Рис. 5.2 Схема электрошлаковой наплавки
1 – Кристаллизатор, охлаждаемый водой;
2 – Шлаковая ванна;
3 – Электрод;
4 – Мундштук;
5 – Дозатор флюса и легирующих добавок;
6 –Ограничивающие диски;
7 – Деталь;
8 – Оправка;
9 – Технологическая пластина.
На получаемой детали формируют жидкую шлаковую ванну, ограничивая ее со всех сторон. В ванну вводится электрод. Ток подается к электроду и к детали. При прохождении тока через флюс выделяется достаточно тепла для плавления флюса и электродного металла.
Толщина покрытия может достигать 14 мм.
Кристаллизатор изготавливают из меди, графита, керамики.
Электрод – проволока, лента, порошок.
ЭШН применяют для биметаллизации и восстановления сильно изношенных деталей (крупногабаритных).
Электрическая дуга горит только в самом начале процесса между технологической пластиной и электродом. Потом гаснет. Ток идет через жидкий шлак и начинается бездуговой процесс.
Включают подачу электродной проволоки, флюса и движение детали. Кристаллизатор формирует покрытие , охлаждает его и обеспечивает образование нужной кристаллической структуры металла в наплавляемом слое.
Сила тока 800-900 А. U=35-40 В. Скорость подачи проволоки 3…3,5м/мин. Глубина шлаковой ванны 80мм, диаметр электрода 3мм. Скорость подачи легирующих добавок (для износостойких покрытий используют сормайт) 50-85г/мин.
Электрошлаковый процесс можно использовать для создания заготовок методом литья.
Недостатки:
- Создание покрытий толщиной менее 10 мм невозможно
- В покрытии высокое содержание основного металла
Наплавки ведутся на специальных сварочных аппаратах (например, ОКС-7755 ГОСНИТИ) с использованием источников постоянного или переменного тока.
Производительность до 150 кг/ч – больше всех остальных способов. Количество энергии на 1 кг наплавки меньше в 2-4 раза, чем при ручной наплавке и в 1,5 раза меньше, чем при наплавке под флюсом.
6.6.Наплавка в среде защитного газа
Суть: В зону дуги подается защитный газ. Инертный ( аргон, гелий и их смеси) или активны ( диоксид углерода, азот, водород, водяной пар, и их смеси), а так же смеси инертных и активных газов. Лучше – инертные газы, но они дороже. Чаще применяют водяной пар, пищевую углекислоту и сварочный диоксид углерода.
В ремонтном деле наиболее широко применяют наплавку в среде диоксида углерода плавящимся электродом.
Рис.5.3 Схема наплавки в среде защитных газов
1- Электродная проволока
2- Мундштук
3- Вода
4- Наконечник
5- Сопло горелки
6- Электродуга
7- Сварочная ванна
8- Покрытие
9- Деталь
Давление газа 0,05-0,2 МПаРасход 0,6-0,96 м3/ч
Толщина свариваемого металла 0,6-5 мм.
Диаметр электродной проволоки 0,5-2 мм.
Ток 30-300 А обратной полярности.
Напряжение 17-30 В.
Скорость сварки 25-45 м/ч.
- Автоматическая сварка используется для наплавки
- Полуавтоматическая - для сварки листовых изделий
Сваривают сталь и чугун диаметром > 12 мм.
Способ позволяет получать плотный шов с небольшой зоной термического влияния, т.е. с меньшим нагревом деталей и большей производительностью. Нет необходимости удаления шлаковой корки и зачистки шва. Процесс и 1,2-1,5 раза дешевле, чем другие.
Наибольшая стойкость к образованию трещин при наплавке чугунных изделий и у хромоникелевых и марганцовистых наплавочных материалов.
Используют наплавочные станки с газоэлектрической горелкой, источники электрического питания выбирают с жесткой характеристикой. Полуавтоматы типа А-348 и др. Наплавочные головки, например, АБС и др. Баллоны 40л. Подогреватели до 400-800 С, осушители, редукторы-расходомеры.
Разновидностью наплавки в среде защитных газов является аргонодуговая наплавка используемая для получения покрытия на деталях из алюминиевых сплавов и коррозионностойких сталей. Применяется переменный ток со специальной характеристикой, обеспечивающей катодное расплавление оксидов на поверхности наплавляемой детали.
Недостатки:
- Повышенное разбрызгивание металла (5-10%); Ограниченное легирование; Небольшое повышение износостойкости и усталостной прочности (10-20%); Открытое световое излучение дуги и необходимость защиты от него.