Способ электродуговой наплавки

 

рц 599935

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01.76 (21) 2309520/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 11.09.78 (51) М. Кл. - В 23К 9/04

Гроударственный квинтет

СССР йр репаМ изобретений. открытий (53) УДК 621.791.92 (088.8) (72) Автор изобретения

Ж. А. Дудник

Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛ ЕКТРОДУГО ВОИ НАПЛАВ КИ

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 (1). 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 голов10 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 (2).

15 Однако формирование наплавляемого валика в этом случае остается свободным и толщина наплавляемого слоя значительной. Способ нс дает заметного увеличения производительности (площади поверхности детали наплав20 ляемой в единицу времени).

Известен также способ сварки под флюсом стыков трубопроводов, заключающийся в том, что свариваемая труба вращается со скоростью, равной скорости сварки, и к трубе в по25 толочном положешгп прижимается формирующий диск, электрод автоматически подается в зону горения дуги (3).

Процесс применяется только для сварки труб и резервуаров и не обеспечивает малого

30 сечения шва (толщину наплавкн), поскольку

599935

3 разработан 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 и 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 вращается 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 провочокой, 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 результирую5

25 зо

35 ю

60 б5 щей 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 О,ЗЯ>). 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 r/ñåê.

Пример. 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-500:

Рабочее напряжение 20 В, ток 225 А;

Проволока ПК-2, 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 образования

599935

Составитель Г. Тютченкова

Техред И. Михайлова

Корректоры: О. Тюрина и Л. Орлова

Редактор С. Макагои

Заказ 2224)19 Изд. Мв 336 Тираж 1045 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5 типография, пр, Сапунова, 2 на электроде до момента кристаллизации черезвычайно мала и за это время металл не успевает значительно окислиться.

Процесс может быть использован для плакирования металлов и сварки ТОНКНх листов металлов.

Использование предлагаемого способа наплавки деталей обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: производительность наплавки повышается с 10 — 35 до 360 мм2/с; глубина термического влияния снимается с 1 — 3 до 0,2—

0,4 мм; а получаемая толщина наплавки

0,7 мм и менее.

Формула изобретения

Способ электродуговой наплавки, при котором по касательной к поверхности вращающейся детали подают электродную проволоку и формируют наплавляемый слой прижимным роликом, отл и ч а ющий с я тем, что, сцелью повышения производительности и уменьшения термического воздействия на деталь при наплавке слоя металла толщиной 0,1 — 0,7 мм, паплавку производят при линейной скорости вращения детали относительно дуги 150—

300 мм/=.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Основы ремонта машин. Под ред. Петрова Ю. Н., М., «Колос» 1972, с. 220 — 265.

2. Патент ФРГ № 1240200, кл. 21h 30/11, 1967.

3. Лвторское свидетельство СССР № 96433, кл. В 23К 9/18, 1962.

4. Левин Э. Л. Термомеханическое упрочнение деталей при восстановлении наплавкой, М., «Колос», 1974, с. 38 — 52, 129.