Зернистые порошковые смеси наплавляют с помощью угольного электрода. На подготовленную поверхность насыпают тонкий слой флюса – прокаленной буры (0,2–0,3 мм) и слой порошковой смеси толщиной 3–7 мм и шириной не более 50 мм. При большей ширине наплавляют несколько полос (рис. 96). Слой разравнивают и слегка уплотняют гладилкой. Наплавку производят плавными поперечными движениями угольного электрода вдоль наплавляемой поверхности. Скорость перемещения должна обеспечивать сплавление наплавляемого сплава с основным металлом. Ток постоянный прямой полярности. При диаметре электрода 10–16 мм сварочный ток составляет 200–250 А, напряжение дуги 24–28 В. Длину дуги поддерживают в пределах 4–8 мм.
Механизированная наплавка выполняется наплавочной проволокой сплошного сечения диаметром 2–5 мм сварочным током 200–1000 А при напряжении дуги 28–45 В. При наплавке порошковой проволокой диаметром 2–3,6 мм применяют сварочные токи 150–400 А (напряжение дуги 22–32 В). Большие технические возможности и высокая производительность наплавки под флюсом позволяют применять ее при самых различных наплавочных работах. Восстановление и упрочнение плоских поверхностей производят наплавкой проволокой или лентой под флюсом. Наплавку цилиндрических поверхностей выполняют винтовой линией или кольцевыми валиками. Поверхности диаметром более 400 мм рекомендуется наплавлять электродной лентой или пользоваться многоэлектродной установкой. Учитывая, что автоматическая однодуговая наплавка под флюсом характеризуется относительно более глубоким проплавлением основного металла, рекомендуется применение двухдуговой наплавки проволокой диаметром 1,6–2,0 мм.
Хорошие результаты дает наплавка под флюсом ленточным электродом, при котором коэффициент плавления выше на 25–30 %, а глубина проплавления и доля основного металла в наплавленном слое уменьшается почти вдвое. Плотность тока составляет 20–40 А/мм2, а напряжение – 28–34 В. При наплавке поверхностей сложной конфигурации важное значение имеет возможность наблюдения за процессом наплавки. В этих случаях рекомендуется производить наплавку в защитном газе или самозащитной проволокой открытой дугой. Цилиндрические поверхности малого диаметра целесообразно наплавлять вибродуговой установкой.
Если детали подлежат механической обработке, при наплавке надо стремиться к получению ровной поверхности и к минимальному припуску на обработку.
Твердость наплавленного слоя может быть снижена отжигом, а после механической обработки повышена путем закалки и последующего отпуска.
Рис. 96. Схема наплавки:
hu – величина износа; hнер – высота неровностей; hн – высота наплавленного слоя
Глава 18Технология электродуговой резки
Резка плавящимся электродом
Резка стальным электродом основана на выплавлении металла из зоны резания теплотой электрической дуги, возбуждаемой между электродом и разрезаемым металлом. Этот способ широко применяется для грубой разделки металла. Резку производят стальными электродами с качественным покрытием, но более тугоплавким, чем для сварки. Такое покрытие обеспечивает при резке образование небольшого козырька, закрывающего зону дуги.
Козырек предохраняет электрод от короткого замыкания на разрезаемый металл, а также способствует более сосредоточенному нагреву металла. Электроды изготовляют из проволоки марки Св–08 или Св–08 А диаметром 2,5–6 мм и длиной 250–350 мм.
Применяют покрытие, способствующее улучшению процесса резки, состоящее из марганцевой руды (98 %) и поташа (2 %) или марганцевой руды (94 %), мрамора (3 %) и каолина (3 %). Толщина покрытия – 1–1,5 мм. Ток постоянный или переменный. Напряжение холостого хода не менее 65 В. При толщине разрезаемого металла 6–25 мм и диаметре электрода 2,5 мм применяют ток 130–140 А. Скорость резки составляет 3–12 м/ч. При диаметре электрода 5 мм ток достигает 300–350 А, а скорость резки – 7–25 м/ч. Рекомендуют электроды типа ОЗР–1, позволяющие резать металлы в любом пространственном положении.
Кислородно-дуговая резка отличается от обычной дуговой тем, что на нагретый до плавления участок поверхности металла подают струю чистого кислорода. Кислород прожигает металл участка резания и выдувает образовавшиеся оксиды и расплавленный металл из полости реза. При сгорании металла выделяется дополнительная теплота, которая ускоряет процесс плавки и резки металла. Такой способ применяется для выполнения коротких разрезов в различных строительных конструкциях.
При ручной кислородно-дуговой резке резаком типа РГД резчик в правой руке держит электрододержатель, а в левой – резак. Возбудив дугу и нагрев металл до плавления, резчик нажимает на рукоятку кислородного клапана и направляет струю кислорода на разогретый металл. Затем в процессе резки дугу и резак перемещают вдоль линии реза. Электродами служат стальные стержни диаметром 4–5 мм с покрытием ЦМ–7, ОММ–5, ОЗС–3 и др. Сварочный ток в зависимости от диаметра электрода достигает 250 А. Этим способом можно разрезать металл толщиной до 50 мм. Металл толщиной 10–20 мм режут электродом диаметром 4 мм со скоростью 450–550 мм/мин. Расход кислорода составляет 100–160 л/мин. Углеродистые и низколегированные стали толщиной 50 мм режут электродом диаметром 5 мм со скоростью 200 мм/мин при расходе кислорода до 400 л/мин.
Резка неплавящимся электродом
Применяются следующие виды дуговой резки неплавящимся электродом: разделительная, воздушно-дуговая и плазменно-дуговая.
Разделительная резка металла неплавящимся электродом производится с помощью угольного, графитового или вольфрамового электрода. Угольные и графитовые электроды диаметром 12–25 мм позволяют разрезать металл толщиной до 100 мм. Резку производят постоянным током прямой полярности. Сварочный ток в зависимости от диаметра электрода составляет 40–1000 А. Угольные электроды в процессе резки науглероживают кромки разреза и этим затрудняют последующую механическую обработку. Графитовые электроды дают более чистый разрез, дольше сохраняются и допускают большие плотности тока.
Воздушно-дуговая резка используется как для разделительной, так и для поверхностной резки. При этом способе между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом возбуждают дугу. Теплом дуги расплавляют металл участка резания, а струей сжатого воздуха непрерывно удаляют его из полости реза. Для воздушно-дуговой резки низкоуглеродистой и нержавеющей стали толщиной до 20 мм применяют универсальный резак типа РВД–4А–66. Резак имеет сменные угольные электроды диаметром 6–12 мм. Сварочный ток достигает 400 А, а при кратковременном форсированном режиме – до 500 А. Давление воздуха составляет 0,40–0,6 МПа. Расход воздуха при давлении 0,5 МПа не превышает 20 м3/ч. Масса резака 1 кг.
Процесс резки протекает устойчиво при питании резака постоянным током обратной полярности. При постоянном токе прямой полярности и при переменном токе процесс идет неустойчиво, производительность низкая при плохом качестве поверхности резания. Производительность резки зависит от тока. При сварочном токе 200 А за 1 ч работы можно удалить до 7 кг низкоуглеродистой стали, при токе 300 А – до 10 кг, при токе 500 А – около 20 кг. С повышением тока снижается удельный расход электроэнергии с 3 кВтч/кг при токе в 300 А до 2 кВтч/кг при 500 А.
Плазменно-дуговая резка производится путем глубокого проплавления металлов сжатой дугой в зоне резания и удаления частиц расплавленного металла газовым потоком (рис. 97). Дуга возбуждается и горит между вольфрамовым электродом и разрезаемым металлом. Сварочный ток постоянный прямой полярности. Электрод находится внутри охлаждаемого медного мундштука. В канал мундштука под давлением подается плазмообразующий газ, струя которого сжимает столб дуги. Под действием дуги газ разогревается до высокой температуры, образуя плазму с температурой более 10 000 °C. Струя плазмы, имея высокую температуру и большую скорость истечения, проплавляет металл по линии реза и выдувает расплавленный металл из полости реза.
Рис. 97. Плазменная резка:
1 – вольфрамовый электрод; 2 – плазмообразующий газ; 3 – медное водоохлаждаемое сопло; 4 – электрическая дуга; 5 – струя плазмы; 6 – разрезаемый металл
Плазменно-дуговую резку применяют для резки легированных углеродистых сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов. Наиболее рационально и экономично ее применение при резке высоколегированных сталей, цветных металлов и их сплавов. Электроды изготовляют из лантанированного (ВЛ–15) или торированного (ВТ–15) вольфрама. Плазмообразующими газами служат чистый аргон высшего сорта, технический азот 1-го сорта, смеси аргона с техническим водородом, воздух.
Источники питания для плазменной обработки должны обладать жесткой или крутопадающей внешней характеристикой. Для получения повышенного напряжения холостого хода используют последовательное включение двух-трех генераторов на одну дугу. К специализированным источникам питания относится ИПР–120/600, используемый в установке ОПР–6, ВНР–402 – в установке АПР–401.
Большое применение получили источники питания на тиристорах. Толщина разрезаемого металла в значительной степени зависит от напряжения. Например, при рабочем напряжении 75 В максимальная толщина резки алюминия достигает 25 мм, при напряжении 250 B–300 мм. Ток составляет 150–800 А. Для ручной плазменно-дуговой резки используют плазморез марки РДМ–2–66–А, работающий на смеси аргона, водорода и азота, позволяющий резать металлы толщиной до 80 мм при максимальном токе до 450 А.
Широко применяют универсальную аппаратуру «Плазморез», состоящую из двух комплектов: КДП-1 и КДП–2. Комплект КДП–1 имеет резак РДП–1 с водяным охлаждением, предназначенный для резки алюминия толщиной до 80 мм, нержавеющей стали – до 60 мм и меди – до 40 мм. В качестве газа используются аргон, азот и водород. Комплект КДП–2 допускает резку алюминия толщиной до 50 мм, стали – до 40 мм и меди – до 20 мм. Резак РДП–2 этого комплекта имеет воздушное охлаждение и может быть использован на монтажных работах при любых температурах. Источни