Характеристика наплавки (стр. 2 из 3)
По механизму разрушения трущихся поверхностей различают следующие виды изнашивания: адгезионное, абразивное, при резании (зазоре, царапании), коррозионное, поверхностная усталость, ударное, кавитационно-эрозионное.
На практике редко встречаются случаи изнашивания по какому–либо одному из видов, приведенных выше. Обычно вид изнашивания определяется условиями эксплуатации деталей в сложных реальных условиях и по любой из известных классификаций может быть отнесен к нескольким из выделенных видов. В ряде случаев одним и тем же внешним условиям эксплуатации могут соответствовать различные виды изнашивания.
Рисунок 2.1 – Классификация основных видов изнашивания
3.Основные способы легирования наплавленного металла при дуговой и электрошлаковой наплавке
Специальные свойства наплавленного металла достигаются за счет легирования, то есть, за счет введения в его состав соответствующих элементов в необходимом количестве. Наиболее распространенным является легирование наплавленного металла за счет введения в зону дуги металлов, сплавов и неметалловидных соединений в виде различных карбидов и интерметаллов.
При дуговой наплавке плавящимся или неплавящимся электродом, в среде защитных инертных газов, плазменной электрошлаковой наплавке химический состав наплавленного металла по всем основным легирующим элементам примерно соответствует химическому составу электродного материала. Дополнительного устойчивого легирования наплавленного металла в результате металлургических взаимодействий наплавляемого металла с газовой фазой (например, азотом или кислородом, которые можно добавлять к инертному газу, как правило, аргону) обычно достичь не удается.
Применение в качестве плавящегося электрода ленты весьма целесообразно. При этом уменьшается γ0 (меньшее число слоев позволяет получить желаемый состав), ослабляется влияние режима наплавки на относительную массу переплавляемого шлака, достигается более ровная наплавленная поверхность. В качестве наплавочных применяют обычно холоднокатаные ленты толщиной 0,4.10 мм и шириной 20 .100 мм, а также ленты, получаемые прокаткой залитого в охлаждаемые валки жидкого металла (например, чугуна) и спрессованные холодной прокаткой из порошков и дополнительно спеченные – металлокерамические.
При всех вышеуказанных методах легирования изменение параметров процесса наплавки влияет на уровень легирования наплавленного металла. Характер и величина изменения уровня легирования зависит от электродного металла и флюса. Возможность получения необходимого состава определяется исходной концентрацией элементов и степенью усвоения этих элементов металлом на стадиях капли и ванны.
Весьма разнообразные составы наплавленного металла могут быть получены посредством порошковых проволок, изготовляемых из низкоуглеродистой ленты и сердечника, состоящего из смеси металлических порошков или смеси металлических порошков и газошлакообразующих веществ.
Основной особенностью легирования металла при наплавке порошковой проволокой является внутреннее, относительно электродного металла, расположение легирующих компонентов в сердечнике проволоки. Взаимодействие металлических присадок с окислительными компонентами шихты протекает менее интенсивно, а шихта сердечника контактирует с металлом оболочки слабее, чем при наплавке покрытыми электродами.
Реализация процесса прямого легирования требует введения в ванну необходимого количества раскислителей и окислов легирующих элементов и может привести к снижению температуры капель и ванны, замедления и нарушения хода металлургических реакций и неравномерного распределения элементов в валике. При введении экзотермической смеси в состав сердечника порошковой проволоки появляется возможность равномерного расплавления оболочки и сердечника. Благодаря теплу экзотермической реакции, конвективному теплообмену с ванной, а также излучению осуществляется расплавление сердечника и предотвращается переход его твердых частиц в ванну.
При дуговой наплавке плавящимся или неплавящимся электродом, в среде защитных инертных газов, плазменной, электрошлаковой наплавке химический состав наплавленного металла по всем основным легирующим элементам примерно соответствует химическому составу электродного материала. Дополнительного устойчивого легирования наплавленного металла в результате металлургических взаимодействий наплавляемого металла с газовой фазой (например, азотом или кислородом, которые можно добавлять к инертному газу, как правило, аргону) обычно достичь не удается.
При использовании дуги с неплавящимся электродом (угольным без защиты от воздуха или вольфрамовым с защитой инертными газами) легирование обеспечивается в основном только наплавляемым материалом и его перемешиванием с основным металлом. При ручном процессе можно применять стержни из проволок сплошного сечения (согласно ГОСТ 10543-75 или 2246-70 или другого состава), литые прутки из недеформируемых сплавов (высокохромистый чугун - сормайт, а также кобальтовые стеллиты типа В3К и др.); порошковые присадки (трубка с сердечником из твердых термически стойких карбидов - ликар), а также порошкообразные (размером 100...750 мкм) и зернистые наплавочные материалы (сталинит - смесь феррохрома, ферромарганца, чугунной стружки и нефтяного кокса).
В ряде случаев механизированной наплавкой аргонодуговым методом вольфрамовым электродом можно расплавлять уложенные на место наплавки заготовки наплавочного материала, выполненного в виде литья или из прессованных порошков. При достаточно хорошо подобранном режиме наплавки такая наплавочная заготовка (брикет, кольцо и пр.), расплавляясь, нагревает лежащую под жидким металлом поверхность до оплавления, в результате чего расплав соединяется с основным металлом.
По такой схеме можно получать наплавленные слои любой композиции, хотя при этом необходимо учитывать и возможность образования трещин в слое или по зоне сплавления. В качестве присадки при аргонодуговой наплавке можно использовать спеченные из порошков прутки.
Аналогично получается соединение и при плазменной наплавке при горении дуги на проволоке из наплавляемого сплава (например, медной или бронзовой). В этом случае перегретый металл расплавленной проволоки осуществляет необходимую тепловую подготовку к оплавлению поверхности, не включенной в цепь дуги наплавляемой детали.
Имеютсяплазмотроны, в которых через дугу, горящую между электродом и соплом плазмотрона, вдувается мелкий порошок (обычно с размером частиц до 100 мкм) наплавляемого материала.Он расплавляясь, перегревается до необходимой температуры и, поступая на наплавляемую поверхность в виде капель, приводит к оплавлению основного металла и установлению металлической связи (свариванию) наплавляемого металла с основным. Возможности регулирования химического состава наплавляемого металла при таких способах очень широки.
При наплавке плавящимся электродом в углекислом газе приходится считаться с потерями легирующих элементов за счет их окисления. Легирование наплавленного металла достигается в основном выбором соответствующего присадочного металла (электродная проволока сплошного сечения, порошковая и др.) или применением дополнительных наплавочных материалов (паст, перед наплавкой наносимых на кромки; присадочных прутков, порошков, засыпаемых на поверхность перед наплавкой или вдуваемых в сварочную ванну; дополнительных проволок, прутков, укладываемых на поверхность или подаваемых в сварочную ванну и др.).
Наплавка электродами, имеющими специальные покрытия, позволяет получать довольно значительное легирование через составляющие электродного покрытия (обычно вводимые в покрытия в виде порошков металлов, сплавов или углеродистых составляющих) или посредством выбора состава металлического стержня электрода.
Переход легирующих элементов из стержня и покрытия электрода зависит от свойств элемента (его сродства к кислороду, температуры испарения и др.), от композиции электродного покрытия металла стержня электрода, а также от коэффициента массы покрытия. Варьируя составы электродного стержня, количество и состав покрытия, можно получить множество составов наплавленного металла, легированных различными элементами и, следовательно, обладающими различными свойствами в исходном состоянии после наплавки или после последующей термообработки.
При наплавке покрытыми электродами состав наплавленного металла весьма незначительно зависит от режима наплавки (главным образом усиливается выгорание углерода при значительном увеличении силы сварочного тока и напряжения дуги).
Таким образом, в различных случаях при наплавке необходимо комплексно решать ряд сложных вопросов: выбор материала, обеспечивающего свойства соответствующие условиям эксплуатации; возможность наплавки этого материала непосредственно на основной металл детали или подбор материала для наплавки подслоя; выбор способа и режима наплавки, формы и методов изготовления наплавочных материалов; выбор термического режима для выполнения наплавки (сопутствующий подогрев для исключения хрупких подкаленных зон в металле детали); интенсификации охлаждения наплавляемой детали, когда для детали нежелательно длительное пребывание при высоких температурах; установление необходимости последующей термообработки (общей или местной) для получения необходимых эксплуатационных характеристик.
При наплавке мартенситных и аустенитных сталей на низкоуглеродистые или низколегированные стали возможно образование хрупких прослоек промежуточных составов и возможны хрупкие разрушения, образование трещин, отслаивание слоя от основного металла (при наплавке медных сплавов на ряд сталей). Поэтому применяется усложненная технология наплавки – предварительно наплавляется подслой из другого наплавочного материала, а затем тот материал, который требуется на поверхность наплавляемой детали по условиям ее надежной эксплуатации. Такой подслой ограничивает развитие диффузионных прослоек, обезуглероживание в углеродистой стали и появление карбидной прослойки в более легированной аустенитной стали возле линии сплавления.