Электроды для наплавки
Начиная с 20-х годов прошлого века, наплавка используется в качестве метода восстановления промышленных деталей и оборудования. Именно тогда было установлено, что поверхностное упрочнение буровых долот продлевает срок службы этих долот более чем в десять раз. С того времени, наплавка стала эффективным средством повышения износостойкости деталей машин и инструмента.
Технология наплавки
Как и сварка электродом углеродистых сталей, наплавка также использует расходные материалы. Однако конечной целью является не надёжность образованного соединения, а его эксплуатационные параметры:
- Твёрдость.
- Износостойкость.
- Стабилизация размеров.
- Устойчивость против коррозии.
В совокупности указанные факторы способствуют снижению затрат на обслуживание и замену изношенных деталей.
Сущность наплавки заключается в том, что на обрабатываемую поверхность в расплавленном виде наносится слой металла (или сплава), в результате чего восстанавливаются размеры детали и повышается её износостойкость.
По методу нагрева поверхности наплавку подразделяют на газовую и электрическую. К первой относят наплавку природными газами, либо ацетиленово-кислородным пламенем. Разновидностями электрической наплавки являются дуговая, импульсная, искровая, а также комбинации перечисленных способов.
Оборудование
Типовая установка для наплавки сталей включает в себя:
- генератор энергии;
- электроды;
- приспособления для координации и фиксирования исходных заготовок.
В современных промышленных агрегатах часто присутствуют и средства автоматизации процесса. Это позволяет увеличивать количество рабочих позиций. В частности, вращающиеся устройства часто используются для одновременной обработки большого количества однотипных деталей.
Наплавочные электроды
Как и электроды для сварки углеродистых сталей, ГОСТ на которые определяет марку материала и технологию сварки, наплавочные электроды также различают по своим функциональным особенностям.
Важно! Различают электроды, с помощью которых можно производить как собственно сварку, так и наплавку (ГОСТ 9466-75), электроды, выполняющие ручную электродуговую наплавку (ГОСТ 10051-75), а также нестандартизированные электроды специального применения (например, для наплавки изношенных гравюр штампов, матриц или пуансонов).
Типы электродов, определяемые действующими госстандартами:
- Покрытые наплавочные электроды, предназначенные для наплавки низколегированных сталей: Т-590, Т-620, ОЗН-6, АНП-13
- Сварочные наплавочные электроды, используемые при обработке нержавеющих сталей: ЦН-6Л, ЦН-12М, УОНИ 13/НЖ-20Х13
- Твердосплавные наплавочные электроды, эффективные при упрочнении металлообрабатывающего инструмента: ОЗН-300М, ОЗН-400М
Особенности состава и структуры электродов
Различают условия работы и конечные характеристики поверхности детали после наплавки. Материал наплавочного электрода должен обладать сродством к основному металлу изделия, поскольку большая разница между размерами наплавляемых частиц и базовой макроструктурой способствует возникновению внутренних напряжений.
Поверхностный слой наплавочных электродов обычно составляют износостойкие карбиды (реже – нитриды) металлов. Эффективность покрытия находится в прямой зависимости от количества карбидообразующих элементов - хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и железа - в сочетании с углеродом.
Устойчивые к износу карбиды образуются, когда один из этих элементов реагирует с углеродом и в результате полностью насыщается, образуя карбид, состоящий только из углерода и металла. Баланс углерода остаётся в растворе, образуя полуаустенитную матрицу, в которой твёрдые, износостойкие карбиды распределяются равномерно. Поскольку отношение износостойких карбидов к матрице сплава увеличивается, сопротивление истиранию увеличивается (а ударная вязкость – снижается).
Сравнительная эффективность металла наплавочных электродов и их обозначение
В порядке убывания износостойкости в ставе наплавочных электродов присутствуют карбид вольфрама, карбид молибдена, карбид хрома, а также многокомпонентные карбиды.
Марки электродов учитывают это обстоятельство. Обычная маркировка наплавочных электродов включает в себя:
- Тип электрода;
- Наименование электрода, соответствующее требуемому ГОСТ;
- Диаметр электрода, мм;
- Особые требования к наплавляемой поверхности (опционально);
- Индекс электрода с параметрами механических свойств наплавленного слоя;
- Способ применения;
- Номер ГОСТ, по которому изготовлен электрод.
Принципы выбора наплавочных электродов
Эффективность наплавки определяется правильно выбранной конечной целью процесса – сваркой с одновременным повышением механической и/или коррозионной прочности, либо изменением характеристик исходной заготовки. Первая цель важна при обработке высоконагруженных деталей машин и конструкций, а вторая - при упрочнении инструментальной оснастки.
Важно! Все твердосплавные электроды обладают очень высоким сопротивлением сжатию, что обычно сопровождается пониженной пластичностью и прочностью на сдвиг. Такие наплавочные материалы следует использовать так, чтобы в результате ударного теплового воздействия на обрабатываемую поверхность стали там возникали сжимающие напряжения. При высокой ударопрочности после наплавки с твёрдым покрытием нанесенный слой в случае ударного воздействия на него не будет разрушаться.
Выбирая металлические электроды, стоит помнить, что наилучшими эксплуатационными характеристиками обладают те из них, которые содержат в своём составе быстрорежущие стали, аустенитные марганцевые стали, комбинированные сплавы системы « хром-кобальт-вольфрам», аустенитное железо с высоким содержанием хрома, а также сплавы никеля с хромом и бором.
