Электродуговые способы наплавки. ручная дуговая наплавка

Применение

Электроды с целлюлозным покрытием применяются для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Небольшая толщина позволяет использовать их при работе с труднодоступными конструкциями. Часто используются для сварки магистральных трубопроводов.

Целлюлозное покрытие обеспечивает стабильное горение сварочной дуги как при переменном, так и постоянном токе. Но для более качественной проварки рекомендуется использовать ток прямой полярности. Так дуга будет проплавлять металл мощнее, исключится возможность образования подрезов и пор.

При использовании целлюлозных электродов следует учитывать также несколько нюансов:

• нельзя сваривать конструкции из закаливающихся сталей, которые содержат много углерода и легирующих элементов;
• подготавливая электроды к работе нужно прокаливать их строго при температуре, указанной производителем. Кроме этого, некоторые (например, Bohler) настоятельно не рекомендуют вообще осуществлять прокалку электродов. Поэтому необходимость подготовки прутков и нужные параметры для этого рекомендуется уточнять в каждом случае.

ВАЖНО! Нельзя перегревать электроды при прокалке, так как в них должен сохраняться уровень влажности от 1,5 до 5,0%.

Если электроды прокаливаются при температуре выше 170 °C, то они значительно пересушиваются. Вследствие этого наплавляемый металл будет больше насыщаться углеродом.

6 групп электродов для наплавки

В зависимости от условий работы и принятой системы легирования получаемого наплавляемого металла наплавочные электроды (электроды для наплавки) условно разделяются на 6 следующих групп (для примера ниже написаны марки/типы электродов (типы металла), ссылки на все эти марки есть дальше, на этой странице):

1. 1-я группа электродов, обеспечивает получение низколегированного, низкоуглеродистого наплавленного металла со свойствами высокой стойкости к ударным нагрузкам в условиях трения. (ОЗН-300М /11Г3С, ОЗН-400М /15Г4С, НР-70 /Э-30Г2ХМ, ЦНИИН-4 /Э-65Х25Г13Н3)
2. 2-я группа электродов, обеспечивает получение низколегированного среднеуглеродистого наплавленного металла со свойствами высокой стойкости к ударным нагрузкам в условиях трения при нормальных и повышенных температурах эксплуатации (до 600-650 гр С). (ЭН-60М /Э-70Х3СМТ, ЦН-14, 13КН/ЛИВТ /Э-80Х4С, ОЗШ-3 /Э-37Х9С2, ОЗИ-3 /Э-90Х4М4ВФ)
3. 3-я группа электродов, обеспечивает получение легированного или высоколегированного углеродистого наплавленного металла со свойствами высокой стойкости к ударным нагрузкам в условиях абразивного трения. (ОЗН-6 /90Х4Г2С3Р, ОЗН-7 /75Х5Г4С3РФ, ВСН-6 /Э-110X14В13Ф2, Т-590 /Э-320Х25С2ГР)
4. 4- группа электродов, обеспечивает получение высоколегированного углеродистого наплавленного металла со свойствами высокой стойкости к большим давлениям и высоких температур эксплуатации (до 650-850 гр С). (ОЗШ-6 /10Х33Н11М3СГ, УОНИ-13/Н1-БК /Э-09Х31Н8АМ2, ОЗИ-5 /Э-10К18В11М10Х3СФ)
5. 5-я группа электродов, обеспечивает получение аустенитного высоколегированного наплавленного металла со свойствами высокой стойкости к условиям эрозионно-коррозионного изнашивания и трения при повышенных температурах эксплуатации (до 570-600 гр С). (ЦН-6Л /Э-08Х17Н8С6Г)
6. 6-я группа электродов, обеспечивает получение высоколегированного дисперсноупрочняемого наплавленного металла со свойствами высокой стойкости к тяжелым температурно-деформационным условиям (до 950-1100 гр С). (ОЗШ-6 /10Х33Н11М3СГ, ОЗШ-8 /11Х31Н11ГСМ3ЮФ)

Наплавка деталей, работающих на истирание с ударными нагрузками и без ударных нагрузок

Изделия, эксплуатирующиеся в условиях интенсивного поверхностного износа и высоких ударных нагрузок, необходимо наплавлять электродами следующих марок:

Сварочные электроды для наплавки ОЗН-400М

Преимущества ОМГ-Н: соответствуют государственным стандартам, наплавление может проводиться постоянным и переменным током обратной полярности.

ЦНИИН-4 является одной из самых востребованных и ходовых марок.

Металл, наплавленный стержнями ОЗН-7М при многослойном наплавлении, имеет повышенную стойкость к образованию трещин.

Достоинства ОЗН-400М: высокая производительность, наплавленный металл характеризуется повышенной твердостью.

Плюсы ОЗН-300М: наплавленный металл обладает повышенной стабильность показателей износостойкости и твердости, наплавка выполняется постоянным и переменным током обратной полярности.

Примером таких деталей могут служить элементы строительного и землеройного оснащения.

Для наплавки деталей, эксплуатирующихся на истирание и без ударных нагрузок применяются следующие марки электродов.

Для получения наплавленного слоя особой твердости нужно использовать наплавочные электроды Т-590 и Т-620. Данные марки предназначены для ремонта деталей, работающих на интенсивное истирание. Благодаря особому покрытию, в состав которого входят феррохром, ферротитан, ферробор, карбид бора и графит, твердость наплавленного металла может достигать 62-64 HRC. Металл, наплавленный материалами Т-590 и Т-620, характеризуются хрупкостью и склонностью к образованию трещин, и поэтому он не предназначен для работы в условиях значительных ударных нагрузок. Наплавление проводится в 1-2 слоя.

Ремонт изделий из различных металлов и сплавов также обладает собственными специфическими характеристиками.

Виды наплавки металла

• электродуговая;
• вибродуговая;
• газопламенная;
• плазменная;
• лазерная;
• индукционная;
• электрошлаковая;
• электроискровая.

Электродуговая наплавка

Чаще всего для наплавления металла применяют традиционное электродуговое оборудование. При ручной дуговой наплавке это стандартные выпрямители и инверторы постоянного тока, подключенные плюсом на электрод, а минусом — на деталь. Такая схема включения используется для снижения глубины проплавления и общего нагрева изделия. Вручную металлы наплавляют как штучными обмазанными электродами, так и с помощью аппаратов с нерасходуемыми электродами и полуавтоматов с защитной средой из газа. Ручная электродуговая наплавка угольными электродами с использованием порошковых смесей применяется для создания упрочняющих поверхностных слоев. В этом случае для обеспечения устойчивого плавления металла в присадочном порошке применяют включение с прямой полярностью (плюс на детали), повышающее нагрев поверхностного слоя изделия.

Газопламенная наплавка

Газопламенная наплавка считается самым простым и доступным способом наплавления металла, при котором источником тепла служит пламя горящего ацетилена или пропан-бутановой смеси. В качестве присадочного материала обычно применяется сварочная проволока или прутки, которые подаются в зону сварки ручным или механизированным способом, а для флюсов чаще всего используют смеси на основе буры и борной кислоты. Детали небольшого размера наплавляют без предварительного разогрева, а крупные перед наплавкой необходимо нагревать до температуры не менее 500 ºC. Кроме проволочных и прутковых присадок, при газопламенном наплавлении также используют порошковые, которые направляются в газовую струю из специального накопителя, плавятся в потоке пламени и в виде мелких капель металла оседают на поверхности детали.

Электрошлаковая наплавка

Электрошлаковая наплавка — это термический процесс, при котором источником нагрева гранулированной присадочной смеси, наносимой на поверхность детали, является шлаковая ванна. Такое устройство представляет собой небольшую емкость с кристаллизатором, перемещаемую вдоль поверхности базовой детали. Сверху в нее опускается плавящийся электрод или подается гранулированная присадка, при этом плавление металла происходит под слоем шлака и флюса, защищающего зону наплавления от нежелательного воздействия атмосферных газов. Вертикальное расположение шлаковой ванны способствует всплыванию пузырьков газа и частиц шлака, что способствует уменьшению количества пор и твердых включений в наплавленном металле. Кроме того, шлаковый слой защищает от разбрызгивания металла и сохраняет тепло рабочей зоны, поэтому эта технология характеризуется пониженным энергопотреблением. Одними из немногих ее недостатков являются повышенная сложность технологического процесса и невозможность работы с деталями малого размера и сложной конфигурации.

Электроискровая наплавка

Электроискровая наплавка — это одна из разновидностей электроэрозионной обработки, основанной на воздействии кратковременных электрических разрядов на поверхность металлического изделия. Основные элементы электроискровой установки — это электромагнитный осциллятор и электрод, из которого при искровых разрядах вырываются частицы металла. Поскольку ионы металлов обладают положительным зарядом, электрод подключается к плюсу, а деталь — к минусу. С помощью электроискрового метода наносят покрытия толщиной от нескольких микрон до 0.5 мм. При этом наплавленный металл получается плотным и мелкопористым, что способствует хорошему удержанию масла на поверхностях трения. Одно из главных достоинств этой технологии — практически полное отсутствие нагрева обрабатываемой поверхности, что позволяет избежать деформации изделия и изменения структуры металла.

Наплавка крестовин из марганцовистой стали.

Для ремонта крестовин из марганцовистой стали применяется электродуговая наплавка, которая должна производиться квалифицированным сварщиком с помощью соответствующих электродов

Очень важно, чтобы температура марганцовистой отливки крестовины не превышала 260° С, так как иначе металл может сделаться хрупким и ломким. Электроды должны быть такого типа, которые давали бы от 12 до 14% отложения металла, сохраняя аустенитовую структуру.
До начала наплавки с поверхности крестовины с помощью шлифовального камня должен быть удален весь поврежденный и наклепанный металл

Наплавленные валики должны быть не шире 19 мм и не длиннее 76 мм; для снятия напряжений и предупреждения растрескивания металл валика уплотняется ударами молотка. Замеры температуры производятся достаточно часто, чтобы не допустить увеличения температуры отливки выше 260° С. После того как толщина наплавленного металла достигнет желаемой величины, поверхность его шлифуют.

Кратко о сварке меди

Применяется несколько разновидностей сварочного процесса меди:

• ручная сварка металлическими электродами;
• ручная сварка угольными электродами;
• аргонно-дуговая сварка.

Некоторые особенности сварочного процесса электродами по меди

• Сваривание цветных металлов существенно может отличаться от сваривания стали, что обуславливается резким различием физико-химических свойств. К главным факторам, которые определяют свариваемость цветных металлов, относятся температура плавления и кипения, а также теплопроводность и сродство к содержащимся в воздухе газам (азоту, кислороду, парам воды).
• Медь обладает повышенной жидко текучестью в расплавленной форме, высокой электропроводностью и теплопроводностью. Для нее характерна также активность при взаимодействии с некоторыми газами и, особенно с водородом и кислородом, что при сварке может явиться причиной образования в металле шва микротрещин и пор. Для предотвращения образования таких дефектов в свариваемых соединениях необходимо применение только хорошо раскисленной меди.
• Сварка по меди должна выполняться тщательно прокаленными электродами, свариваемые детали должны быть хорошо подготовлены в местах наложения швов – зачищены до металлического блеска и удалены оксиды, загрязнения, жиры и пр.