4.2. Наплавка
Наплавка является разновидностью процесса сварки. Для осуществления процесса наплавки выбирают экономически целесообразный процесс сварки, при котором на поверхность основного металла наносят равномерный слой сплава, обладающего высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, жаропрочностью или др. заданными свойствами.
Появление наплавки относят к 1896 г., когда Спенсер получил патент на изобретение. Промышленное внедрение началось с 1922 г. - братья Студи впервые осуществили в США наплавку коронок бура способом газовой сварки с применением присадочного материала в виде стальной трубки, заполненной хромовым сплавом. В 1939 году советские специалисты осуществили наплавку с помощью покрытых электродов. В Японии исследования в области наплавки начались с 1955 года.
Способы наплавки, как правило, соответствуют способам сварки. Наиболее распространенными способами наплавки являются следующие.
Газовая наплавка основана на способе сварки плавлением, осуществляемая в условиях частичного оплавления основного металла при использовании высокотемпературного газового пламени, получаемого при сжигании смеси горючего газа с кислородом. При этом стремятся обеспечить минимальную глубину проплавления, а свойства наплавленного слоя определяются составом присадочного материала.
Дуговая наплавка покрытым электродом – основана на использовании электродов в виде стержней с покрытием. Свойства наплавленного слоя определяются составом покрытия и стержня. Способ нашел широкое применение для наплавки черных и цветных металлов.
Электродуговая наплавка под слоем флюса определяется аналогичным способом сварки. При наплавке в качестве электродных материалов используется проволока, лента или их комбинация. Наплавка электродной проволокой под флюсом может осуществляться во многих вариантах с применением наплавочной проволоки различного состава и разнообразных флюсов. Также разработана многоэлектродная наплавка.
В последние годы нашел широкое применение способ электродуговой наплавки ленточным электродом под слоем флюса, обеспечивающий более высокую производительность и снижение глубины проплавления основного металла по сравнению с проволочным электродом.
Наплавка осуществляется с помощью электрода в виде стальной ленты (порошковой или оплошного сечения) рис.4.8.
Электродуговая наплавка в среде углекислого газа протекает в условиях создания в области плавления электрода и основного металла газового потока СО2, что обеспечивает защиту от действия окружающего воздуха. В качестве защитного газа используется не только углекислый газ, но и смеси углекислого газа с аргоном и другими инертными газами. Свойства наплавленного слоя определяются составом электродного материала.
Наплавка в среде инертного газа. Способ заключается в дуговой наплавке при защите зоны дуги аргоном, гелием или иным инертным газом. Наплавка в среде инертных газов осуществляется в двух вариантах: плавящимся и неплавящимся вольфрамовым электродом.
Электрошлаковая наплавка базируется на процессе электрошлаковой сварки(см. рис. 2.12). Наплавка протекает в условиях непрерывной подачи электродной проволоки или ленты внутри слоя расплавленного шлака. Способ экономически выгоден при увеличении толщины наплавляемого слоя, позволяет снизить расход флюса.
Рис. 4.8. Схема электродуговой наплавки ленточным электродом под слоем флюса: 1 – ленточный электрод; 2 – подающие ролики; 3 – мундштук (токоподвод); 4 – флюс; 5 – шлаковая корка; 6 – наплавленный металл; 7 – наплавляемая деталь; 8 – источник питания дуги.
При плазменной наплавке расплавляемая проволока или пруток подаются в сварочную ванну под плазменной горелкой, где происходит и расплавление под действием теплоты плазмы и образование наплавленного слоя. С целью увеличения производительности разработан способ наплавки с поперечными колебаниями плазменной горелки и расплавляемого материала, в результате получают валик шириной до 65 мм. Этим способом наплавляют высоколегированные коррозионностойкие стали, никель и его сплавы, а также сплавы на основе меди. В качестве плазмообразующего и защитного газа применяют аргон или смесь аргона с гелием, что обеспечивает надежную защиту сварочной ванны.