VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

С момента своего создания наплавка продолжает развиваться, создаются более новые и совершенные способы, материалы и оборудование. Но до сих пор ведущую роль занимает дуговая наплавка. Она может выполняться практически в любых условиях на сварочном оборудовании и для ее применения не требуется высокая квалификация сварщиков.

Рассмотрим подробней дуговую наплавку, применяемую для упрочнения поверхностного слоя.

В работе [3] представлен способ наплавки гребней железнодорожных колесных пар при сварке в углекислом газе без предварительного подогрева, что позволило сократить цикл наплавки в 2 раза. В работе [4] предложены методы для борьбы с образованием и развитием горячих трещин при наплавке гребней железнодорожных колесных пар.

В работе [5] представлен способ упрочнения наплавкой замков бурильных труб с применением комбинированной технологии с одновременным формированием аустенитного подслоя, что существенно уменьшает вероятность зарождения холодных трещин и повышает усталостную прочность наплавленных деталей.

В работе [6] авторы рассмотрели, как влияет способ упрочняющей наплавки на абразивную износостойкость.

Энергию, затрачиваемую при наплавке можно представить в виде схемы на рисунке 1. Из схемы видно, что повышение производительности можно обеспечить за счет управление переносом электродного металла и повышения количества теплоты, идущей на нагрев присадочной проволоки.

Рис. 1. Распределение энергии при наплавке

Сущность процесса заключается в следующем: при ограничении мощности дуги снижается энергия, идущая на нагрев изделия, следовательно, снижается ввод тепла в изделие.

Снизить необходимую энергию и подогреть проволоку до ее попадания в контактный наконечник можно различными способами.

Первый способ представлен на схеме (рис. 2).

Рис. 2. Схема устройства с подогревом электродной проволоки с помощью дополнительного источника питания

Для этого вводится дополнительный источник питания ИП 2, который будет нагревать вылет электродной проволоки 1. Данная схема достаточно эффективна, но имеет недостаток, который заключается в необходимости второго источника питания.

Второй способ: повысить производительность можно за счет управление переносом электродного металла и дозированием вводимого тепла, если применить процесс импульсно-дуговой наплавки (рис. 3). Для ограничения тока паузы вводится балластное сопротивления 2. В момент, когда должен протекать ток паузы, ключ 1 включается на балластное сопротивление, когда необходим ток импульса – напрямую на контактный наконечник 3. Недостатком данного устройства является то, что на балластном сопротивлении расходуется большое количество энергии.

Рис. 3. Схема устройства для импульсно-дуговой наплавки, использующее балластное сопротивление.

Третий способ: если убрать балластное сопротивление и поставить второй контактный наконечник 2 (рис. 4), то ток в момент паузы будет определяться вылетом электродной проволоки между контактными наконечниками. Сварочный ток, проходя через этот участок проволоки, будет ее нагревать. Таким образом, при комбинации двух вышеприведенных устройств получено новое устройство, которое не имеет вышеперечисленных недостатков. Данное устройство повышает производительность наплавки, снижает перемешивание основного металла с наплавляемым металлом, а также позволяет снизить потери энергии [7].

Рисунок 4. Схема устройства, использующая вместо балластного сопротивления вылет электродной проволоки

Проведенные экспериментальные исследования показывают, что использование теплоты, выделяемой на участке между контактными наконечниками, снижает удельное теплосодержание капель электродного металла, повышает производительность наплавки (до 2-х раз), а также повышает коэффициент полезного действия системы импульсного питания.

Использование данного устройства при сварке с импульсным питанием сварочной дуги обеспечивает качественное формирование облицовочного шва.

Микроструктура наплавленноговалика, выполненного с помощью устройства, использующего подогрев электродной проволоки, показана на рисунке 5. Металл наплавленного валика характеризуется направленным ростом кристаллитов с небольшим изменением направления в центре валика. На границе кристаллов феррита наблюдается незначительное количество перлита. Перед линией сплавления наблюдается направленный рост кристаллитов перпендикулярно плоскости сплавления. Зона перегрева невелика. Крупные поля перлита с небольшим количеством ферритных зерен по границам полей [8].

а	б
Рис. 5. Микроструктура (×100×0,5) наплавленного валика (а) и зоны сплавления (б)

Вывод.

Дальнейшие пути развития дуговой наплавки – это повышение производительности, снижение перемешивания основного металла с наплавляемым металлом, снижение тепловложения.

Список литературы.

1. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. (пер. с яп.) Москва: «Машиностроение». – 1985. – 240 с.

2. http://www.svarkainfo.ru/rus/technology/naplavka/

3. Шефель В.В., Лойко В.М., Стржалковский В.Д., Якушин Б.Ф., Макаров Э.Л. Дуговая наплавка в углекислом газе гребней железнодорожных колесных пар без предварительного подогрева // Сварочное производство. – 2010. – №8. – С.35-40.

4. Кипиани П.Н., Павлов Н.В., Якушин Б.Ф. Повышение стойкости металла против образования и развития горячих трещин при наплавке гребней колес железнодорожного подвижного состава // Сварочное производство. – 2000. – №10 – С.8-11.

5. Рыжков Ф.Н., Усикова Н.Ю., Артеменко Ю.А., Воротников В.Я., ВуГуй Лан. Упрочнение наплавкой замков бурильных труб. // Сварочное производство. – 2010. – №8. – С.41-42.

6. Coronado John J., Caicedo Holman F., Gomes Adolfo L. The effects of welding processes on abrasive wear resistance for hardfacing deposits // Tribol Int. – 2009. – №5 – С. 745-749.

7. Крампит А.Г., Крампит Н.Ю., Крампит М.А. Устройство, использующее подогрев электродной проволоки // Ремонт восстановление и модернизация. – 2011. – №7. – С. 9-11.

8. Крампит М.А. Повышение эффективности процесса импульсного питания сварочной дуги // Сборник работ победителей отборочного тура Всероссийского смотра-конкурса. Научно-технического творчества студентов вузов «ЭВРИКА» (май-июль 2012, г. Новочеркаск).

Код для цитирования: Скопировать