Строительные машины и оборудование, справочник






Механизированные способы электродуговой сварки и наплавки


Категория:
   Ремонт тракторов и автомобилей


Механизированные способы электродуговой сварки и наплавки

Автоматическая наплавка под слоем флюса — один из прогрессивных и широко применяемых способов восстановления деталей на ремонтных предприятиях. Впервые он был разработан Киевским институтом электросварки им. Е. О. Патона.

Сущность этого способа заключается в следующем. К дуге, образующейся между электродом 6 и поверхностью вращающейся детали, через мундштук специальным устройством (автоматом) непрерывно подается электродная проволока, а из бункера слоем 50…60 мм насыпается гранулированный флюс. Дуга, утопленная в массе флюса, горит под жидким слоем расплавленного флюса в газовом пространстве. Жидкий слой флюса надежно предохраняет расплавленный металл от окружающего воздуха, в большой степени уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва, использование теплоты дуги и материала электродной проволоки. Шлаковая корка, образующаяся при остывании, замедляет охлаждение расплавленного металла и улучшает условия формирования его структурных превращений. Небольшой вылет электрода (расстояние от мундштука до детали) дает возможность увеличить плотность применяемых сварочных токов до 150…200 А/мм2. Значительно улучшаются условия труда сварщика. Потери на угар и разбрызгивание металла при наплавке под слоем флюса не превышают 2% от массы расплавленного металла. Коэффициент наплавки составляет 14…16 г/А-ч, то есть в 1,5…2 раза выше, чем при ручной сварке.



Рис. 1. Схема автоматической наплавки под слоем флюса:
1 — деталь; 2 — слой флюса; 3 — газовое пространство; 4 — бункер с флюсом; 5 — мундштук; 6 — электрод; 7 — электрическая дуга; 8 — шлаковая корка; 9 — наплавленный слой (шов).

При наплавке под слоем флюса оба сомножителя в этой формуле значительно больше, чем при ручной сварке, поэтому производительность возрастает в 6… 10 раз.

Недостатки сварки под слоем флюса — невидимость дуги и значительные расход и стоимость флюса. Невидимость места сварки требует повышенной точности подготовки изделия к процессу и сборке, а кроме того, затрудняет сварку при сложной конфигурации шва.

Автоматическую наплавку под флюсом применяют для восстановления плоских и цилиндрических деталей. Изношенные тракторные и автомобильные детали наплавляют на специальных токарных станках, которые оборудуют редуктором, позволяющим получать частоту вращения шпинделя в пределах от 0,2 до 5 мин“1.

Сварочную головку устанавливают на суппорте станка. Для подвода тока к детали на шпинделе устанавливают токосъемник. Деталь, подготовленную к наплавке, зажимают в токарном патроне или в центрах. Наплавка деталей диаметром менее 80 мм затруднительна, а диаметром менее 40 мм совсем невозможна. Это следует отнести к недостаткам данного способа. Чтобы получить шов хорошего качества на поверхности детали, электрод смещают от зенита в направлении против вращения детали на размер а. Смещение зависит от диаметра детали, силы сварочного тока, длины и напряжения дуги, частоты вращения. При наплавке деталей диаметром 80…300 мм смещение электрода колеблется от 5 до 30 мм, с уменьшением диаметра смещение увеличивается. В каждом конкретном случае смещение электрода определяют опытным путем по качеству шва.

Хорошее качество наплавки во многом зависит от применяемого флюса. При автоматической наплавке используются плавленые и неплавленые керамические флюсы, а также флюсы-смеси.

Плавленые флюсы представляют собой сравнительно сложные силикаты, по своим свойствам близкие к стеклу. Температура их плавления не более 1200 °С. По размеру зерен (0,1…5 мм) оНи стандартизированы на четыре группы. В состав плавленых флюсов не входят ферросплавы, свободные металлы, углеродистые вещества. Эти флюсы, как правило, слабые раскислители. В ремонтной практике наибольшее применение получили плавленые флюсы ДН-348А, ОСЦ-45 и АН-15, содержащие в своем составе 35…43% закиси марганца. Такие флюсы позволяют получить наибольшую устойчивость дуги, меньше выделяют вредных примесей и в сочетании с углеродистыми и низколегированными проволоками способствуют высокому качеству наплавки.

Керамические флюсы по своему составу и способу приготовления во многом сходны с качественными (толстыми) покрытиями электродов. Эти флюсы наряду с защитными содержат легирующие и модифицирующие элементы. В отличие от плавленых флюсов керамические позволяют в широком диапазоне легировать наплавленный слой и при использовании даже дешевой низкоуглеродистой проволоки получать качественные износостойкие покрытия. Размер зерен выпускаемых керамических флюсов 1..3 мм. Наибольшее применение для наплавки деталей получили флюсы АНК-3, АНК-30, АНК-18, АНК-19 и ЖСН-1.

Флюсы- смеси приготавливают преимущественно из плавленых и керамических в различных соотношениях в зависимости от того, какие свойства важно получить в наплавленном металле. При смешивании необходимо, чтобы размер зерен и их плотность были близкими. Иногда в плавленые флюсы добавляют до 40% чугунной стружки, которая повышает коэффициент наплавки и твердость наплавленного слоя за счет его науглероживания.

Электродная проволока для наплавки изношенных деталей под слоем флюса выбирается принципиально так же, как и при ручной наплавке. Кроме сварочной проволоки типа Св, широко используют специальную наплавочную проволоку типа Нп (Нп-30, Нп-50Г, Нп-30Х5, Нп-45Х4ВЗФ и др.).

Все большее распространение при восстановлении деталей получают порошковые проволоки. Они представляют собой непрерывный электрод диаметром 2,5…5,0 мм, состоящий из металлической оболочки, заполненной порошком. В качестве наполнителя применяют смесь металлических порошков, ферросплавов, шлако-и газообразующих и других элементов, подобных используемым для электродных покрытий. Изменение состава наполнительных порошков позволяет с достаточно большой точностью получать необходимое качество наплавленного слоя без дополнительной защиты зоны наплавки флюсом или другим способом.

Порошковые проволоки марок ПП-АН1, ПП-1ДСК и другие при сварке или наплавке низко- и среднеуглеродистых сталей позволяют получать хорошее качество шва без дополнительной защиты. Самозащитные проволоки марок ПП-ЗХ13-0, ПП-ЗХ4ВЗФ-0 и другие дают поверхность повышенной износостойкости с твердостью до HRC 56 без термической обработки.

Повышение производительности при восстановлении сильно изношенных деталей (опорных катков, поддерживающих роликов, направляющих колес гусеничных тракторов и др.) достигают применением двух и многоэлектродной наплавки, а также наплавки стальным или порошковым ленточным электродом.

Автоматической наплавкой под слоем флюса восстанавливают шейки коленчатых валов и другие ответственные детали, поверхности которых находятся в условиях повышенного изнашивания.

Автоматическая наплавка в среде защитных газов. Во многих случаях, когда затруднительно, невозможно или слишком дорого применять сварку под слоем флюса, используют другие защитные среды: аргон, углекислый газ, пар и т. п. Наибольшее применение в ремонте машин получил углекислый газ.

Сущность процесса наплавки в среде углекислого газа заключается в следующем. Газ подается в зону сварки из специальных горелок, монтируемых на автоматических сварочных головках, а также с помощью специальных аппаратов, предназначенных для сварки в среде углекислого газа. Из баллона по трубке углекислый газ поступает в сопло горелки, прикрепленной к мундштуку. Омывая наконечник и электродную проволоку, углекислый газ оттесняет воздух и защищает зону сварки от воздействия азота и кислорода.

Преимущества этого способа: видимость места сварки, отсутствие шлаковой корки, дешевизна углекислого газа по сравнению с флюсом и возможность наложения неудобных и сложной конфигурации швов вплоть до потолочных.

Применение тонкой электродной проволоки толщиной 0,5…1,2 мм на малых токах в сочетании с видимостью процесса дало возможность широко использовать этот способ при ремонте кузовов, кабин и оперения тракторов и автомобилей.

Недостаток наплавки в среде углекислого газа — повышенная податливость наплавленного слоя к образованию трещин, а также к выгоранию легирующих элементов. Этому способствует разложение углекислого газа при высоких температурах на оксид углерода и атомарный кислород. Вредное явление предупреждают, применяя электродную проволоку с повышенным содержанием марганца, кремния, хрома, титана и других раскислителей.

Иногда вместо углекислого газа для защиты зоны сварки применяют пар. В этом случае изготавливают новое сопло горелки, которое отличается тем, что во внутренней части сделана кольцевая полость для сбора конденсата. Пар значительно дешевле флюса и углекислого газа, но наплавляемый шов может получаться с порами и трещинами. Поэтому пар применяют для наплавки неответственных деталей: опорных катков, поддерживающих роликов, направляющих колес и др.

Рис. 2. Схема автоматической наплавки в среде углекислого газа:
1 — мундштук; 2 — трубка для углекислого газа; 3 — сопло; 4 — наконечник; 5 — электродная проволока.

Оборудование для автоматической наплавки состоит из источника питания током, сварочной головки и станка для наплавки или переоборудованного токарного станка.

Источники питания током. Обычно используют постоянный ток, потому что при переменном токе сложнее добиться устойчивого горения дуги. В качестве источника тока используют сварочные преобразователи типа ПСО-300, ПД-501, ГД-502 или универсальные сварочные выпрямители типов ВДУ-305, ВДУ-504, ВДУ-1201 и ВДУ-1601. Кроме того, для автоматической сварки и наплавки промышленность выпускает специальные выпрямители типа ВДГ-601.

Сварочная головка — основной элемент автоматической наплавочной установки. Она состоит из подающего механизма с электродвигателем и редуктором, позволяющим изменять скорость подачи проволоки в широком диапазоне; кассеты для электродной проволоки; бункера для флюса и аппаратного ящика или щита управления. На ремонтных предприятиях применяют головки марок А-580М, А-874М, А-874С, А-384МК, ОКС-5523 ГОСНИТИ и др.

Наряду с автоматами для сварки и наплавки широко применяют полуавтоматы. В них механизирована только подача прго-волоки и флюса, а сварочную дугу перемещают вручную. Поэтому токопроводящий мундштук отделен от механизма подачи проволоки и выполнен в виде держателя для удобства пользования. Механизм подачи проволоки соединен с держателем гибким шлангом, внутри которого проходит электродная проволока. Это дает возможность большой маневренности. Таким полуавтоматом можно сваривать швы любой конфигурации даже в труднодоступных местах.

Деление сварочных аппаратов на автоматы и полуавтоматы можно считать условным. Достаточно закрепить держатель полуавтомата на суппорте токарного станка, а свариваемой детали сообщить постоянную скорость движения в направлении свариваемого шва, как полуавтомат превращается в автомат. Поэтому полуавтоматы на ремонтных предприятиях используют более широко, чем автоматы. По своему назначению полуавтоматы условно разделяют на полуавтоматы для сварки под слоем флюса, в защитных газах, универсальные и специальные.

г Для сварки под слоем флюса используют полуавтоматы ПШ-54, ПДШМ-500 и ПДШР-500, но в ремонтной практике они не получили большого применения из-за невидимости дуги при сварке и низкой маневренности. В ремонте более широко используют полуавтоматы марок А-547У, А-547Р, ПДПГ-500, А-929С и другие для сварки в защитных газах и универсальные полуавтоматы марок А-715, А-765, А-1197 и др. Универсальные полуавтоматы снабжены сменным унифицированным оборудованием, позволяющим использовать их для сварки и наплавки под слоем флюсов, в защитных газах, а также сплошной и порошковой проволоками.

Специальные полуавтоматы выпускают для выполнения сварки в монтажных или полевых условиях и, кроме того, для сварки цветных металлов.

Переносные полуавтоматы А-1114 и ранцевого типа ПДГ-304 предназначены для сварки в монтажных и полевых условиях на постоянном токе проволокой диаметрами от 0,8 до 2 мм. Полуавтомат ПШП-10 предназначен для сварки алюминия и его сплавов в защитных газах.

Станки для наплавки. В качестве устройства для перемещения наплавляемой детали, автоматической и сварочной головки на ремонтных предприятиях часто используют токарный станок, оборудованный специальным редуктором, понижающим частоту вращения шпинделя. Наплавляемую деталь крепят в шпинделе или в центрах станка, а сварочную головку — на суппорте. Но уже разработаны универсальные (У-651, У-652 и др.) и специализированные (У-425, У-427 и др.) наплавочные станки.

Вибродуговая наплавка — разновидность автоматической наплавки под слоем флюса и в защитных газах. Она отличается тем, что сварку ведут проволочным электродом с частотой 50…110 колебаний в секунду. Амплитуда колебаний электрода относительно наплавляемой детали обычно составляет 1…3 мм. Вибрация электрода существенно влияет на качество наплавки и на весь ход процесса и дает ряд преимуществ по сравнению с обычной электродуговой наплавкой.

В связи с разрывом дуги при вибродуговой наплавке происходит мелкокапельный переход металла с электрода на деталь; образуется минимально возможная сварочная ванна, способствующая достаточно хорошему сплавлению электродного металла с основным, небольшому нагреву детали и созданию малой по глубине зоны термического влияния. Кроме того, уменьшается выгорание легирующих элементов электродной проволоки по сравнению с обычной дуговой наплавкой. Вибродуговой наплавкой можно получить сравнительно тонкие и весьма прочные покрытия толщиной 0,8…2,5 мм на круглых деталях диаметром от 15 мм и больше.

Часто при вибродуговой наплавке используют охлаждающую жидкость (3…5%-ный водный раствор кальцинированной соды), которую подают н,а деталь в виде струи на 15…20 мм выше зоны горения дуги.

Наряду с преимуществами вибродуговая наплавка имеет и целый ряд недостатков. Наплавленный слой часто получается пористым и неоднородным по твердости и структуре металла. В результате усталостная прочность деталей снижается почти в 2 раза. В связи с этим применение вибродуговой наплавки для восстановления ответственных деталей, подвергающихся большим знакопеременным и циклическим нагрузкам (цапфы, коленчатые валы и др.), весьма ограниченно. Производительность вибродуговой наплавки ниже обычной автоматической, а потери на разбрызгивание и угар выше и достигают 6…8%.

Вибродуговую наплавку ведут преимущественно на постоянном токе обратной полярности при напряжении 12…20 В и плотности тока 50…70 А/мм2.

Для получения износостойких слоев применяют высокоуглеродистые наплавочные проволоки Нп-65, Нп-80, Нп-65Г, пружинную и др- Качество наплавки повышают, защищая зону сварки углекислым или другими газами.

В качестве источников питания используют такие же преобразователи и выпрямители, как при обычной автоматической наплавке.

Сварочные головки принципиально устроены так же, как и автоматические сварочные головки, но в отличие от последних не имеют бункера для флюса и снабжены вибратором. На ремонтных предприятиях в основном применяют наплавочные головки с механическим вибратором ОКС-1252, ОКС-6569, ВГ-4, ВГ-5 и ВГ-8М. Последняя предназначена для вибродуговой наплавки в среде углекислого газа.

Читать далее:

Категория: - Ремонт тракторов и автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины