Способ электродуговой наплавки

пц 99935 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республикб 1) Дополнительное к22) Заявлено 05.01,76 авт. свид-ву21) 2309520/25-2 51) М. Кл,в В 23 К 9 аявкиприсое нием ГРсуЛ 1 арственный комите СССР(088,8) о 30.03,78. Бюллетеньделам изобретений Г отрыти 5) Дата опубликования описания 11.09.7) Заявитель ябинский институт механизации и электри сельского хозяйства и ДУГОВОИ НАПЛАВКИ(54) СПОСОБ Э Изобретение касается ремонта деталей машин, а именно способов автоматической электродуговой наплавки поверхности деталей, и может быть использовано для восстановления шеек валов трансмиссий сельскохозяйственных машин.Известны различные способы наплавки в средах защитных газов, под флюсом, вибродуговая и другие, заключающиеся в том, что к наплавляемой детали и электроду подводят напряжение, дуга, горящая между деталью и электродом, расплавляет участок наплавляемой поверхности детали и электрод, который по мере расхода подается в зону наплавки, расплавленный металл электрода сплавляется с металлом детали, кристаллизуется и образует наплавленный слой 11. Эти способы наплавки дают удовлетворительные результаты при получении толщины наплавки 1 - 1,5 мм и более и в случае, если термическое воздействие процесса наплавки не сказывается отрицательно на свойствах детали. Однако при изготовлении и ремонте деталей часто требуется нанесению слоев толщиной в несколько десятых долей мм, например при восстановлении шеек под подшипники качения на валах, где износы не превышают 0,1 - 0,3 мм.Попытки получения с помощью названных способов наплавки при свободном формировании наплавляемого слоя толщиной менее 0,7 мм, например при использовании диаметров менее 1 мм, связаны с определенными трудностями, а именно при этом теряется производительность, ухудшается стабильность 5 процесса и не достигается достаточного эффекта уменьшения термического влияния на материал детали.Известен способ дуговой наплавки металлов с помощью качающейся сварочной голов кн, при котором скорость перемещения сварочной головки относительно поверхности изделия выбрана значительно выше скорости, имеющей место при известных способах, и составляет 80 - 120 мм/сек 21.15 Однако формирование наплавляемого валика в этом случае остается свободным и толщина наплавляемого слоя значительной, Способ нс дает заметного увеличения производительности (площади поверхности детали наплав ляемой в единицу времени).Известен также способ сварки под флюсомстыков трубопроводов, заключающийся в том, что свариваемая труба вращается со скоростью, равной скорости сварки, и к трубе в по толочном положении прижимается формирующий диск, электрод автоматически подается в зону горения дуги 3.Процесс применяется только для сваркитруб и резервуаров и не обеспечивает малого 30 сечения шва (толщину наплавкн), поскольку5 1 О 15 20 25 зо 35 ю 45 50 55 60 б 5 3разработан для целей иных, чем паплавка. Производительность процесса невелика, а зона термического влияния на материал детали значительна, так как процесс идет при обычных скоростях сварки.Наиболее близким техническим решением является способ электродуговой наплавки, при котором по касательной к поверхности вращающейся детали подают электродную проволоку и формируют наплавляемый слой прижимным роликом 4.При этом процессе к наплавляемой вращающейся со скоростью 5 - 35 мм/сек детали авгоматически подают электродную проволоку в нижнем положении. Образующийся наплавленный слой деформируют роликом, который изготовлен из высокопрочного материала. Достигаемая при этом степень деформации металла 4 - 18/,.Однако этот способ не дает значительного эффекта с точки зрения производительности наплавки - 10 - 35 мм/сек (площади поверхности, наплавляемой в единицу времени), так как идет при сравнительно малых скоростях наплавки.С точки зрения уменьшения толщины наплавки процесс также не обеспечивает значительного эффекта ввиду того, что ролик производит деформацию металла уже после кристаллизации, а следовательно, на незначительную величину.Целью изобретения является повышение производительности, уменьшение термического воздействия на деталь при наплавке слоя металла толщиной 0,1 - 0,7 мм,Поставленная цель достигается тем, что наплавку производят при линейной скорости вращения детали относительно дуги 150 - 300 мм/сек.Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом.К наплавляемой вращающейся детали 1 автоматически подают электродную проволоку 2. Непосредственно за зоной горения дуги к детали с небольшим усилием прижимают ролик 3, изготовленный из материала высокой теплопроводности, например меди, Ролик вра. щается от трения о поверхности детали. Деталь вращается с линейной скоростью (скорость наплавки 150 - 300 мм/сек), т. е. приблизительно в 20 раз, превышающей обычные скорости наплавки, Благодаря этому дуга, горящая между деталью и электродной проволокой, в основном за счет сильного теплового излучения нагревает локальную площадку поверхности детали до температуры плавления, но не до оплавления (стекания металла); нижележащие слои металла при этом остаются холодными вследствие невысокой теплопроводности стали, Капля 4 металла, образующаяся на конце электродной проволоки, растет при непрерывной подаче проволоки и по достижении определенной величины, когда результирующая сил, стремящихся сбросить каплю с электрода, будет больше результирующей сил, стремящихся удержать каплю на электроде, сбрасывается на ролик. В дальнейшем при вращении детали и ролика капля металла соприкасается с разогретой поверхностью детали, сплавляется с ней и формируется роликом в тонкий слой. В момент формирования слоя (раскатывания капли) происходит кристаллизация металла, его охлаждение и закалка (в случае наплавки проволоками с содержанием углерода более 0,37), Быстрая кристаллизация и закалка металла происходят вследствие того, что тепло от тонкого слоя наплавляемого металла и разогретой поверхности детали быстро отсасывается металлом ролика в момент формирования слоя, а также холодными нижележащими слоями металла детали в момент формирования слоя и после прекращения воздействия ролика на наплавленный слой,Поверхность ролика в зоне горения дуги не нагревается до температуры плавления, так как дуга горит между проволокой и деталью, поверхность ролика несколько защищена от излучения дуги, образующейся каплей металла, кроме того, вследствие высокой теплопроводности меди тепло быстро отбирается с поверхности нижележащими слоями металла ролика.Капли металла в момент кристаллизации раскатываются значительно легче в направлении движения ролика (в плоскости вращения ролика), чем в направлении оси ролика, Вследствие этого, а также благодаря большой частоте переноса капель металла с электрода на ролик, капли в зоне формирования сливаются и после формирования образуется сплошной слой.Процесс осуществим в различных пространственных положениях детали, однако лучшее формирование слоя достигается при следующих условиях. Наплавка производится в потолочном положении, короткой дугой, при использовании проволок малых диаметров (0,5 - 0,9 мм) и при расходе электродной проволоки в пределах 1 - 3 г/сек.П р и м е р. На базе токарного станка изготовлена установка для паплавки и произведены испытания по наплавке образцов. В процессе наплавлено 20 образцов из стали 45 диаметром 78 мм на ширину 10 - 20 мм.Наплавка производилась при следующем режиме с использованием генератора ПСУ:Рабочее напряжение 20 В, ток 225 А;Проволока ПК, диаметр 0,5 мм, скорость подачи 78 м/мин;Частота вращения детали 40 об/мин;Подача суппорта 2,25 мм/об;Ролик медный, диаметр 50 мм, усилие прижатия 150 н.Процесс может идти в средах защитных газов, а также без защиты. Качество наплавляемого металла в последнем случае удовлетворительное, так как продолжительность жизни капли металла с момента ее образованияРедактор С, Макагои Заказ 2224/19 Изд. Мв 336 Тираж 1045 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5типография, пр, Сапунова, 2 на электроде до момента кристаллизации чрезвычайно мала и за это время металл не успевает значительно окислиться.Процесс может быть использован для плакирования металлов и сварки тонких листов металлов.Использование предлагаемого способа наплавки деталей обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: производительность наплавки повышается с 10 - 35 до 360 мм 2/с; глубина термического влияния снимается с 1 - 3 до 0,2 - 0,4 мм; а получаемая толщина наплавки 0,7 мм и менее. Формула изобретенияСпособ электродуговой наплавки, при котором по касательной к поверхности вращающейся детали подают электродную проволоку и формируют наплавляемый слой прижимнымроликом, отл и ч а ющий с я тем, что, сцельюповышения производительности и уменьшениятермического воздействия на деталь при наплавке слоя металла толщиной 0,1 - 0,7 мм,паплавку производят при линейной скоростивращения детали относительно дуги 150 -300 мм/с.Источники информации,10 принятые во внимание при экспертизе1. Основы ремонта машин. Под ред. Петрова Ю. Н., М., Колос 1972, с. 220 - 265.2. Патент ФРГ1240200, кл, 211 30/11,1967.3. Лвторское свидетельство СССР96433,кл. В 23 К 9/18, 1962.4. Левин Э. Л. Термомеханическое упрочнение деталей при восстановлении наплавкой,М., Колос, 1974, с. 38 - 52, 129.