Наплавка поверхностей трения деталей

Наплавка, применяемая при ремонте и в основном производстве, помимо восстановления изношенных поверхностей служит для повышения стойкости деталей и инструмента к абразивному изнашиванию, электрохимической коррозии, эрозии, кавитационному разрушению, окалинообразованию. Наплавка как процесс отличается большой гибкостью: непосредственно на рабочей поверхности изделию можно получить сплав с различным сочетанием свойств. Наплавка позволяет заменить в изделии высоколегированную сталь углеродистой или низколегированной сталями. Наплавка цветных металлов позволяет уменьшить их расход.

При наплавке происходит сплавление наносимого слоя с основным металлом, что обеспечивает хорошее их сцепление. Наименьшая толщина наплавленного металла при соответствующих способах наплавки может быть порядка 0,25 мм, верхний же предел технологически не ограничен. Производительность процесса высокая, возможность многократного восстановления изношенных деталей позволяет уменьшить расход металла на запасные части.

О высокой технико-экономической эффективности наплавки свидетельствует следующий пример. Длительное время проблема стойкости валков непрерывного трубопрокатного стана оставалась нерешенной. Использование легированных сталей для изготовления валков не дало существенного эффекта. В основном применяли кованые валки из стали 55. Для замены валков стан еженедельно 5—6 раз останавливался с простоями до 3 ч. Через 13—15 переточек валка дальнейшая его эксплуатация оказывалась невозможной. Средний годовой расход валков на стан составлял 300 шт. После введения наплавки по калибру валка средняя продолжительность работы стана повысилась в 4 раза, расход валков снизился в 23,7 раза, а производительность стана в результате сокращения простоев увеличилась примерно на 10%.

Необходимо регулировать долю основного металла в металле наплавки. Эта регулировка нужна для того, чтобы при наплавке высоколегированных металлов не происходило разбавления наплавленного слоя компонентами из основного металла, ухудшающими свойства слоя. Многослойная наплавка уменьшает влияние состава основного металла.

Правильный выбор термических условий наплавки (температура до, во время и после наплавки) должен предупредить образование трещин в наплавленном металле и в зоне термического влияния и обеспечить определенную структуру в слое. Для предупреждения горячих трещин применяют предварительный подогрев. Его температура должна быть тем выше, чем больше склонность наплавленного металла к образованию трещин. Предварительный подогрев не требуется при наплавке на детали малых размеров.

Во время наплавки необходимо поддерживать температуру предварительного подогрева. При многоэлектродной наплавке и наплавке лентой приток теплоты в большинстве случаев достаточен и надобность в подогреве отпадает.

От скорости охлаждения зависит структура наплавленного металла, возможность образования холодных трещин и степень трудности последующей механической его обработки. В большинстве случаев скорость охлаждения должна быть 10—30 °С/с. Крупногабаритные изделия по окончании наплавки необходимо подогревать для выравнивания температуры, после чего медленно охлаждать.

Слой наплавки низкоуглеродистой стали имеет невысокую твердость; ее можно повысить цементацией. Среднеуглеродистую сталь в наплавленном слое можно подвергнуть поверхностной закалке. Эти стали применяют для восстановления размеров шпинделей, валов и осей.

Предварительный подогрев деталей перед наплавкой и медленное их охлаждение после наплавки усложняют наплавочные работы. Для упрощения технологии более целесообразно производить легирование наплавленного металла малым количеством хрома, марганца и кремния.

Отбеленный чугун, получаемый при механизированной наплавке чугунной лентой под флюсом, отличается хорошей стойкостью в абразивной среде.

Для износостойких сплавов важна твердость. Высокой твердостью обладают карбиды. Чем больше карбидов в покрытии, тем оно тверже.

Наибольшую износостойкость имеют железные сплавы, легированные марганцем, хромом, вольфрамом, титаном и другими металлами, карбиды которых находятся в структуре в виде твердых включений. Карбиды железа при высоких температурах сравнительно легко распадаются, переходя в раствор.

Покрытие из одних карбидов было бы чрезмерно хрупким. Нужна связующая основа, которая, обладая надлежащими прочностью и вязкостью, препятствовала бы выкрашиванию карбидов при работе наплавленного слоя.

Прочность и вязкость основы (феррита) может быть повышена соответствующим легированием никелем, марганцем, бором (до 0,4%) и другими присадками.

Выбор наплавляемого металла зависит от вида изнашивания поверхности и условий работы детали. В отдельных случаях требуется изыскание оптимального состава и структуры. Толщина наплавленного слоя определяется: для деталей, работающих на трение скольжения, — припуском на износ; для деталей, работающих при трении качения, — отсутствием напряжений в основе, вызывающих пластическую деформацию; для деталей, испытывающих действие переменных температур, — минимумом температурных колебаний на границе слоя с основой. В других случаях толщина наплавки определяется конструкцией.

Наплавленный металл вследствие возможного наличия в нем газовых пор, шлаковых включений, трещин и непроваров имеет более низкий предел выносливости, чем основной или кованый металл того же химического состава и структуры. Сопротивление усталости в зависимости от режима наплавки может снизиться до 25%. Упрочнение накатыванием действует благоприятно, но даже при оптимальных режимах наплавки не повышает предел выносливости до исходного.

Снижение сопротивления усталости следует учитывать при наплавке деталей, работающих при значительных переменных напряжениях.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >