Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

слой характеризуется высокой твердостью (HV 500—700) и по­ вышенной склонностью к образованию трещин и пор. Рёлитовые наплавочные материалы изготовляют по ТУ в виде зерно­ вого (3) или трубчатозернового (ТЗ) релита (ТУ 48-42-34—70) и ленточного АН-ЛЗ (ТУ 26-02-769—77), каждый из которых может иметь шесть степеней зернистости (табл. 34.7).

34.3. Дефекты наплавки

Наиболее распространенным дефектом всех разновидностей наплавок, существенно снижающим эксплуатационные харак­ теристики наплавленного слоя, являются трещины, возникаю­ щие в наплавленном или основном металле. Наиболее часто трещины возникают при наплавке на основной металл с не­ удовлетворительной свариваемостью или при очень высокой твердости наплавленного слоя, что связано с малой пластич­ ностью металла в температурном интервале хрупкости (горя­ чие трещины), с чрезмерно большими напряжениями в основ­ ном металле и в наплавке, вызванными фазовыми превраще­ ниями при остывании (холодные трещины).

Вероятность возникновения трещин при наплавке так же, как и при сварке, определяется химическим составом основ­ ного и присадочного материала, жесткостью наплавляемой кон­ струкции, режимом наплавки и тесно связана с формирова­ нием первичной структуры и скоростью охлаждения. Кроме того, следует иметь в виду, что различные коэффициенты тер­ мического расширения основного металла и наплавленного слоя существенно повышают вероятность их появления.

Металлографический анализ показал, что в большинстве случаев очагами разрушения в наплавленном металле явля­ ются микроскопические горячие трещины, появляющиеся в ин­ тервале температур кристаллизации и раскрывающиеся затем при остывании. Зародыши этих трещин проходят по зонам сра­

стания кристаллитов, раскрытие их проходит как по границам зерен, так и по телу зерна. Холодные трещины могут образо­ вываться как в основном металле в зоне термического влия­ ния, так и в самом валике, особенно если речь идет о твердых наплавках.

Определить сопротивляемость образованию холодных или горячих трещин можно количественно по методикам, разрабо­ танным в МВТУ, на испытательных машинах типа ЛТП-1-6, ЛТП-2-5; иногда для этой цели используют опытную наплавку на жесткую конструкцию. Существуют косвенные расчетные методы определения склонности к горячим трещинам при на­ плавке (см. гл. 6).

Для расчета склонности к образованию XT иногда приме­ няют следующую методику: подсчитывают углеродный экви­ валент по уравнению C9=C + VeMn + l/2 4 Si + 1/4oNi + 1/6Cr+ -t-'AM o+'/uNb. Учитывая, что между углеродными эквива­ лентами Cs и максимальной твердостью существует почти ли­ нейная зависимость, по формуле H V—(660Сэ+40) ±40 с до­ статочной точностью определяют твердость HV, а затем, поль­ зуясь экспериментальными данными, требуемую температуру подогрева:

В наплавке нередко появляются поры, вызванные загряз­ нением наплавочных материалов, их влажностью, применением чрезмерно больших токов, длиной дуги или нарушением за­ щиты. Дефекты типа подрезов, шлаковых включений, излиш­ ней деформации изделия, несплавлений вызваны в основном неправильно назначенным режимом наплавки или его несоблю­ дением.

Гл ава 35. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ

(Гаврилюк В. С.)

35.1. Основные способы напыления

Напыление как метод нанесения покрытий газотермическими способами, осуществляется высокотемпературной газовой струей, содержащей расплавленные частицы напыляемого материала. При столкновении с обрабатываемой поверхностью проис­ ходит деформация нагретых частиц, возникают силы сцеп­ ления в месте контакта, устанавливается термическое рав­ новесие. Главным в этих процессах является стадия возникно­ вения связей между основой и напыленными частицами и

между самими частицами, обусловленных механическим зацеп­ лением, физическим и химическим взаимодействием (силы Ван-дер-Ваальса) с образованием межатомных связей.

В зависимости от источника нагрева различают три основ­ ных способа напыления: газопламенный, дуговую металлиза­ цию и плазменно-дуговой.

2

При газопламенном процессе (рис. 35.1) напыляемый ма­ териал 1 в виде прутка или проволоки подается в центральное отверстие 2 в горелке и расплавляется в рабочей части кисло­ родоацетиленового, пропанового или водородного пламени 3. Расплавленные частицы подхватываются струей сжатого воз­ духа 4 и в виде мелких капель 5 осаждаются на обрабаты­ ваемой поверхности 6, расположенной в 100—150 мм от сопла горелки. Проволока подается специальным электромеханиче­ ским проводом. Порошкообразный материал подается транс­ портирующим газом, роль которого чаще всего выполняет го­ рючая смесь. Способ характеризуется простотой технологии, низкой стоимостью оборудования, универсальностью. Недоста­ ток— слабая связь напыленного слоя с материалом детали.

При электродуговой металлизации (рис35.2) к проволо­ кам из напыляемого материала U подаваемого электрическим или воздушно-механическим приводом, подводится напряже­ ние от источника постоянного сварочного т°ка 2 и возбужда­ ется электрическая дуга 3. В дуговой промежуток через сопло 4 подается сжатый воздух или другой газораспылитель, кото­ рый переносит расплавленный металл в виде мелких части­ чек 5 на обрабатываемую поверхность б, расположенную на расстоянии 100—200 мм от сопла металлизатора.

J

/

о+2 ш

ste 5

лучшее соединение с основным металлом. Недостатком явля­ ется возможность перегрева и окисления напыляемого мате­ риала, а также частичное выгорание из него легирующих ком­ понентов.

Плазменное напыление в зависимости от вида напыляемого материала, а также от схемы подключения источника тока мо­ жет производиться с использованием плазмотронов трех видов

рошкообразный наплавочный материал 5 подается в с0ПЛ0

нетическая энергия порошка увеличивается, что способствует лучшему его сцеплению с наплавляемой поверхностью. Прово­ лочный или прутковый материал 7 подается специальным по­ дающим механизмом в непосредственной близости от сопла плазмотрона (рис. 35.3, б, в). В случае, когда сварочный ток подводится не только к корпусу плазмотрона, но и к наплав­ ляемой проволоке (рис. 35.3, в), доля энергии, передаваемая дугой наплавленному металлу, возрастает в 3—5 раз; соответ­ ственно повышается и производительность наплавки.

Достоинством плазменного напыления является возмож­ ность применения для широкого спектра материалов как в ат­ мосфере, так и защитных камерах. Недостатками являются высокая стоимость процесса, относительно низкая производи­ тельность, высокий уровень шума.

35.2. Материалы для напыления

Для напыления могут быть использованы проволоки, прутки и порошковые материалы. При дуговом напылении чаще ис­ пользуют проволоку или прутки, позволяющие обеспечить их непрерывную и равномерную подачу в высокотемпературную зону. Их разновидности и характеристики даны в гл. 29.

При плазменном и газопламенном напылении широко ис­ пользуются материалы в виде порошков*. Порошковые мате­ риалы могут быть изготовлены практически из любых сплавов или неметаллических материалов по относительно простой технологии. Форма, гранулометрический состав, сыпучесть по­ рошков оказывают большое влияние на качество напыленного слоя и должны оговариваться ГОСТом или ТУ на изготовление.

35.2.1. Порошки из чистых металлов

Напыление чистыми Металлами применяют, как правило, для придания по­ верхностям свойств, присущих этим металлам, или для получения про­ межуточных слоев, обеспечивающих хорошую адгезию с основным метал­ лом. Некоторые металлические порошки указаны ниже:

* Могут быть использованы также для лазерной, газоплазменной и дру­ гих видов наплавок.