24. Вибродуговая наплавка. Сущность способа, область применения. Применяемые оборудование и материалы.

Вибродуговая наплавка является разновидностью дуговой наплавки металлическим электродом. Процесс наплавки осуществляется при вибрации электрода с подачей охлаждающей жидкости на наплавленную поверхность. Вибрация электрода осуществляется с помощью электромагнитного или механического вибратора с частотой 50...100 кол/с. Наплавленный валик охлаждается водой, что обеспечивает закалку наплавленной поверхности. Цикл вибродуговой наплавки состоит из трех периодов: короткого замыкания, дугового разряда и холостого хода. При коротком замыкании электрода с деталью сила тока в цепи возрастает, а напряжение падает до 1,5...2,0 В. Вокруг обмоток источника тока и дросселя создается электромагнитное поле. Электрод в месте контакта нагревается. При отходе электрода от детали электро­магнитное поле начинает исчезать, пересекая обмотки. В них индукти­руется ЭДС самоиндукции, совпадающая по направлению с током ис­точника питания. Напряжение между электродом и деталью повышается до тех пор, пока не возникает дуговой разряд. Напряжение его зависит от среды (воздух, жидкость, пар, флюс и т.п.) и составляет 24...30 В.

Если напряжение источника тока ниже 24...30 В, то благодаря энергии электромагнитного поля, накопленной во время короткого замыкания, напряжение повышается до напряжения дугового разряда, что является важной особенностью процесса вибродуговой наплавки. В период дугового разряда выделяется наибольшее количество (50...95%) тепла. Расплавленный металл электрода в виде капель переносится в сварочную ванну. При дальнейшем отходе электрода от детали наступает период холостого хода. При правильно подобранных режимах процесса наплавки период холостого хода отсутствует. Вибродуговая наплавка производится с помощью автоматической головки, которая устанав­ливается на суппорте токарного станка вместо резцедержателя. В настоящее время широкое применение нашли универсальные головки

OKC-6569, OKC-I252M. Для питания дуги используют источники постоянного тока с жесткой характеристикой (низковольтные агрегаты АНД 500/250, АНД 1000/500, выпрямители ВС-300, ВС-600, сварочные преобразователи ПСГ-300, ПСГ-500, ПСУ-500). Для повышения устойчивости горения дуги в сварочную цепь включают стабили­зирующий дроссель РСТЭ-Схема вибродуговой наплавки:

1 - электродвигатель; 2 - насос; 3 - наплавляемая деталь;

4 - вибрирующий мундштук; 5 - механизм подачи проволоки;

6 - кассета; 7 - вибратор; 8 -индуктивное сопротивление;

9 - ванна для охлаждающей жидкостиВместо дросселя РСТЭ-34, который в настоящее время не произ­водится промышленностью, можно использовать бухту стальной про­волоки, внутрь которой пропускают несколько витков кабеля от ис­точника тока (подобие соленоида). Количество витков подбирают экс­периментально, добиваясь наименьшего разбрызгивания металла.

Вибродуговая наплавка ведется на постоянном токе обратной по­лярности, чем достигается лучшая стабильность и качественное форми­рование наплавленного валика.

Структура и механические свойства наплавленного слоя зависят от химического состава электродной проволоки и количества

охлаж­дающей жидкости. При вибродуговой наплавке применяют сварочную углеродистую или легированную проволоку диаметром от 1,0 до 3,0 мм, ленту, а также порошковую проволоку. Используют сварочные проволоки Св08, Св08А, Св08ГА, СвЮГ2СА, Св18ХГСА, НпЗО, Нп65Г, Нп80 и др.

Марку проволоки выбирают в зависимости от требуемых меха­нических свойств наплавленных поверхностей. Для большинства восстанавливаемых автотракторных деталей требуется высокая твер­дость наплавленного слоя - HRC 42...45. Для достижения такой твердости обычно применяют электродную проволоку с содержанием углерода 0,6-0,8% (НпЗО, Нп50Г, Нп65Г, Нп80). При необходимое получения меньшей твердости следует применять проволоку с меньшим содержанием углерода, например НпЗО. А для получения мягких, легко обрабатываемых покрытий наплавку производят без охлаждающей жидкости проволокой марок Св08, СвЮ, например, при восстановлении резьбовых поверхностей и при наплавке чугунных деталей.

Твердость наплавляемого металла также регулируют количеством и местом подачи охлаждающей жидкости.

Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от тол­щины наплавляемого слоя. Обычно для получения толщины наплав­ляемого слоя в 1 мм берут диаметр проволоки 1,0...2,0 мм, для слоя 1,5мм - 1,2...2,2 мм, слоя 2,0 мм-1,4...2,5 мм, для слоя 2,5мм-1,6...2,5 мм, для слоя 3,0 мм - 2,0...2,5 мм.

В качестве охлаждающей жидкости применяют различные раст­воры, хорошо ионизирующие зону горения дуги: водный раствор, содер­жащий 5% кальцинированный соды, 1% хозяйственного мыла и 0,5% глицерина; водный 6%-ный раствор кальцинированной соды; водный раствор 3...4% кальцинированной соды, 4...5% глицерина или 20.. .30%-ный раствор глицерина.

Вибродуговую наплавку применяют для восстановления большой номенклатуры автотракторных деталей, изготовленных из стали, ковкого и серого чугуна. Этим способом восстанавливают наружные и внутрен­ние цилиндрические резьбовые и шлицевые поверхности.

Основным преимуществом вибродуговой наплавки является неболь­шой нагрев деталей (около 100°С), малая зона термического влияния, что позволяет восстанавливать детали с малыми диаметрами - от 12. ..15 мм. Толщина наплавленного слоя может достигать 0,5...3,5 мм на сторону.

Недостатками вибродуговой наплавки являются неравномерная твердость покрытия, а также снижение усталостной прочности восста­новленных деталей.

С целью повышения производительности процесса вибродуговой наплавки в качестве электродного материала применяют стальную ленту или используют многоэлектродную (двумя-тремя электродами) на­плавку. Разработаны и рекомендованы для ремонтного производства разные виды вибродуговой наплавки, такие как наплавка в различных средах (углекислом газе, водяном парс, потоке воздуха, водокислородной смеси, газовоздушной пене, под слоем флюса) и наплавка с одновре­менным воздействием на наносимый металл (термомеханическая обра­ботка при статическом или динамическом поверхностно-деформиру­ющем усилии, ультразвуковые колебания, вводимые в сварочную ванну, электромагнитное перемешивание сварочной ванны.