1. Загальна характеристика процесу наплавлення
Однією з важливих галузей сучасної зварювальної техніки є наплавка - нанесення розплавленого металу на поверхню виробу, нагріту до оплавлення або до температури надійного змочування рідким наплавлений металом. Наплавлений метал пов'язаний з основним металом досить міцно і утворює одне ціле з виробом. Товщина шару від 0,5 до 10 мм і більше. Це один з найбільш поширених способів підвищення зносостійкості і відновлення деталей і конструкцій.
Наплавлення дозволяє створювати біметалічні вироби, у яких висока міцність і низька вартість поєднуються з великою довговічністю в умовах експлуатації. Багаторазове повторне відновлення зношених деталей у багато разів зменшує витрата металу для виготовлення запасних частин обладнання.
Шляхом наплавлення на робочій поверхні виробу одержуємо сплав, що володіє комплексом властивостей - зносостійкістю, кислототривких, жаростійких і т.д. Маса наплавленого металу не перевищує декількох відсотків від маси виробу. При ремонті відновлюються початкові розміри і властивості поверхні деталей.
Збільшення стійкості важливо, якщо від неї залежить робота того чи іншого агрегату, а його заміна пов'язана з простоєм.
Дугова наплавка в відміну від зварювання розвивалася набагато повільніше. Ручна зносостійка наплавка відкритою дугою відома з 20-х років минулого сторіччя, але її промислове застосування обмежувалося корінними її недоліками: низькою продуктивністю, висококваліфікованої робочої силою, важкими умовами праці, непостійним якістю наплавленого металу, безліччю різних дефектів.
Для наплавлення найбільшу застосування отримала дугове зварювання плавким електродом.
Вимоги до якості наплавленого металу суворіше ніж до зварних швах. Наплавлений метал по властивостям повинен істотно відрізнятися від основного металу. Часто в ньому неприпустимі пори, тріщини та інші вади, тому вимоги до нього суворіше, ніж до зварних швах.
Автоматична наплавка вільна від перерахованих недоліків і сприяла успішному її впровадженню.
Механізована наплавлення - Це безперервність процесу, яка досягається використанням електродного дроту або стрічки у вигляді великих мотків; в підводі струму до електрода на мінімальна відстань від дуги, що дозволяє застосовувати струми великої сили без нагріву електрода; в застосуванні різних способів захисту розплавленого металу від шкідливого впливу повітря.
Оптимальний склад наплавленого металу повинен бути обраний з урахуванням особливостей його експлуатації, а електродний дріт, флюс, термічний режим наплавлення - так, щоб наплавлений метал володів необхідним хімічним складом та фізичними властивостями.
Процеси наплавлення застосовуються при ремонті та відновленні первісних розмірів і властивостей виробів, виготовленні нових виробів з метою забезпечення належних властивостей конкретних поверхонь. При відновленні наплавку зазвичай виконують тим же металом, з якого виготовлено виріб, проте це не завжди доцільно. Іноді необхідно одержати метал, що відрізняється від металу деталі, так як умови експлуатації поверхневих шарів можуть значно відрізнятися від умов експлуатації всього виробу. Виготовлення виробу цілком з металу, який забезпечує експлуатаційну надійність роботи його поверхонь не економно. Доцільно виготовляти виріб з більш дешевого, але досить працездатного металу і тільки на поверхнях, що працюють в особливих умовах, мати по товщині необхідний шар іншого матеріалу (застосовувати біметал). Це може бути досягнуто: поверхневим зміцненням (Поверхневе загартування, електроїськровая та інші види обробки); нанесенням тонких поверхневих шарів значної товщини на поверхню (на низьковуглецеву сталь нанесенням бронзи, корозійностійкої сталі та ін)
На Україні питаннями наплавлення займаються наступні організації: ІЕЗ ім ЄВ Патона ЖдМі, ДДМА, НКМЗ, Азовмаш, В«АзовстальВ» та ін
Для успішного розвитку наплавлення промисловістю випускається вуглецева, легована сталева дріт 56 марок, спеціальна наплавочний дріт 28 марок, різні флюси і спеціальні наплавочні електроди.
Розвиток наплавлення спрямоване в першу чергу на повну механізацію трудомістких наплавочних робіт за рахунок автоматичного і напівавтоматичного наплавлення. Розробляються нові технології.
Характеристика основних способів наплавлення
Різні дугові способи наплавлення відрізняються один від одного теплової підготовкою основного і наплавляемого металів. Наприклад, плазмова наплавка прямого і непрямого дії (при непрямому дії меншу проплавлення основного металу).
Застосування порошків, наплавочних кілець шляхом їх розплавлення і підплавлення на заготівлі основного металу дугою з неплавким електродом дозволяє не збільшувати частку основного металу в наплавленому шарі.
Рис.1.1 - Схеми основних способів дугового і електрошлакового наплавлення.
а - вугільним (Графітовим) злектродом (1) розплавленням шару сипучого зернистого наплавочного сплаву (2);
б - ручний дугового покритим електродом (1) з легуючим покриттям (2);
в - неплавким вольфрамовим електродом (1) в захисних газах з подаються в дугу присадним прутком (2);
г - плавким електродом (1) в захисних (інертних, активних) газах;
д - автоматична дугова плавким електродним (обичнолегірованной) дротом (1) під флюсом (2);
- плавким стрічкою (1) катаної, литий або пресованої з порошків в захисних газах або під флюсом;
ж - розплавленням плазмовим струменем плазмотрона (1), попередньо накладеного литого або спеченого з порошків кільця (2) наплив вочной матеріалу;
з - електрошлакове наплавлення плавкими електродами (1) з переміщуваним складовим мідним повзуном (2);
3 - наплавлляемая деталь; 4 - наплавлений шар
Малюнок 1.1 - Схеми основних способів дугового і електрошлакового наплавлення
2. Механізм зношування поверхонь деталей
Стандартної термінології в області тертя і зношування поки немає. Запропоновано следуюшіе визначення:
Зношування - Процес поступової зміни розмірів тіла при терті, яка у відділенні з поверхні тертя матеріалу і його залишкової деформації та є основним чинником, що обмежує термін служби обладнання, що працює в самих різних умовах.
Знос - результат зношування, що виявляється у вигляді відділення або залишкової деформації металів.
Інтенсивність зношування - Відношення величини зносу до обумовленого шляху, на якому відбувалося зношування, або обсягу виконаної роботи.
Відносна зносостійкість - безрозмірний показник, що характеризує співвідношення абсолютних величин зносу двох матеріалів, з яких один прийнятий за еталон.
Швидкість зношування - відношення величини зносу до часу, протягом якого він виник.
Зазвичай вид зношування визначається умовами служби деталей. У ряді випадків одним і тим ж зовнішніх умов експлуатації можуть відповідати різні види зношування.
Зношування здійснюється в результаті взаємодії робочого органу машини або конструкції з сполученої деталлю або з оброблюваної середовищем і залежить від наступних факторів: складу, структури і властивостей як матеріалу, з якого виготовляється робочий орган сполученої деталі або оброблюваної середовища, так і від зовнішніх умов - температури, тиску, агресивності середовища.
Дослідниками висуваються з різним ступенем аргументованості гіпотези про механізм зношування. Вони в основному включають припущення про те, що процес зношування зводиться до суми великої кількості елементів дряпання або втомного явища внаслідок багаторазового пластичного передеформірованія одних і тих же ділянок робочої поверхні. Процес зношування розгл...
