Группа 3-17 «Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)»

ПМ.05 Газовая сварка (наплавка)

МДК 05.01 Техника и технология газовой сварки (наплавки)

Тема раздела: Техника итехнология сваркиуглеродистых, легированных сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов

Урок  № 30, № 31

Тема урока: Общие сведения о наплавке: назначение, сущность наплавки, способы газовой наплавки преимущества и недостатки. Наплавка сталей, чугуна, цветных металлов.

При газовой наплавке (ГН) в качестве источника теплоты для получения наплавленного слоя металла используется газовое пламя. Газовым пламенем специальных горелок можно производить наплавку, напыление покрытий, а также их оплавление. Газовое пламя получают при сжигании газообразных продуктов в кислороде. В качестве горючего газа чаще всего применяют ацетилен, максимальная температура пламени которого составляет 3150 ^оС. Используют для этих целей также пропан-бутан.

При наплавке, в отличие от сварки, желательна малая глубина проплавления основного металла, поэтому наплавку выполняют способом скоростной сварки (способом Линда). При сварке (наплавке) таким способом используют горелку с соплом большого диаметра, нагревая основной металл науглероживающим пламенем. При сварке с использованием горючей смеси, обогащенной ацетиленом, на поверхности металла оседают частицы восстановленного углерода, образуя тонкий науглероженный слой толщиной ~0,02 мм. Вследствие снижения точки плавления металла науглероженного слоя происходит расплавление только в тонком поверхностном слое. Возникновение этого явления, называемого "запотеванием", свидетельствует о готовности основного металла к газовой наплавке. "Запотевание" основного металла в сочетании с применением присадочного материала создает особо благоприятное условие для газовой наплавки с незначительным проплавлением основного металла. Появление "запотевания" позволяет также определить момент нагрева до температуры наплавки и точнее выбрать время подачи наплавочного материала. Вместе с тем науглероживание поверхности при наплавке этим способом вызывает повышение содержания углерода в наплавленном металле, что оказывает неблагоприятное влияние на его механические свойства и коррозионную стойкость. В связи с этим в настоящее время рассмотренный способ применяют только при наплавке высокохромистого сплава на основе железа и других высокоуглеродистых наплавочных материалов, тогда как при нанесении покрытий из коррозионностойкой стали, для которой науглероживание нежелательно, применяют способы дуговой наплавки плавящимся и вольфрамовым электродами в среде инертного газа.

Способы газопламенной наплавки с использованием наплавочных материалов в виде прутков, стержней и проволоки являются в известной мере традиционными. Они давно применяются в промышленности и по технике исполнения мало отличаются от электродуговых методов. Наряду с этими способами получил значительное развитие способ газопорошковой наплавки.

Газопорошковая наплавка позволяет упрочнять детали сложной конфигурации слоем минимальной толщины (0,1 – 0,3 мм) без разбавления основным металлом, так как зона перехода при этом составляет всего 100 – 120 мкм. Для наплавки используют специальные горелки (рис.8.7).

Рис. 8.7. Горелка для газопорошковой наплавки Рис. 8.8. Схема плазменной наплавки с двумя

присадочными проволоками

Наплавочный материал в виде порошкового сплава подается из бункера под действием силы тяжести и инжектирующего действия кислородной струи через газокислородное пламя в место наплавки. В результате нагрева пламенем частицы порошка достигают поверхности детали в высокопластичном или расплавленном состоянии и после затвердевания образуют слой наплавленного металла, используемый для восстановления и упрочнения деталей машин.

Наплавку ведут гранулированным самофлюсующимся порошком системы хром - бор - никель. Расход порошка составляет до 2,7 кг/ч. Рекомендуемые размеры частиц порошка 40 – 100 мкм.

Газопорошковую наплавку используют в основном при ремонтных работах для восстановления и упрочнения автотракторных деталей, штампов и матриц, головок рельсов в железнодорожном транспорте и других деталей.

Основные достоинства способа: малое проплавление основного металла; универсальность и гибкость технологии; возможность наплавки слоев малой толщины.

Основные недостатки способа: низкая производительность процесса; малый коэффициент использования наплавочных материалов (60 – 80 %); нестабильность качества наплавленного слоя.

Газопламенную наплавку цветных металлов применяют преимущественно для латуней. Медь и бронзу целесообразней наплавлять с применением электрических способов нагрева. Латунь наплавляется на детали для создания уплотнительных поверхностей в запорной арматуре. При наплавке латуней на черные металлы, как правило, требуется применение флюсов. Наилучших результатов при газопламенной наплавке латуни на сталь и чугун достигают при использовании газообразного флюса БМ-1. Обычно наплавка выполняется левым способом в нижнем положении. Для уменьшения испарения цинка при газопламенной наплавке латуни используют науглероживающее пламя. В качестве горючего газа применяют ацетилен, пропан-бутан и природные газы. В качестве наплавочного материала применяют все марки латуней, в которых содержание свинца не превышает 0,1%.

Поверхности наплавляемых деталей перед наплавкой зачищают до металлического блеска. Присадочный металл также очищается от загрязнений и оксидов. При наплавке на крупногабаритные Детали их подогревают до температуры 500°С. Мощность сварочного пламени и диаметр присадочного прутка выбирают в зависимости от толщины наплавляемого слоя.

Толщина наплавки, мм	Диаметр присадочного прутика, мм	Мощность ацетиленового пламени, м3/ч
3-4	4-6	400-700
5-6	8-10	600-1100
6-9	10-12	1050-1750

Газопламенная наплавка бывает как однослойная, так и многослойная. При наложении последующих слоев оплавляется предыдущий слой на глубину около 30% его толщины. Флюс вводят в наплавочную ванну вручную. Поверхность металла перед нанесением флюса нагревают до температуры 900-950°С. После нанесения флюса наплавляют первый слой толщиной. 0,3-0,5 мм. Техника газопламенной наплавки латуни на сталь и чугун в основном одинакова. При наплавке чугуна необходимо учитывать, что при нагреве его до температуры 900-950°С на его поверхности происходит выгорание графита, продукты сгорания которого затрудняют смачивание. Поэтому графит вначале выжигают с поверхности наплавки окислительным пламенем горелки. Затем наплавляемая поверхность тщательно зачищается металлической щеткой. При наплавке чугуна латунью возможно также его отбеливание. Газопламенную наплавку чугуна латунью с применением порошковых флюсов применяют в ограниченных случаях. При газофлюсовой наплавке чугуна и стали деталь нагревают горелкой до температуры около 700°С, до 500°С нагревают без подачи флюса в пламя горелки, далее только с флюсом. Схема газофлюсовой наплавки представлена на рисунке 1.

1 - основной металл, 2 - слой полуды, 3 - жидкая ванна, 4 - пленка флюса, 5 - наплавленный валик

Рисунок 1 - Схема газофлюсовой наплавки

Наплавляемую поверхность располагают под углом 0-10° к горизонтали. Наплавку выполняют левым способом снизу вверх. Угол наклона мундштука горелки к горизонтали 30-60°, угол между мундштуком горелки и прутком 90-110°. Конец прутка погружается в ванну жидкого металла. При нормальном процессе наплавки испарение цинка отсутствует, наплавляемый валик ложится компактно; часть ванны, не подвергающаяся воздействию пламени, закрыта сплошной пленкой шлака. Поверхность наплавленного металла должна быть гладкой и покрыта сплошной коркой шлаков. При наплавке последующих слоев наплавку осуществляют по той же схеме, только может быть увеличен угол наклона между мундштуком и основным металлом. Так как наплавка с применением газообразного флюса ведется при низких температурах, то графит при наплавке чугуна не выгорает. Очистка и проковка предыдущих слоев при наплавке последующих не требуется.

Контрольные вопросы:

1. Сущность газовой наплавки.

2. Способы газопламенной наплавки.

3. Газопорошковая наплавка.

4. Где применяют газопламенную наплавку цветных металлов?