Вибродуговая наплавка – технология качественного восстановления деталей

 По-настоящему производительным методом восстановления поверхностных слоев разнообразных деталей признается вибродуговая наплавка. От газокислородной и электродуговой наплавки ее отличает меньший уровень деформации обрабатываемых изделий.

Суть вибродугового наплавочного процесса

Интересующая нас обработка является одним из вариантов электродуговой автоматической наплавки, предполагающей применение металлического сварочного стержня для восстановления деталей наплавкой. Изделие, которое требуется восстановить, помещают в центры токарного агрегата, где и производится его обработка при помощи наплавочной головки. От источника тока на проволоку и заготовку подается требуемое напряжение.

Механический вибратор либо специальная электромагнитная установка, подключаемая к сети переменного тока, обеспечивает вибрацию сварочного стержня. Вибраторы механического типа выдают разные вибрации (по частоте тока), а электромагнитное приспособление обеспечивает колебания электрода на уровне 100 герц.

Вибрация стержня приводит к тому, что стадии короткого замыкания и горения дуги постоянно чередуются.

При горении дуги наблюдается выделение до 99,5 процентов тепла, которое расходуется на расплавление проволоки. При этом на конце стержня появляются металлические расплавленные капли. При коротких замыканиях они попадают на поверхность восстанавливаемого изделия.

Как видим, суть процесса состоит в том, что электродный металл за счет колебаний электрода переносится мелкими частицами на деталь. За счет этого появляются очень тонкая наплавленная поверхность с требуемыми характеристиками. Вибрация, кроме всего прочего, стабилизирует операцию – дуговые разряды возбуждаются с большой частотой (при каждом отводе от изделия сварочного стержня).

Основные достоинства, коими обладает описываемое вибродуговое восстановление поверхности деталей, следующие:

• зона термовоздействия характеризуется небольшой глубиной;
• возможность получения малых по толщине слоев (от 0,5 до 3 миллиметров);
• несущественные деформации обрабатываемых деталей;
• повышенные показатели твердости восстановленной поверхности.

Благодаря всем этим достоинствам вибродуговая наплавка демонстрирует отличные результаты при восстановлении судовых машин и установок, горнорудной и промышленной техники, элементов тракторов и грузовых автомобилей, электрических двигателей, разнообразных сельскохозяйственных машин, а также других конструкций из чугуна и стали.

Вибродуговая наплавка – тонкости технологии

Восстановление деталей по данной методике ведется на обратной полярности (постоянный ток) при напряжении от 17 до 20 В, которое среди специалистов считается оптимальным. Охлаждение изделий, необходимое для повышения твердости наплавленной поверхности, защиты деталей от коробления и уменьшения зоны термического воздействия, осуществляется посредством использования одного из двух растворов:

• технического глицерина (10–20-процентного);
• кальцинированной соды (3-4-процентной).

При подаче охлаждающего состава необходимо следить за тем, чтобы его струя не нарушала наплавочную операцию, попадая в столб сварочной дуги. Регулирование объема подаваемой жидкости для охлаждения в область выполнения работ осуществляется при помощи краника, который обычно монтируется непосредственно на наплавочной головке. Заметим отдельно – охлаждающий раствор дополнительно выполняет функцию "защитника" расплавленного материала от азотирования и процессов окисления.

О том, что операция наплавки идет стабильно и без технологических сбоев, свидетельствует равномерность звука от сварочной установки, а также данные, которые сварщик получает с амперметра. Стрелка этого прибора практически не колеблется в тех случаях, когда восстановление деталей проходит в адекватном режиме.

Если же стрелка амперметра "дергается", а плавление сварочной проволоки сопровождается неприятным треском, опытный специалист сразу понимает, что наплавка проходит нестабильно. Ее результаты будут совсем не такими, как ожидалось – прерывистый шов, низкое качество наплавленной поверхности и прочие дефекты обработки гарантированы.

Толщина наплавляемого покрытия зависит от двух показателей:

• от скорости (окружной), с которой происходит вращение заготовки;
• от скорости, с которой осуществляется подача сварочной проволоки.

Более узкий и тонкий валик наплавленного металла получается тогда, когда окружная скорость увеличивается. А вот при снижении этой скорости и одновременном повышении темпа подачи проволоки наплавленный слой всегда получается более толстым. Еще один нюанс операции заключается в том, что для получения толстого слоя наплавки необходимо применять большую по сечению проволоку, а для получения тонкого – меньшую.

Величина окружной скорости, кроме того, оказывает влияние на качество получаемой поверхности. Обычно повышение этой скорости приводит к формированию в наплавленном слое раковин (причем в немалых количествах).

Отметим, что некачественная подготовка сварочной проволоки и поверхности наплавляемого изделия (в частности, их плохая очистка) приводит к повышенной пористости полученного слоя. Такое явления также может свидетельствовать о том, что состав, используемый для охлаждения, имеет высокий уровень загрязненности.

Оборудование и расходные материалы для наплавки

Процедура автоматической вибродуговой наплавки осуществляется на переоборудованном станке для выполнения токарных работ. Его конструкцию изменяют таким образом, чтобы восстанавливаемая деталь вращалась очень медленно. Также необходим источник тока (сварочного) и специальная наплавочная головка, например ВДГ-5.

Конструктивно указанная вибродуговая головка состоит из следующих частей:

• двигатель устройства, которое передвигает сварочную проволоку;
• ролики, благодаря которым осуществляется подача к головке указанной проволоки (она поступает с мотка);
• механизм подачи, размещаемый в корпусе ВДГ;
• вибратор и его двигатель;
• опорный узел;
• наконечник (обеспечивает вибрацию проволоки и служит для подвода электрода к заготовке).

В принципе, можно использовать и любые другие головки. Главное, чтобы такое оборудование имело особое устройство мундштука. На ряде предприятий для вибродуговой наплавки применяются механизмы для наплавки под флюсом, из конструкции коих просто-напросто убирают приспособление для подачи флюса.

Для вибродугового восстановления рекомендуется применять такие проволоки:

• Св-15 – для работы с изделиями из чугуна (такая проволока придает поверхности заготовки высокую твердость);
• Нп-30ХГСА, Св-18ХГСА, Нп-50 (65Г), Св-08А – для наплавки деталей из стали.

Также нередко используются проволоки пружинного типа (по Государственному стандарту 9389–75). Конкретная их марка подбирается с учетом тех требований, которые выдвигаются к твердости и иным механическим характеристикам наплавленного слоя.

Оборудование для восстановления изделий по вибродуговой методике следует периодически проверять и проводить его техобслуживание. Продолжительная эксплуатация головки для наплавки приводит к изнашиванию мундштука, поломке роликов, что становится причиной появления изъянов при обработке и нарушения нормального хода наплавочной операции.