СПОСОБ НАПЛАВКИ Российский патент 1997 года по МПК B23K9/04 

Изобретение относится к способам плазменной наплавки с армированием наплавляемого металла и применяется для упрочнения и восстановления деталей в различных отраслях машиностроения.

Известен способ наплавки с армированием наплавляемого металла с подачей присадочного порошка в сварочную ванну, при котором плазменная горелка совершает поперечные колебания.

Однако при использовании известного способа происходит неравномерный нагрев подложки, что приводит к снижению качества наплавки. Кроме того, невозможно осуществить наплавку сложных поверхностей, например, контура выбурного штампа в виде квадрата или прямоугольника, без остановки процесса и обеспечить надежное соединение наплавляемого металла с подложкой при производительности наплавки G_пр больше 2,0 кг/ч.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ наплавки, при котором наплавляемый материал подают в виде порошка синхронно с перемещением сварочного устройства позади дуги в сварочную ванну через отдельный канал, который располагают под углом к оси электрода. Этот угол 40-50^o. В этом известном способе затруднено получение стабильного качества из-за неконтролируемости температуры сварочной ванны и вероятности ее переохлаждения до температуры, когда вязкость жидкого металла не дает возможности прохождения порошка, подаваемого даже под углом 40-50^o и более в металл сварочной ванны. Поэтому целью изобретения является получение качественного армированного наплавленного металла и надежного соединения последнего с подложкой. Поставленная цель достигается в предлагаемом способе наплавки с армированием наплавляемого металла. Существенными признаками, отличающими данное техническое решение от прототипа и обусловливающими его новизну, являются наличие дополнительного канала для подачи армирующего порошка, местонахождение его в корпусе горелки и относительно поверхности сварочной ванны, а также момент подачи армирующего порошка в сварочную ванну.

Введение армирующего порошка в сварочную ванну синхронно с перемещением горелки через дополнительный канал, расположенный сзади по ходу горелки на расстоянии C, равном 5-8 мм от поверхности сварочной ванны под углом α к оси дуги 30-40^o, из литературных источников неизвестно.

Расположение дополнительного канала сзади по ходу движения горелки обеспечивает попадание армирующего порошка в гарантированно расплавленную зону сварочной ванны, что исключается при ином его расположении в корпусе горелки. С увеличением расстояния C больше 8 мм происходит неравномерное распределение порошка по поверхности сварочной ванны, что приводит к снижению качества наплавки. При значениях C меньше 5 мм армирующий порошок накапливается в нижней части сварочной ванны, что также не способствует проведению качественной наплавки. Угол наклона дополнительного канала влияет на распределение частиц в объеме жидкого металла сварочной ванны. Если угол наклона a больше 40^o, частицы располагаются в поверхностном слое сварочной ванны. При угле наклона a меньше 30^o подача частиц армирующего порошка практически не регулируется.

Способ в соответствии с предлагаемым изобретением заключается в следующем. Для осуществления процесса наплавки зажигают дежурную дугу, затем основную дугу и спустя 3-5 с подают порошок для образования сварочной ванны. После подачи порошка включают двигатель и осуществляют круговые движения горелки, нанося при этом жидкий металл на поверхность изделия по траектории движения дуги. При этом обеспечивается равномерный подогрев заготовки перед наплавкой и достигается качественное формирование валика с гарантированным прогревом и соединением наплавленного металла с подложкой по всей зоне контакта. После завершения одного полного оборота горелки в сварочную ванну подают армирующий порошок в количестве, зависящем от объема наплавляемого металла и исходных требований, к рабочей поверхности изделия. Изменяя скорость круговых движений горелки и расход армирующего порошка при соответствующей корректировке режимов наплавки, обеспечивают равномерное армирование наплавленного металла.

Данный способ опробован на установке плазменно-порошковой наплавки У 516 при наплавки долот сплавом ПГ-ХН80СРТ и ПГ-С1. Последний использовали в качестве армирующей добавки. Для осуществления процесса наплавки с армированием применяли сварочную горелку проекта 5195.00.00.0.00.

Было установлено, что формирование армированного валика по ходу движения горелки зависит прежде всего от скорости вращения горелки, скорости подачи армирующего порошка, угла ввода его в сварочную ванну, расстояния от места выхода порошка до поверхности сварочной ванны и в меньшей степени зависит от режимов плавки.

Для образца осуществления способа была выполнена наплавка на прямой полярности плоской поверхности размером 40•80•150 мм из стали Ст. 45 порошками сплавов ПГ-ХН80СРГ ПГ-С1. Режим наплавки:
сила тока, А 170-180
размах амплитуды, мм 8
число оборотов, об/мин 8
расход основного порошка, кг/ч 2,5
расход армирующего порошка, кг/ч 1,4
скорость наплавки, мм/мин 72
Металлографические исследования образцов, вырезанных из различных участков пластины, показали отсутствие дефектов в наплавленном металле и зоне сплавления с подложкой и равномерное распределение армирующих частиц по сечению наплавленного металла.

Использование: упрочнение и восстановление деталей. Сущность изобретения: способ наплавки, при котором наплавляемый армирующий порошок подают синхронно с перемещением сварочного устройства позади дуги в сварочную ванну через отдельный канал, который располагают под углом 30-40^o к оси электрода. Вершину угла между осью канала для подачи порошка и осью электрода направляют в сторону сварочной ванны. Выходное отверстие канала располагают на расстоянии 508 мм от поверхности сварочной ванны. Способ обеспечивает равномерный прогрев заготовки перед канавкой, качественное формирование валика с гарантированным прогревом и соединением наплавленного металла с основой по всей зоне контакта.

Способ наплавки, при котором наплавляемый материал подают в виде порошка синхронно с перемещением сварочного устройства позади дуги в сварочную ванну через отдельный канал, который располагают под углом к оси электрода, отличающийся тем, что в качестве порошка используют армирующий порошок, вершину угла между осью канала для подачи порошка и осью электрода направляют в сторону сварочной ванны, а его величину выбирают в пределах 30 40^o, при этом выходное отверстие канала располагают на расстоянии 5 8 мм от поверхности сварочной ванны.