Рис. 8. Схема образования электросварочной дуги:
1 — электрод; 2 — катодная область (расплавленная часть электрода); 3 — электродуговой разряд (сварочная дуга); 4—анодная область (расплавленный металл); 5 — деталь

Сущность наплавки под слоем,флюса состоит в том, что сварочная дуга, возникающая между электродом и изделием, защищается от окисления кислородом воздуха слоем расплавленного гранулированного флюса толщиной 20—40 мм. Флюс, поступающий в зону сварочной дуги, плавится под действием выделяемого ею тепла.

Для наплавки деталей под слоем флюса выпускаются наплавочные головки различных конструкций: ПШ-5, ПШ-54, ПДШ-500, ГЩШМ-500, АБС, А-409, А-580, ПАУ-1, ОСК-1252М. Наплавочная головка устанавливается на суппорт токарно-винторезного станка и перемещается при наплавке деталей с помощью ходового винта токарно-винтового станка.

Твердость наплавленного слоя порошковыми проволоками достигает HRC 52—56.

Преимущества восстановления деталей наплавкой под слоем флюса следующие: производительность по сравнению с ручной сваркой выше в 3—5 раз; высокое качество наплавленного металла и высокая его износостойкость; для выполнения работ не требуется высокой квалификации наплавщика.

К недостаткам наплавки деталей под слоем флюса относятся большая зона термического влияния, значительный нагрев деталей малых размеров, снижение усталостной прочности деталей на 20—40%.

При наплавке металла в среде защитного газа зона горения электрической дуги и расплавленного металла защищается от кислорода и азота воздуха струей нейтрального (защитного) газа. В качестве защитных газов применяются углекислый газ, аргон, гелий и смеси газов. Углекислый газ надежно изолирует зону наплавки от окружающей среды и обеспечивает получение наплавленного металла высокого качества с минимальным количеством пор и окислов. Расход газа при сварке составляет 8— 15 л/мин и наплавке— 10—16 л/мин.

Наплавка деталей в среде углекислого газа имеет следующие преимущества: высокое качество наплавленных швов, возможность наблюдения за ходом наплавки, возможность наплавки деталей любых диаметров.

К недостаткам наплавки относятся повышение разбрызгивания металла (до 10—12%), органическое изменение состава наплавляемого металла, понижение износостойкости наплавленного слоя, снижение усталостной прочности деталей на 10—50%.

Наплавкой в среде защитных газов восстанавливаются детали трансмиссии и ходовой части автомобилей.

Схема установки для наплавки деталей в среде защитного газа представлена на рис. 9.

Аргонно-дуговая сварка и наплавка в среде защитных газов — разновидности сварки и наплавки в среде инертных газов. Сущность ее заключается в том, что зону сварки и электрод защищают от воздуха аргоном, гелием или их смесями. Инертные газы хорошо ионизируются и создают условия для устойчивого горения дуги. Так как из инертных газов наибольшее распространение получил аргон, то сварку называют аргонно-дуговой. Ее преимущества: надежная защита зоны сварки от действия кислорода и азота окружающего воздуха, более высокая производительность сварки из-за большей тепловой мощности дуги и, самое главное, возможность сварки многих трудносваривающихся металлов и сплавов, в том числе разнородных. Этим способом сваривают нержавеющие стали, алюминий и его сплавы, магнитные и жаропрочные сплавы, титан, медь, латунь, бронзу и другие металлы. При данной сварке используют неплавящиеся и плавящиеся электроды.

В качестве неплавящихся электродов применяют вольфрамовые стержни диаметром от 0,8 до 6 мм или такие же стержни с добавками оксида циркония, лантана или тория, которые более стойкие, чем чисто вольфрамовые. Присадочный материал в виде проволоки направляют в зону сварки вручную или специальным подающим механизмом. Сварку ведут на постоянном и переменном токе.

Аргонно-дуговую сварку осуществляют с помощью установок типа УДАР и УДГ. Наибольшее применение получили установки УДГ-301 и УДГ-501, которые работают на переменном токе. Для закрепления вольфрамового электрода, подвода к нему сварочного тока и подачи в зону горения дуги аргона применяют специальные горелки ГРАД-200 и ГРАД-400, рассчитанные на величину тока соответственно не более 200 и 400 А.

Рис. 9. Схема установки для полуавтоматической наплавки металла на деталь в среде защитного газа:
1 — баллон с газом С02; 2 — осушитель газа от влаги (силикагель); 3 — подогреватель газа; 4 — редуктор, понижающий давление газа; 5 — аппаратный ящик; 6 —расходомер; 7 — регулятор давления; 8 — электромагнитный клапан; 9 — механизм подачи проволоки; 10—наплавочная головка; 11— восстанавливаемая деталь; 12 — водяной насос с регулятором давления; 13 — электродная проволока; 14 — сварочная ванна; 15 — слой защитного газа (СОо); 16 — источник сварочного тока (сварочный генератор); 17 —мундштук

Перспективным способом восстановления деталей является способ нанесения покрытий с помощью потока плазмы, в том числе способ воздушно-плазменной наплавки.

Схема образования плазменной струи в плазмотронах показана на рис. 10.

Плазма — это сильноионизированный газ, который образуется при прохождении его в узком канале плазмотрона между двумя электродами через дуговой разряд дежурной дуги. Плазменная дуга возникает после подачи плазмообразующего газа и прохождения его через дежурную дугу и сопло плазмотрона. Под действием дугового разряда дежурной дуги молекулы газа распадаются на ионы и электроны. В 1 см3 плазмы содержится 109—110 и более заряженных частиц (ионов и электронов). В узком канале плазмотрона скорость направленного движения частиц достигает 300— 1000 м/с. При сжатии потока газа процесс плазмообразования сильно интенсифицируется. Выделение тепловой энергии происходит при соединении ионов в молекулы, при этом температура струи достигает 16 000…26 000 °С.

Рис. 10. Схема образования плазменной струи и температурных зон в ней:
1 — электрод вольфрамовый; 2 — плазмообразующий газ; 3 — охлаждающая жидкость плазмотрона; 4 — водяная рубашка; 5,7 — подводящий и отводящий патрубки охлаждающей жидкости: 6—7 сопло плазмотрона; А -— плазмотрон; Б — деталь

Сущность способа плазменной наплавки заключается в том, что источником теплоты для расплавления металла служит тепловая энергия плазменной струи.

Горение дежурной дуги может происходить между электродом плазмотрона и изделием, между электродом и токоведущей присадочной проволокой и комбинированным способом, когда горят две дуги между неплавящимся электродом и изделием и между неплавящимся электродом и токоведущей присадочной проволокой.

При плазменных способах наплавки присадочный материал может подаваться в виде проволоки, ленты или порошка.

Пост для плазменной наплавки состоит из источника питания ПС-500, выпрямителя напряжения 60 В, сварочной головки и механизма перемещения сварочной головки относительно изделия.

При плазменной наплавке на прямой полярности вначале возбуждается маломощная дежурная дуга силой тока 20—30 А. Питание ее осуществляется от основного источника сварочным током через балластный реостат.