ТЕХНОЛОГИЯ НАПЛАВКИ

НАЗНАЧЕНИЕ И СПОСОБЫ НАПЛАВКИ

Сущность наплавки состоит в нанесении сваркой либо другими способами на поверхность детали слоя, обладающего требуемым комплексом свойств. Непременными условиями наплавки являются получение хорошего сплавления, отсутствие или в отдельных случаях минимальное количество пор и трещин.

В зависимости от назначения детали наплавки подразделяют на «изготовительные» и «восстановительные». Первые применяются доя получения на всей поверхности детали или ее части слоя из особого материала, имеющего необходимые свойства: износостойкость, термо- или коррозионную стойкость и т.п., вторые служат для восстановления первоначальных форм и размеров изношенных деталей с получением на наплавленной поверхности первоначальных свойств или даже лучших.

Способы наплавки, так же как и способы сварки, классифицируются по типу энергии, вкладываемой в изделие для получения надежного соединения наносимого слоя с материалом основной детали, на механические, термомеханические и термические. Наиболее распространены дуговые методы наплавки.

1. РУЧНАЯ ДУГОВАЯ НАПЛАВКА ПОКРЫТЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

Этот вид наплавки применяется наиболее часто благодаря свой универсальности: детали могут быть практически любой формы, находиться в любом пространственном положении. Легирование наплавленного металла происходит через состав стержня электрода и его покрытие. Минимальная толщина наплавленного слоя 1,5...2 мм характеризуется значительным проплавлением основного металла, его существенным перемешиванием с электродным (до 50 %), невысокой производительностью: 0,8... 2,5 кг/ч. Наплавленный металл по длине и ширине наплавки имеет нестрого постоянный химический состав, а следовательно, и свойства.

Однако простота применяемого оборудования (обычное сварочное), возможность получения наплавки практически любой системы легирования делают способ весьма распространенным.

2. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ И АВТОМАТИЧЕСКАЯ НАПЛАВКА ПОД ФЛЮСОМ

Она выполняется сплошной проволокой, порошковыми проволокой и лентой, имеет большую производительность (до 5 кг/ч), лучшую равномерность по свойствам наплавленного металла по его сечению. Применение порошковых наплавочных материалов существенно повышает диапазон легирования.

Данные способы могут использоваться и при наплавке в защитных газах. В этом случае легирование достигается исключительно через присадочную электродную проволоку. При необходимости производить наплавку в три-четыре слоя верхние слои наплавленного металла практически полностью по химическому составу соответствуют составу электродной проволоки.

При применении неплавящего электрода и присадочной проволоки удается существенно снизить содержание основного металла даже в первом слое наплавки (до 20 %), хотя в этом случае производительность существенно снижается. В целом же способ характеризуется большой проплавляющей способностью и весьма значительными деформациями.

3. ПЛАЗМЕННАЯ НАПЛАВКА

Различают плазменную наплавку струей (изделие находится не под напряжением) и дутой (изделие включается в электрическую цепь источника питания сварочной дуги). При наплавке первым способом получают неболь шое проплавление основного металла и поверхностный наплавленный слой почти полностью соответствует по химическому составу присадочной проволоке.

При наплавке с использованием сварочной сжатой дуги между электродом и изделием проплавление основного металла существенно увеличивается. Возрастает и степень перемешивания основного и присадочного металлов.

Достоинствами первого способа являются малое проплавление основного металла, низкий уровень сварочных деформаций. Плазменная наплавка дугой обладает большой производительностью (до 6 кг/ч) и может обеспечить получение за один проход толщины слоя до 6 мм.

4. ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ НАПЛАВКА

Такого рода наплавка проводится в вертикальном, горизонтальном или наклонном положении детали с принудительным или свободным формированием наплавленного металла.

Рекомендуется для наплавки больших поверхностей - прокатных валков, зубьев ковшей экскаваторов большой емкости, крупномодульных зубьев шестерен и звездочек, в производстве заготовок для последующей прокатки биметаллических листов и др.

Широкое применение электрошлаковая наплавка получила при облицовке поверхностей в нефтехимии и атомной промышленности.

Она характеризуется высокой производительностью (до 200 кг/ч), малой долей основного металла в наплавке (до 10 %), хорошим диапазоном (разнообразием) по толщине наплавки (2...60 мм).

Одним из достоинств электрошлаковой наплавки является возможность формировать в жидком состоянии сечение и форму наплавки. Однако большая погонная энергия вызывает сильный перегрев основного металла, рост зерна в ОШЗ, потерю пластических свойств в ЗТВ.

5. ЛАЗЕРНАЯ НАПЛАВКА

Применение нашли три способа лазерной наплавки:

с подачей присадочного порошка в зону лазерного луча с помощью достаточно сложного дозирующего устройства;

с оплавлением предварительно нанесенного на поверхность присадочного материала в виде пасты;

с оплавлением предварительно напыленных поверхностей.

Быстрое (до 2000 °С/с) охлаждение наплавленного металла способствует получению высокотвердых структур в наплавке и поверхности основного металла. Способ весьма эффективен, хотя и требует специального дорогого оборудования и обученного персонала. Его используют для наплавки лопастей турбин, клапанов, распределительных валов и других деталей ответственного назначения. Он позволяет получать наплавленные поверхности толщиной до 0,1 мм. Производительность при хорошо организованном серийном производстве может достигать до 1 кг/ч при доле основного металла в наплавленном 5...7 % за счет возможности перераспределения тепловложения.

6. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ НАПЛАВКА

Этот вид наплавки выполняют в вакуумных камерах. Достоинством такой наплавки является возможность отдельно распределять мощность луча, идущего на подогрев наплавляемой поверхности и наплавляемого металла.

Отсюда - возможность добиваться практически минимального перемешивания основного и наплавочного материалов и только в слоях наплавки, прилегающих к основному материалу (3...5 %). Так как наплавка проводится в вакууме, то выгорание из присадочного материала легирующих элементов исключается; в результате появляется возможность легировать наплавляемый металл в любых количествах и сочетаниях. Присадкой служит проволока сплошного сечения или порошковая. Производительность такой наплавки достаточно велика: до 2 кг/ч, толщина наплавки может быть в пределах 0,2...3 мм.

Недостатками являются сложность и дороговизна оборудования и необходимость квалифицированного персонала и малая производительность установки.

7. ГАЗОВАЯ НАПЛАВКА

Такая наплавка - довольно распространенный способ, проводимый на стандартном оборудовании газопламенного поста. В качестве присадки используется проволока сплошного сечения или порошковая. Иногда наплавку выполняют вдуванием порошка в зону пламени. В зависимости от компонентов ее легирования пламя регулируется от восстановительного до окислительного. Это позволяет легко изменять нагрев основного металла и присадки, что может обеспечить в необходимых случаях почти полное отсутствие перемешивания основного и присадочного металлов. Наплавка может проводиться во всех пространственных положениях и на деталях практически любой толщины.

Процесс достаточно энергоемкий, приводит к значительному нагреву основной детали и ее деформациям. Производительность газовой наплавки до 3 кг/ч, толщина наплавленного слоя 0,3...3 мм.

8. ИНДУКЦИОННАЯ НАПЛАВКА

Это наплавка, проводимая в индукторах. Она подразделяется на два вида в зависимости от состояния присадочного материала. В одном случае твердый присадочный материал помещают на наплавляемую поверхность и направляют в индуктор, где он расплавляется. В другом случае отдельно расплавленный присадочный материал заливают на наплавляемую поверхность, затем в индукторе изделие дополнительно нагревают до полного растекания наплавки.

Иногда в обоих случаях используют дополнительно флюсы, способствующие смачиванию. Одним из требований при индукционной наплавке является необходимость иметь материал подложки с более высокой температурой плавления, чем наплавляемый. КПД процесса невысок, существует опасность перегрева основного металла. Однако можно подобрать такой режим, при котором почти полностью исключается перемешивание основного и присадочного металлов. Производительность такой наплавки может достигать 15 кг/ч при толщине наплавляемого слоя 3.. .4 мм. Процесс становится эффективным в условиях серийного производства и чаще всего применяется в сельскохозяйственном машиностроении.

9. ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ НАПЛАВКА

Ее выполняют на несколько модернизированных машинах для контактной сварки путем приварки ленточного или проволочного наплавляемого металла. Толщина наплавки может быть значительной (до 3 мм), однако целесообразно осуществлять наплавку тонких лент в несколько слоев. В этом случае исключается перегрев, и свойства металла сохраняются.

В последнее десятилетие чаще применяют способ наплавки ленты с использованием промежуточного порошкообразного подслоя, например из порошков типа ПГ-СР. В этом случае происходит как бы наплавка-напайка. Степень перемешивания основного металла и наплавленного практически нулевая. Производительность может достигать 2...4 кг/ч. Толщина наплавки зависит от числа слоев. При однослойной наплавке рекомендуется <1...1,2 мм в случае использования в качестве присадки ленты.

10. ПЛАКИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ЛИСТОВ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА

Этот способ применяется для получения больших поверхностей или в крупносерийном производстве. Процесс мало чем отличается от обычной сварки взрывом, используются те же оборудование, камеры, взрывчатые вещества. Полученная в результате сварки взрывом двух или трехслойная заготовка направляется в прокатные станы для получения плакированного листа нужной толщины. Способ характеризуется высокой производительностью, отсутствием перемешивания основного и наплавленного металлов, небольшими деформациями. Практически толщина наплавленного слоя неограниченна при многослойной технологии. Однако сложность оборудования и ограниченность ассортимента наплавляемого металла являются существенным препятствием для широкого применения способа.

11. НАПЛАВКА ТРЕНИЕМ

Она напоминает обычную сварку трением, проводимую при вращении одного прутка или заготовки относительно другой при непрерывном их поджатии друг к другу. Наплавляемый металл как бы намазывается на поверхность другого. При этом наплавленный слой в зависимости от режима процесса может иметь весьма малую толщину (0,2.. .0,5 мм).

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАПЛАВКИ

Для восстановления или упрочнения наплавленных поверхностей в зависимости от условий работы деталей используют самые разнообразные материалы как по структуре, так и по химическому составу. Именно этими характеристиками в основном определяют износостойкость и стойкость к воздействию рабочей среды наплавленных поверхностных слоев.

Рассмотрим основные группы наплавленного металла.

1. ПЕРЛИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Состав перлитных материалов (Нп-25, Нп-20ХГСА, Нп-90ХГСА и др.) обеспечивает в зависимости от скорости охлаждения наплавки перлитно-сорбитную структуру. Твердость наплавленного металла находится на уровне 25...40 HRC, износостойкость значительно уступает мартенситной структуре, поэтому сопротивление износу при трении невысоко. Наплавочные материалы этого класса часто применяют для создания «подслоя», на который наплавляют слой повышенной твердости.

2. МАРТЕНСИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Данные материалы характеризуются образованием мартенситной структуры сразу после наплавки. Обладая повышенной твердостью, стойкостью при абразивном износе, наплавка этого типа характеризуется пониженными пластическими свойствами, хрупкостью, склонностью к образованию холодных трещин (XT). При работе в условиях ударного нагружения возможны отколы по основному металлу или в зоне сплавления.

Низколегированные мартенситные материалы (Нп-40ХЗГ2МФ, Нп-40Х2Г2М, Нп-50Х6ФМС и др.), содержание легирующих элементов в которых относительно невысоко, обеспечивают в наплавке мартенситно-бейнитные структуры и отличаются сравнительно небольшой твердостью (45...50 HRC). Свойства наплавки повышаются в основном с увеличением содержания в ней углерода и хрома, что приводит к соответствующему возрастанию доли мартенситной составляющей.

Значительно большей твердостью характеризуются борсодержащие мартенситные наплавки (ЛС-У10Х7ГР1, ПЛУ-25Х25ГЗФ2РН, ПП-АН125, ПП-АН170), в структуре которых по границам высокоуглеродистого мартенсита расположены твердые карбиды и бориды. Материал отлично сопротивляется абразивному износу, задирам, но из-за повышенной хрупкости не может быть рекомендован для работы в условиях динамических нагрузок. Наплавка имеет повышенную склонность к образованию ГТ и XT, поэтому ведут ее, как правило, с подогревом и применением одного или нескольких подслоев. Отпуск в результате наложения нескольких слоев практически не снижает твердости.

Для обеспечения повышенной сопротивляемости к задирам применяют наплавочные материалы, содержащие в своей структуре наряду с мартенситом значительное количество аустенитной фазы (Нп-50Х6ФМС, Нп-30Х5).

Мартенситные хромистые материалы типа Нп-30Х13 после наплавки имеют в основном мартенситную структуру с небольшим содержанием феррита. Износостойкость наплавки повышается с увеличением количества углерода. Низкоуглеродистые наплавки помимо достаточной износостойкости обладают повышенной жаростойкостью и антикоррозионными свойствами. С увеличением содержания углерода (Э-120Х12Г2СФ) в структуре появляется ледебуритная составляющая, что резко повышает износостойкость наплавки и делает ее пригодной для наплавки режущих кромок инструмента.

3. ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТЫЕ АУСТЕНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Материалы типа Нп-Г12А при резком охлаждении от температуры 1000 °С образуют аустенитную структуру с повышенными вязкостью и пластичностью. Длительная выдержка при температурах >400 °С приводит к выделению по границам зерен карбидов и вторичной перлитной фазы, снижающих пластичность. Уменьшение содержания углерода снижает вероятность образования вторичных фаз. В зоне сплавления основного низкоуглеродистого или низколегированного металла наплавки возможны образование хрупкой мартенситной прослойки и появление трещин. Для предотвращения их рекомендуют применение промежуточного слоя из хромисто-марганцовистой наплавки типа Нп-30Х10Г10Т.

4. ВЫСОКОХРОМИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Высокохромистые материалы на основе железа типа Э-300Х28НЧСЧ, Э-320Х25С2ГР позволяют получать структуру, матрица которой состоит из аустенита с вкраплениями мелкодисперсных частиц карбидов бора и хрома, придающих наплавке высокую твердость. Поскольку твердость в основном определяется количеством карбидов, она практически не изменяется в процессе нагрева и не зависит от скорости охлаждения. Тем не менее, наплавку следует проводить при предварительном подогреве деталей до температур 400...500 °С, чтобы избежать появления ГТ, а также уменьшать скорость охлаждения. Добавки ниобия, вольфрама, молибдена и других карбидообразователей способствует большему повышению твердости и появлению способности наплавки ко вторичному твердению; износостойкость при этом повышается.

5. КОРРОЗИОННО – СТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Обычно наплавка проводится на изделиях из хромистых или хромоникелевых аустенитных сталей. Ферритная коррозионно – стойкая наплавка обеспечивается при высоком содержании хрома и весьма низком углерода. Наплавки этого типа в отношении к общей коррозии существенно уступают аустенитным, но превосходят последние по стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Технологические свойства аустенитной наплавки достаточно высоки. Однако при наплавке на стали мартенситного класса следует опасаться появления ХТ в зоне сплавления. Рекомендуется применять предварительный подогрев до относительно невысоких температур: 100…150° С. превышение этой температуры может привести к замедленному охлаждению наплавки и ее охрупчиванию.

ВИДЫ НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПОКРЫТЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

Электроды для ручной дуговой наплавки изготовляют по ГОСТ 10051-75. В качестве стержня обычно используют проволоку диаметром 3.. .5 мм, реже до 8 мм.

Этот стандарт устанавливает 44 типа наплавочных электродов. Значительное количество электродов для наплавки слоев с особыми свойствами производится по отраслевым техническим условиям. Твердость наплавленного металла проверяется по ГОСТ 9466-75 или 9013-59, а химический состав и остальные свойства - по ГОСТ 9466-75.

Твердость наплавки характеризуется индексами, указывающими ее величину по Виккерсу и Роквеллу, а цифры говорят о ее величине.В таблице приведен химический состав широко применяемых сварочных наплавочных электродов и даны отдельные примеры их применения.

ПРУТКИ ДЛЯ НАПЛАВКИ

Литые прутки для наплавки износостойкого слоя на детали, работающие в условиях интенсивного абразивного изнашивания, ударных нагрузок, повышенных температур или агрессивных средах, согласно ГОСТ 21449-75 подразделяются на пять марок, и их изготовляют с номинальными диаметрами 4.. .8 мм и длиной 350.. .500 мм.

Широкое применение в судостроении и химическом машиностроении находит наплавка прутковыми материалами на основе меди. Основные марки прутковых материалов, выпускаются по ГОСТ 16130-90.

ПЛАВЛЕНЫЕ КАРБИДЫ ВОЛЬФРАМА (РЕЛИТЫ)

Карбиды вольфрама применяют для особо износостойких наплавок, работающих в условиях абразивного износа с ударными нагрузками. Наплавку проводят восстановительным газовым пламенем, плазмой или в индукторах. Наплавленный слой характеризуется высокой твердостью (500...700 HV) и повышенной склонностью к образованию трещин и пор. Релитовые наплавочные материалы изготовляют по техническим условиям в виде зернового (3) или трубчато-зернового (ТЗ) релита (ТУ 48-42-34-70) и ленточного АН-ЛЗ (ТУ 26-02-769-77), каждый из которых может иметь шесть степеней зернистости (табл. 14.14). Релитовые наплавочные материалы, так же как и сплавы с большим количеством кобальта, хрома и вольфрама, достаточно широко используются в наплавочных работах несмотря на их высокую стоимость. Они обладают отличной стойкостью против истирания, жаропрочностью и коррозионной стойкостью, износостойкостью, даже в условиях трения металла о металл без смазки и при работе в области высоких температур. Как правило, сплавы не имеют строго определенного химического состава, поскольку степень растворения твердых зерен карбида зависит от их размеров, температуры и времени пребывания в области критических температур.

Следует отметить особо, что сплавы содержащие большое количество кобальта, при наплавке склонны к образованию ГТ. Поэтому наплавляемые детали перед наплавкой желательно подогреть до 600.. .700 °С.

При наплавке сплавов, содержащих большое количество карбидов, необходимо выбирать режимы, обеспечивающие их минимальное растворение в матричном составе. Такие требования лучше всего обеспечиваются при газовой, индукционной или печной наплавке.

ОСОБЕННОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НАПЛАВКОЙ

Практика эксплуатации и учет причин выхода из строя подавляющего большинства (90 %) машин показали, что причиной этого является поломка, повреждение поверхности или износ одной или нескольких пар сопрягаемых деталей. Их замена или восстановление продлевает ресурс всей установки иногда в несколько раз.

Ремонт, особенно капитальный, - понятие, гораздо более широкое, чем восстановление. Он включает в себя: дефектацию каждого узла машины, замену изношенных частей запасными, очистку, определение частей, подлежащих восстановлению, сборку, окраску, испытания, выдачу гарантийного талона.

Однако что касается машин, производимых мелкими сериями или единично, то в этом случае вышедшие из строя части рентабельнее восстанавливать.

Иногда это относится и к машинам, производимым серийно и даже массово. Имеет смысл восстанавливать головки блока цилиндров, шатуны, коленчатые и распределительные валы и др.

Одним из основных технологических процессов восстановления является наплавка.

Выше были рассмотрены основные способы наплавки и даны материалы, с помощью которых можно получить необходимые свойства наплавленных поверхностей. При работах по наплавке следует иметь в виду, что в поверхностных слоях наплавленного металла возникают остаточные, как правило, растягивающие напряжения, которые могут привести не только к искажению формы и размеров наплавляемых деталей, но и к появлению трещин в самой наплавке.

Наплавку низколегированных и низкоуглеродистых сталей (до 0,4 % С) часто используют для восстановления размеров детали или создания подслоя. Особых проблем при наплавке таких сталей не возникает. Однако, если в наплавке количество углерода повышается до значений, более высоких, чем 0,4 %, то следует предусматривать подогрев, особенно при наплавке на массивные детали. Температура подогрева должна быть тем выше, чем массивнее деталь и больше углерода в ее составе.

При восстановлении деталей из хромо-вольфрамовых, хромомолибденовых и других теплостойких инструментальных сталей, особенно если наплавляемая деталь предназначена для работы в условиях сменных температур, чтобы исключить вероятность появления трещин, необходим предварительный подогрев до 300 °С. Часто рекомендуют последующее медленное охлаждение вместе с печью или последующий высокотемпературный отпуск и штамповых инструментальных сталей является протекание перлитного ращения в широких диапазонах скоростей охлаждения. Иногда после охлаждения образуется мартенситная структура с некоторым количеством остаточного аустенита - структура весьма твердая и износостойкая, затрудняющая дальнейшую механическую обработку.

Для восстановления наплавкой изделий из быстрорежущих сталей следует учитывать повышенную склонность металла к образованию ГТ и XT. Наплавленный металл, как правило, не должен подвергаться пластической деформации ковкой или прокаткой.

Низко- и высокоуглеродистые хромистые стали в наплавке в зависимости от количества хрома и углерода имеют ферритную или полуферритную, аустенитно-мартенситную структуру. Увеличение содержания углерода приводит к возникновению ледебуритной структуры.

Наплавка ледебуритных сталей XI2, XI2М, Х12ВФ трудна из-за склонности наплавленного металла к образованию XT и ГТ, возникающих по границам зерен легкоплавких карбидных эвтектик. С увеличением в наплавке углерода до 1,2... 1,5 % возрастает количество легкоплавкой эвтектики и трещины исчезают.

При наплавке ледебуритных хромистых сталей на малоуглеродистую в первом слое из-за относительно малого количества углерода возможно образование трещин. Из первого слоя трещины могут распространиться и в последующие слои. Следует выбирать такой режим наплавки, чтобы в первом слое перемешивание основного и присадочного металлов было минимальным. Твердость ледебуритной хромистой наплавки может быть чрезвычайно высокой; при температуре отпуска ~550 "С она может достигать 60 HRC.

Высокомарганцовистые аустенитные стали (НОГ 13Л) рекомендуют применять для деталей, работающих при абразивном изнашивании, сочетающемся с сильными ударами. Структура стали аустенитная, пластичность высокая наряду с хорошей прочностью. Твердость такой стали после закалки (950 °С) 180 НВ. В результате последующей деформации твердость возрастает до 500 НВ.

Наплавку таких сталей проводят с минимальным тепловложением (минимальные ток и напряжение). Для наплавки обычно используют проволоку Нп-ПЗА или самозащитную порошковую проволоку ПП-Нп-90Г13Н4, а иногда - подслой из наплавки типа Св-08Х10Н10ГБ.

Хромоникелевые и хромоникельмарганцовистые наплавки (коррозионно-стойкие стали) особо чувствительны к образованию ГТ и потере коррозионной стойкости в процессе эксплуатации. Поэтому при их наплавке стремятся к получению двухфазной структуры с минимальным содержанием вредных примесей. Иногда при наплавке рекомендуют промежуточные слои. Хорошие результаты дает применение проволоки типов Св-Х18Н10Т и Св-Х17Н13Н2Т. При использовании других проволок также стремятся иметь в наплавке запас феррита >2...3 %.

Одним из самых распространенных типов наплавочного металла с максимальной твердостью и хорошей износостойкостью является наплавка из высокохромистого чугуна, особенно чугуна, имеющего в составе первичные карбиды хрома типа Ме7С3.

Наплавки такого типа склонны к образованию XT, особенно при наплавке на крупногабаритные детали. Существует мнение, что эти трещины практически не переходят в основной металл детали и не влияют на износостойкость. С целью снижения вероятности их появления применяют подогрев и предварительно наплавляют подслой.

Коррозионно-стойкие и жаростойкие никелевые сплавы, дополнительно легированные молибденом и хромом (хастелой или инконель), наплавляют в основном в виде порошков и реже - проволоки.

Обычно сложностей при наплавке этих материалов не возникает. Если наплавка проводится на закаливающиеся стали, требуется предварительный подогрев.

Никелевые сплавы с хромом, бором, кремнием характеризуются большой стойкостью в агрессивных средах одновременно с высокой износостойкостью. Особой сложности при наплавке они не представляют, так как имеют относительно невысокую температуру плавления (1000... 1100 °С). Тем не менее, с целью лучшего сплавления подложку рекомендуется подогревать до температуры 300.. .500 °С.

ДЕФЕКТЫ НАПЛАВКИ

Наиболее распространенным дефектом всех разновидностей наплавок, существенно снижающим эксплуатационные характеристики наплавленного слоя, являются трещины, возникающие в наплавленном или основном металле. Чаще всего трещины возникают при наплавке на основной металл с неудовлетворительной свариваемостью или при очень высокой твердости наплавленного слоя, что связано с малой пластичностью металла в температурном интервале хрупкости (ГТ), с чрезмерно большими напряжениями в основном металле и наплавке, вызванными фазовыми превращениями при остывании (XT).

Вероятность возникновения трещин при наплавке, так же как и при сварке, определяется химическим составом основного и присадочного материалов, жесткостью наплавляемой конструкции, режимом наплавки и тесно связана с формированием первичной структуры и скоростью охлаждения. Кроме того, следует иметь в виду, что из-за различия коэффициентов термического расширения основного металла и наплавленного слоя существенно повышается вероятность их появления.

Металлографический анализ показал, что в большинстве случаев очагами разрушения в наплавленном металле являются микроскопические ГТ, возникающие в интервале температур кристаллизации и раскрывающиеся затем при остывании. Зародыши этих трещин проходят по зонам срастания кристаллитов, раскрытие их идет как по границам зерен, так и по телу зерна. XT могут образовываться и в основном металле в ЗТВ, и в самом валике, особенно в случае твердых наплавок.

Определить сопротивляемость образованию XT или ГТ можно количественно по методикам, разработанным в МВТУ (теперь МГТУ) им. Н.Э. Баумана, на испытательных машинах типов ЛТП-1-6, ЛТП-2-5; иногда для этой цели используют опытную наплавку на жесткую конструкцию. Существуют косвенные расчетные методы определения склонности к ГТ при наплавке.

Для расчета склонности к образованию XT иногда применяют следующую методику: подсчитывают углеродный эквивалент по уравнению

Сэ = С+1/6 Мп +1/24 Si +1/40 Ni +1/5 Cr +1/4 Mo +1/14 Nb.

Учитывая, что между углеродными эквивалентами С, и максимальной твердостью существует почти линейная зависимость, по формуле HV = 660Сэ ±40 с достаточной точностью определяют твердость HV, а затем, пользуясь экспериментальными данными уточняют технологию.

В наплавке нередко появляются поры, вызванные: загрязнением наплавочных материалов, их влажностью, применением чрезмерно больших токов, длинной дуги или нарушением защиты. Дефекты типа подрезов, шлаковых включений, излишней деформации изделия, несплавлений вызваны в основном неправильно назначенным режимом наплавки или его несоблюдением.