Выбор способа наплавки

Рациональный выбор способа наплавки определяется возможностью получения наплавленного слоя требуемого состава и свойств, характером и допустимой величиной износа, возможностью восстановления размеров и работоспособности детали, ее размерами и конфигурацией, экономичностью процесса, наличием оборудования и материалов.

При выборе способа и технологических параметров наплавки конкретных деталей или группы деталей необходимо учитывать следующие обстоятельства.

В отличие от напыления для наплавки характерно наличие больших припусков на механическую обработку (0,4 – 1,5 мм на сторону) и, как следствие, неизбежность существенных потерь наплавляемого металла. Все способы наплавки (за исключением электроконтактной) обусловливают возникновение напряжений и деформаций в изделии, а также снижение сопротивления усталости. Поэтому для деталей, работающих в условиях циклических нагрузок, следует предусмотреть различные технологические операции: термообработку, упрочнение и др.

Часть способов наплавки (ручная и механизированная электродуговая, газовая, плазменная и др.) обладают достаточной универсальностью, другие же (например, трением) менее универсальны. Ручная дуговая наплавка является наиболее универсальным процессом и может применяться для наплавки тел вращения малого и большого диаметра, плоских деталей и деталей сложной нормы. Однако невысокие производительность и качество наплавки, большие деформации являются отрицательными характеристиками процесса.

Одно- и многоэлектродная наплавка под флюсом обладает достаточно высокой производительностью и широко применяется для наплавки плоских деталей и тел вращения относительно больших диаметров.

Для тел вращения малых диаметров и деталей сложной формы успешно используется электродуговая наплавка самозащитной порошковой проволокой.

Там, где к качеству металла предъявляются высокие требования (арматура высоких параметров, клапаны ДВС, инструмент), успешно применяется плазменная наплавка.

При выборе способа наплавки необходимо также учитывать и ряд других ее особенностей.

1. Ухудшение свойств наплавленного слоя вследствие перехода в него элементов основного металла. При ручной наплавке покрытым электродом или автоматической наплавке под флюсом деталей из низкоуглеродистой или низколегированной стали монель-металлом вследствие интенсивного разбавления первого слоя наплавленного металла и значительного увеличения содержания в составе наплавленного слоя железа коррозионная стойкость покрытия заметно снижается.

2. Деформация изделия, вызываемая высокой удельной энергией наплавки. Неправильный выбор режима наплавки может привести к чрезмерной деформации изделия после наплавки и браку. Для сохранения точности формы и размеров наплавляемого изделия необходимо принимать особые меры: наплавку изделия вести в зажатом состоянии, исключающем его деформацию; создавать предварительную деформацию изделия с таким расчетом, чтобы деформация, вызываемая наплавкой, обеспечивала возврат к исходной правильной форме изделия.

3. Определенная неравномерность свойств наплавленных изделий. Она обусловлена тем, что наплавленный слой, в отличие от плакированного, имеет характерные свойства и особый состав, присущие металлу сварных швов. В этой связи исключается возможность использования при наплавке неквалифицированного сварщика, так как он не сможет обеспечить получения изделий стабильного качества. Следует помнить, что при наплавке аустенитной коррозионно-стойкой сталью для предотвращения образования горячих трещин необходимо применение такой стали, в структуре которой содержится несколько процентов феррита, что не позволяет получить в наплавленном слое полностью аустенитную структуру, какая бывает обычно в плакированном слое.

4. Более ограниченный, чем при напылении, выбор сочетаний основного и наплавленного металлов. Наплавка допускает разнообразные сочетания основного и наплавочного материалов, однако в отличие от напыления имеются определенные ограничения. Например, при изготовлении стальных сосудов с титановым покрытием используют напыление или плакирование прокаткой либо взрывом. Однако при наплавке стали титаном на границе основы и наплавленного слоя образуется хрупкая прослойка интерметаллических соединений, что практически исключает возможность применения данной технологии.

5. Трудность наплавки мелких изделий сложной формы. Наплавка сопровождается оплавлением поверхностного слоя основного металла и протекает в условиях непрерывного перемещения сварочной ванны, состоящей из смеси основного и наплавляемого металлов. При наплавке мелких изделий условия для нормального формирования такой ванны ухудшаются. При сложной форме изделий также затруднено ее плавное перемещение, что исключает образование ровного качественного наплавленного слоя.

Способы наплавки характеризуются следующими основными показателями: производительностью, долей основного металла в наплавленном валике, толщиной наплавленного слоя.

Сравнительная характеристика некоторых способов наплавки с учетом этих показателей приведена в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Сравнительная характеристика способов наплавки