительный процесс в связи с пониженными режимами и работой вручную. Производительность такой наплавки 0,8—3 кг/ч, а при автоматической наплавке под флюсом 2—15 кг/ч и электрошлаковой— до 150 кг/ч. Однако ручную наплавку продолжают широко применять благодаря простоте и доступности процесса.

Для наплавки твердых сплавов применяют порошкообразные зернистые материалы, например сталинит, который приготовляют перемешиванием порошков ферромарганца, углеродистого феррохрома, чугунной стружки и нефтяного кокса. Этот материал используют для наплавки ножей бульдозеров, деталей ковшей экскаваторов и т.д. Твердость наплавки по Роквеллу HRC 52. Для наплавки бурильного инструмента применяют смесь вольфрама и углерояа — Вокар. В промышленности применяют и другие смеси.

Для наплавки порошкообразной смеси подготавливают плоскость наплавляемой детали, очищая ее от ржавчины, масла и грязи. Затем на подготовленную поверхность насыпают тонкий слой (0,2—0,3 мм) прокаленной буры (флюса) и на него слой порошкообразной смеси высотой 2—7 мм, который разравнивают и уплотняют гладилкой. Наплавку производят угольной или графитизированной дугой прямой полярности либо  переменным   током с осциллятором,   совершая плавные движения электрода поперек полосы на 40— 50 мм с постепенным продвижением вдоль нее (21.1). После расплавления порошка высота его уменьшается в 2—4 раза. Возможна многослойная наплавка, но общая толщина наплавленного слоя для разных смесей ограничена: например для сталинита — 5—6 мм, вокара — 3—4 мм. Рекомендуются предварительный подогрев до 500 °С и медленное охлаждение в горячем песке, закрытом асбестом.

Некоторое применение нашла аргонодуговая наплавка неплавяшимся (вольфрамовым) электродом высоколегированных сталей и сплавов. Для наплавки используют высоколегированную наплавочную проволоку и литые стержни.