8. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПЕРСПЕКТИВНЫМИ СПОСОБАМИ СВАРКИ И НАПЛАВКИ 8.1

слоя
8.2. Индукционная наплавка
8.3. Лазерная сварка и наплавка

слоя
Процесс электроконтактной при­варки.

Электроконтактная приварка металлического слоя имеет значи­тельные преимущества по

сравнению с традиционными способами наплав­ки (под флюсом, в защитных газах, порошковыми проволоками). Важ­нейшими ее преимуществами являет­ся отсутствие нагрева восстанавли­ваемых деталей, повышение произво­дительности процесса в 2 — 3 раза, снижение расхода металла в сравне­нии с электродуговой наплавкой в 3 — 4 раза, возможность использования для приварки материала в виде лен­ты, проволоки и порошка, одновре­менная с приваркой закалка нане­сенного слоя материала. При контак­тной приварке отсутствует выгора­ние легирующих элементов в наплав­ленном слое, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.

— 80 % деталей автомобилей, тракторов и других машин выбраковывают

при износах до 0,3 мм, а у двигателей число деталей с таким значением износа достигает 90 %. Контактная приварка позволяет проводить регулируемую по толщине приварку металлического слоя в пределах 0,1 — 1,5 мм, что значительно уменьшает припуски на механическую обработку, Поэтому восстановление деталей определенной номенклатуры электроконтактной приваркой металлического слоя является одним из лучших вариантов малоотходной технологии.

Сущность процесса восстановления заключается в приварке мощными импульсами тока к изношенной поверхности детали компактных (лента, проволока) или порошковых материалов. Процесс отличается тем, что в сварочной точке, образующейся от действия импульса тока, происходит соединение основного (деталь) и присадочного металлов. Сплошная приварка металлического слоя происходит в результате воздействия сварочных импульсов, образующих сварочные точки, которые перекрывают друг друга вдоль и между рядами. При этом металл ленты расплавляется только в тонком поверхностном слое в месте ее контакта с восстанавливаемой деталью.

(рис. 8.1) осуществляется совмест­ным деформированием приваривае­мой ленты и поверхностного слоя

ос­новного металла (деталь), нагретых в зоне деформации до пластического состояния короткими 0,02 — 0,16 с импульсами тока 4 — 30 кА. Пере­крытие сварочных точек между собой достигается вращением деталей со скоростью, пропорциональной часто­те импульсов тока, и продольной по­дачей цилиндрических электродов.
Электроконтактная приварка лен­ты к цилиндрической поверхности де­тали характеризуется следующими параметрами: импульсами тока (Jсв), продолжительностью импульса (tсв), усилием сжатия электродов (Qсж), частотой вращения шпинделя (п) и по­дачей сварочных электродов.

уровень восстановления деталей необходимым усло­вием является образование в свароч­ной точке

общих зерен (для однород­ных или близких по химическому со­ставу соединяемых материалов) или новых фаз (для сварки разнородных материалов). Прочностные свойства сварного соединения, содержащего вновь образованные фазы, определя­ются свойствами этих фаз. При опти­мальных параметрах электроконтак­тной приварки прочность соединения основного (деталь) и присадочного (лента) материалов достигает значе­ний, соизмеримых с прочностью одно­го из соединяемых материалов. В этом случае разрушение образцов происходит не по зоне соединения, а по наименее прочному основному или присадочному материалу.

Для восстановления широкой номенклатуры деталей с ис­пользованием в качестве присадоч­ного

материала металлической лен­ты, проволоки и порошка серийно вы­пускаются наплавочные головки, ко­торые монтируются на токарный ста­нок или специализированные уста­новки, снабженные унифицирован­ными узлами: вращателем, приводом подач, суппортом со сварочной голо­вкой, прерывателем, источником пи­тания, пневмопиколью и пультом уп­равления.
Среди сварочных головок наиболее широкое распространение получила головка типа ГКН-Р1 (рис. 8.2) для электроконтактной наплавки прово­локи.

входит источник питания (трансфор­матор мощностью 75 кВт) и свароч­ный прерыватель

типа ПИЩ, обеспе­чивающий регулировку импульсов и пауз в заданном режиме. В качестве базового вращателя используется токарный станок 1К62 или 16К.20.

По конструкции головка представ­ляет собой два кронштейна, которые жестко закреплены на основании. В верхней части кронштейнов приваре­ны опоры, на которые при помощи болтов прикреплены рессоры. На свободных концах рессор жестко за­креплены бронзовые оси, соединен­ные гибкими токоведущими шинами со вторичной обмоткой трансформа­тора. На бронзовых осях через кон­тактные втулки установлены свароч­ные ролики. Присадочная проволока подается в контакт между сварочным роликом и восстанавливаемой повер­хностью детали. Требуемое направ­ление подачи проволоки устанавли­вается при помощи направляющего мундштука, закрепленного на план­ке. На двух суппортах закрепляется основание головки, электрически изолированной от них при помощи текстолитовых прокладок.

восстановление на­ружных цилиндрических гладких поверхностей, а также резьб.

При восстановлении резьбы

контактной приваркой присадочную проволоку укладывают во впадины
резьбы и зажимают проволоку и де­таль между сварочными роликами (рис. 8.3).

После включений питания, ток, проходя через проволоку и резь­бу, нагревает их в месте контакта до сварочной температуры. После при­ложения усилия к роликовым элект­родам нагретая присадочная прово­лока заполняет впадину между вит­ками резьбы и сваривается с ее боко­выми поверхностями, образуя сплош­ной наплавленный слой. При выборе диаметра проволоки исходят из того, чтобы при нагреве и осадке проволо­ка полностью заполняла впадину между витками и при этом оставался припуск на последующую механиче­скую обработку. Обычно берут про­волоку диаметром, равным шагу резьбы или больше его на 5 — 10 %.

нагрева токами высокой частоты.

К отличительным особенностям индукционного нагре­ва относится бесконтактный

способ передачи энергии в нагреваемое из­делие посредством электромагнитно­го поля. В любом электропроводном материале, помещенном в перемен­ное электромагнитное поле, индукти­руются вихревые токи. В сравнении с кондуктивным индукционный (бес­контактный) подвод энергии упроща­ет и расширяет возможности нагрева геометрически сложных поверхно­стей деталей.

частоты в наплавляе­мый металл, является индуктор. Он представляет собой виток

или спи­раль из нескольких витков медной трубки, при работе охлаждаемых во­дой, по которым протекает ток высо­кой частоты. При этом вокруг витков создается переменное магнитное по­ле.

Подготовленные к наплавке дета­ли располагают в зоне действия индуктора, где они пронизываются пе­ременным магнитным полем. Пере­менное электромагнитное поле ин­дуктирует электродвижущую (э.д.с.) силу, под действием которой в метал­ле возникают токи, нагревающие на­плавляемую поверхность до задан­ной температуры. Плотность индук­тируемых в каждом элементарном объеме металла токов может изме­няться по различным законам в зави­симости от формы, геометрических размеров нагреваемой детали, удельного сопротивления и магнитной про­ницаемости материала и пр.

эффекта в теории индукци­онного нагрева используют Д — глу­бину проникновения

тока в материал. При прочих равных условиях поверх­ностный эффект будет тем сильнее, чем больше размеры проводника и выше частота тока. Глубина проник­новения тока представляет собой расстояние, на котором амплитуды напряженностей электрического и магнитных полей плоских электро­магнитных волн уменьшаются в 2,718 раз, а фаза волны изменяется на 1 радиан, т. е. на 57°.

В зависимости от размеров детали и частоты тока при индуктивном нагреве различают "массивные" и "про­зрачные" тела для электромагнитно­го поля. Если диаметр проводника, в котором индуктированы вихревые то­ки, в восемь и более раз больше Д, то такая частота считается высокой или тело "массивным". Если глубина про­никновения тока Д больше, чем диа­метр проводника, то такое тело назы­вают "прозрачным" для электромаг­нитного поля данной частоты. В "мас­сивном" теле в пределах слоя метал­ла толщиной Л выделяется почти вся мощность (86,5 % энергии, подводимой в тело).

индукционного нагрева со­стоят обычно из одинаковых элементов, которые связаны между

собой общей электрической схемой. В нее входят:

генератор высокой частоты (ма­шинный, ламповый, ионный, тиристорный);
индуктор тока высокой частоты (ТВЧ) одновитковый или многовитковый;
конденсаторная батарея, компен­сирующая низкий коэффициент мощ­ности индуктора;
закалочный трансформатор;
контактор для подключения и от­ключения тока нагрузки;
линии передач тока высокой часто­ты от источника питания до индукто­ра;
система водяного охлаждения: высокочастотные измерительные приборы (амперметр, вольтметр, ватт­метр, фазометр); измерительные трансформаторы напряжения и тока.

назначения установки дополни­тельно укомплектовывают плавиль­ной печью, станком для закалки, куз­нечным

нагревателем, аппаратурой для поддержания и контроля режима нагрева. В ряде случаев для нагрева используют промышленную частоту, и тогда генератор отсутствует. При питании однофазной нагрузкой вме­сто генератора устанавливают уст­ройство, преобразующее трехфазную систему в однофазную, которое обеспечивает симметричную нагрузку се­ти. Нагреваемая деталь помещается внутри индикатора или около него. Переменное магнитное поле индукто­ра вызывает появление индуктиро­ванного тока в детали, в результате чего происходит ее нагрев.

Все схемы установок подчинены условиям согласования (настройки) параметров нагрузки с параметрами источника тока высокой частоты (ге­нераторы) с тем, чтобы обеспечить передачу индикатором необходимой мощности в нагреваемую деталь в пределах допустимых превышений номинальных данных генератора в процессе всего цикла нагрева.

наиболее широкое распространение получили машинные преобразователи, статические преобразователи частоты и

лампо­вые генераторы.
Высокочастотный машинный пре­образователь. Преобразователь со­стоит из генератора средней частоты и трехфазного приводного двигателя. Машинные преобразователи явля­ются главным источником питания электротермических установок. Об­щая мощность установок с машинны­ми генераторами исчисляется не­сколькими миллионами кВт. Основ­ные достоинства машинных преобразователей:
простота конструкции, высокая на­дежность, легкость обслуживания;
возможность включения несколь­ких преобразователей на параллель­ную работу;
сравнительно низкая стоимость.

К недостаткам машинных преоб­разователей относится снижение их к. п. д. при неполной загрузке. Кроме того, такие преобразователи создают повышенный шум, имеют достаточно сложную систему водоохлаждения и смазки.

используют в качестве источников питания элект­ротермических установок токами повышенной частоты

в диапазоне 200 — 1000 Гц. Преобразование частоты в таких устройствах осуществляется в результате коммутации постоянного тока управляемыми вентилями. Схемы преобразования частоты могут быть осуществлены как на полностью управляемых вентилях, так и на вен­тилях, имеющих полууправляемую характеристику (тиратроны, экситроны, тиристоры и т. п.). Полная схе­ма преобразователя частоты включа­ет источник постоянного тока (выпря­митель), звено преобразования (ин­вертор), цепи контроля и управления.

Положительными характеристи­ками статистических преобразовате­лей частоты являются, в сравнении с электромашинными, вы­сокий электрический к. п. д., обуслов­ленный незначительным падением напряжения на вентилях, отсутствие больших вращающихся масс и малые статистические весовые нагрузки.

часто используют в каче­стве источника нагрева при индукци­онной наплавке. Такие

генераторы преобразуют ток частотой 50 Гц в вы­сокочастотный (до сотен мегагерц). Преобразование осуществляется дважды: вначале ток промышленной частоты выпрямляется, а затем по­стоянный ток преобразуется в пере­менный высокой частоты. В простейших случаях генераторы состоят из трех основных частей — выпрямите­ля с анодным трансформатором, ге­нераторной лампы и колебательного контура.

Ламповые генераторы мощностью более 10 кВт выполнены по двухконтурной схеме, что позволяет лучше стабилизировать частоту и осуществлять настройку оптималь­ного режима при изменяющихся па­раметрах нагрузки в процессе нагре­ва. Однако это приводит к увеличе­нию габаритных размеров генерато­ров и дополнительных потерь энергии в контурах.

энергии от источника питания токов высокой частоты в нагреваемое изде­лие

при наплавке осуществляется при помощи многовитковой или одновитковой катушки, называемой индуктором. Форма и размеры индукто­ра зависят от способа нагрева, размеров и конструкции нагреваемой поверхности, подводимой мощности, ча­стоты тока, объемов производства, степени механизации и т. д. Индуктор является основным элементом любой высокочастотной нагревательной ус­тановки. В большинстве случаев до­стоинства и недостатки технологиче­ских устройств, в которых использу­ется индукционный нагрев, могут быть поставлены в прямую связь с особенностями конструкции индук­тора. Индукционную наплавку наиболее эффективно используют в усло­виях крупносерийного и массового производства. Современное поточное массовое производство, как правило, высокоавтоматизированное. Поэто­му при разработке конструкции не­обходимо анализировать также схе­мы автоматизации загрузки детали в индуктор и возможности передачи ее на последующие операции механиче­ской обработки.

ин­дукторы с электроизоляционным покрытием рабочих поверхностей окисью алюминия. Благодаря этому

устраняются случайные замыкания детали и индуктора, уменьшается зазор между ними и повышается к. п. д. и, как следствие, сокращается время наплавки на 10 — 12 %.

По форме индукторы разделяются на кольцевые и петлевые. По конструкции — на разъемные и неразъемные. По числу витков — на одновитковые и многовитковые. По направ­ленности нагрева — для нагрева наружных (цилиндрических, плоских и пр.) (рис. 8.7) и внутренних (рис. 8.8) поверхностей.

варианты наплавки с использованием индукционного на­грева токами высокой частоты можно

классифицировать по состоянию основного металла и виду присадочного (наплавляемого) материала. Разли­чают следующие способы наплавки: порошкообразной шихтой, монолит­ным или брикетированным присадочным материалом, в огнеупорной сре­де, центробежную и жидким сплавом.

Наплавки порошкообразной ших­той. При наплавке порошкообразной шихтой в качестве присадочного материала используют порошкообраз­ную шихту, которая состоит из грану­лированного сплава и флюсов на основе буры. Приготовленную шихту наносят равномерным слоем на по­верхность наплавляемого изделия. Затем изделие с нанесенным слоем шихты вводят в индуктор ТВЧ, форма и размеры которого определяются конфигурацией упрочняемой поверх­ности. Питание индуктора осуществ­ляют от ламповых высокочастотных установок с частотой 70 или 440 кГц.

используют флюсы, состоя­щие в основном из трех компонентов: буры, борного

ангидрида и силикокальция. Третий компонент вводят для повышения активности раскисления, так как в состав силикокальция входит силицид кальция (СаS12) и примеси алюминия, магния, железа и пр. Как известно, силицид кальция широко используется в металлурги­ческой промышленности как высоко­активный восстановитель окислов металлов. Добавка силикокальция в флюс позволяет резко уменьшить вязкость шлака в интервале темпера­тур, начиная от момента завершении процесса наплавки до полной кри­сталлизации жидкого сплава. Кроме того, силикокальций способствует хо­рошей дегазации расплава, предотв­ращает появление на поверхности металла окислов и обеспечивает рафинирование жидко­го присадочного сплава в результате удаления неметаллических включений, содержащих по 30 % кальция.

используют флюсы двух типов: плавленые и в виде механической смеси

различных компонентов. Плав­леные флюсы получают в результате совместного предварительного плав­ления при температуре около 850 °С кристаллической буры, борной кис­лоты и силикокальция. Такие флюсы обозначают индексом П (плавленые) и цифрой, которая показывает массо­вое отношение количества борного ангидрида к буре.

Флюсы, представляющие собой ме­ханическую смесь буры, борного ан­гидрида и силикокальция, вводятся непосредственно в наплавочную ших­ту в виде исходных компонентов.

Однако такие флюсы имеют ряд су­щественных недостатков:

компоненты флюса не подлежат длительному хранению;
происходит значительное газовыделение в процессе наплавки;
имеется токсичность борного ан­гидрида;
имеется гигроскопичность отдель­ных компонентов.

смесей плавленые флюсы практически не растворимы в воде. Это позволяет

ис­пользовать наплавочные пасты с пластификаторами, содержащими воду. Токсичные в отдельности компонен­ты после сплавления образуют инер­тное при комнатной температуре сое­динение. При использовании флюсов группы П заметно улучшается формирование поверхности наплавлен­ного сплава.

Наплавка монолитным ила брике­тированным материалом.

При на­плавке монолитными или брикетиро­ванным присадочным материалом на упрочняемую поверхность наносят монолитный или брикетированный присадочный материал, форма и раз­меры которого приблизительно соответствуют необходимому наплавлен­ному слою. Затем осуществляется расплавление ТВЧ присадочного ма­териала на основном металле.

клапанов монолитным присадочным материалом:
1-деталь;2 — кольцо присадочного справа; 3 —

защелки; 4 — сопло для подачи масла; 5 — сопли для подачи флюса; 6 — камера охлаждения; 7 — вращающийся кристаллизатор; 8 — индуктор для предварительною нагрева; 9 — основной подвижной индуктор

Данный способ впервые был ис­пользован западными автомобиль­ными фирмами. Например, англий­ская фирма "Austi motor Co. Ltd" разработала технологию и оборудо­вание для восстановления и упрочне­ния наплавкой автомобильных кла­панов. В качестве присадочного ма­териала применяют литые кольца из стеллита.
Шесть технологических позиций, приведенных на рис. 8.10, поясняют сущность принципиальной схемы способа. В тарелке клапана предварительно протачивают канавку, в ко­торую укладывают кольцо стеллита. Затем заготовку клапана закрепля­ют за стержень в вертикальном поло­жении при помощи механизма фиксации установки (позиция /).

/// осуществляет­ся нанесение флюса на наплавляе­мую поверхность (канавку под коль­цо

стеллита). Для этого при помощи защелок присадочное кольцо стелли­та приподнимается на определенную высоту над тарелкой клапана и удер­живается в этом положении. Далее сопряженные поверхности кольца и канавки опрыскиваются из сопла струей очищенного от серы масла. В позиции /// на промасленные участ­ки из другого сопла наносится флюс. Пылеобразные частички флюса хоро­шо прилипают к поверхностям, по­крытым маслом. После этого защел­ки занимают крайнее нижнее поло­жение, и присадочное кольцо возвра­щается в исходное положение.

В позициях IV — V осуществляет­ся двухступенчатый и нагрев основного и присадочного материалов. Сначала изделие нагревается предварительно при помощи неподвижного индуктора, питаемого от установки ТВЧ мощ­ностью 2,5 кВт и частотой 450 кГц. Затем (позиция V ) заготовки клапа­на нагреваются окончательно по­движным индуктором, который запитан от более мощного (10 кВт) высоко­частотного генератора. Р результате нагрева происходит расплавление флюса и присадочного материала (кольца). Жидкий флюс очищает на­плавляемую поверхность от окислов, а поступающий сюда затем расплав стеллита сваривается с основным ме­таллом заготовки клапана.

помощи специ­альной камеры и вращающегося кристаллизатора осуществляется на­правленная кристаллизация наплав­ленного

слоя стеллита и охлаждение биметаллической заготовки до ком­натной температуры. Далее заготовки направляют на последующую ме­ханическую обработку.

Описанный технологический про­цесс наплавки рабочих поверхностей клапанов монолитным материалом реализован в автоматических стан­ках производительностью до 85 заго­товок/ч.

Аналогичное оборудование разработано в институте электро­сварки им. Е. О. Патона АН Украины и внедрено на автомобильных и ре­монтных заводах.

Наплавка позволяет восстанавли­вать не только плоские, но и цилинд­рические, конические

и прочие рабо­чие поверхности деталей. Это обеспечивается в результате принудитель­ного формирования расплава на уп­рочняемой (восстанавливаемой) по­верхности специальной огнеупорной оболочкой.

Рассмотрим сущность данного спо­соба на примере наплавки цилиндри­ческой поверхности цапфы вала (рис. 8.11). На наплавляемую поверхность детали наносят слой присадочного металла требуемой формы и разме­ров.

известными методами — установкой монолитных или брикетированных втулок, заливкой жидкого

металла, расплавлением мерных заготовок и пр. Для каждого конкретного случая в зависимости от особенностей наплавляемой поверхности выбирают свою технологическую схему подачи присадочного сплава. Огнеупорную оболочку наносят на наружную поверхность присадочного металла и частично на наплавляемую деталь. В качестве материала для огнеупорной оболочки используют смесь, состоящую из мелкозернистого (размер зерен обычно менее 0,2 мм) наполнителя (кварцевый песок, магнезит и др.) и связующего компонента — термореактивной смолы. Песчано-смоляные смеси быстро твердеют при тепловой обработке, после которой оболочка приобретает прочность и хорошую газопроницаемость. Наиболее часто в качестве связующего материала используют порошкообразную смесь фенолоформальдегидной смолы с уротропином, который вводится для ускорения процессов затвердения.

помещают в индуктор токов высокой частоты. Для индуктируемо­го электромагнитного поля

огнеупор­ная оболочка является "электропрозрачной". Благодаря этому про­исходит нагрев и плавание присадоч­ного и частично или полностью основ­ного металла в объеме, замкнутом оболочкой. Варьируя временем нахождения наплавляемой детали во включенном индукторе, можно уп­равлять глубиной проплавления ос­новного металла. В результате нали­чия эффекта электромагнитного пе­ремешивания металла происходит интенсивное усреднение состава при­садочного и основного материалов внутри огнеупорной оболочки. При частичном расплавлении основного металла граница сплавления образуется в месте контакта жидкой и твер­дой фаз. При полном переводе основ­ного металла в жидкую фазу граница сплавления отсутствует. Благодаря тому, что нагрев, плавление и кристаллизация металла происходят внутри огнеупорной оболочки (без до­ступа атмосферного кислорода), ка­чество наплавленных деталей высо­кое. После остывания с наплавлен­ной детали легко удаляется огне­упорная оболочка. Изделие направ­ляют на последующую механическую обработку.
Данный способ может быть ис­пользован для восстановления зубча­тых венцов и валов коробок передач, ведущих шестерен, главной передачи автомобиля и других деталей.

используется для восстановления и упрочнения внут­ренних цилиндрических поверхно­стей. К особенностям

данного способа следует отнести принудительное формирование расплава присадочного металла центробежными силами.
В зависимости от агрегатного со­стояния присадочного материала различают две разновидности центробежной наплавки. В одном случае присадочный металл подается на на­плавляемую поверхность в твердом состоянии в виде кусочков, стружки, по­рошка и пр. В другом — подается на предварительно на гретую поверхность в виде расплава. Принципиальные тех­нологические схемы обоих вариантов представлены на рис. 8.12 а и б.

заготов­ку втулки закрепляют в патроне шпинделя центробежной установки с горизонтальной

осью вращения. Пор­ция присадочного металла опреде­ленной массы (определяется разме­рами наплавляемого слоя) вместе с флюсом подаются во внутреннюю по­лость втулки, размещенной в цилиндрическом индукторе ТВЧ. Для нагре­ва втулок используют одно- и много-витковые индукторы. При использо­вании одновиткового индуктора цен­тробежные установки должны помимо вращательного обеспечивать и возвратно-поступательное движение шпинделя. В этом случае вся поверх­ность заготовки будет равномерно нагреваться до заданной температу­ры. Заготовки втулок перед наплав­кой закрывают с обоих торцов специ­альными крышками (заглушками). По конструкции они бывают глухие или с отверстием, служащим для вы­хода газов и визуального наблюдения за процессом. Во избежание выпле­ска жидкого металла в процессе на­плавки крышки во время сборки уплотняют асбестовыми прокладками.

в зависимости от степени склон­ности присадочного сплава к ликва­ции. При

использовании сильно ликвирующих сплавов необходимо ис­пользовать минимальные скорости вращения. Кроме того, для таких сплавов необходимо регламентировать количество заливаемого метал­ла, температуру, продолжительность нагрева и скорость охлаждения. Для нагрева используют, как правило, от­носительно низкие частоты 2500 Гц или 8000 Гц. Это связано с большей глубиной проникновения тока в мате­риал заготовки в электромагнитном поле.

Поэтому в качестве источников пи­тания индукторов ТВЧ используют машинные генераторы.

Нашел применение и второй вари­ант центробежной наплавки с ис­пользованием предварительно расплавленного присадочного металла. Способ используется при наплавке гильз автомобильных двигателей, восстановлении рабочей поверхности тормозных барабанов.

сплава на предварительно нагретую поверхность. Наплавка заключается в том, что

восстанавлива­емую (упрочняемую) поверхность де­тали очищают от окислов и покрыва­ют флюсом. Затем деталь нагревают до температуры 1050— 1200 С, по­сле чего на восстанавливаемую по­верхность подают жидкий присадоч­ный сплав. В результате контакта жидкого присадочного сплава с пред­варительно нагретой и очищенной от окислов поверхностью детали проис­ходит надежное сплавление.
Рассмотрим данный способ на­плавки на примере упрочнения (аналогично осуществляется и восстановление) толкателей клапанов авто­мобильных двигателей (рис. 8.13).

наплавкой протачивают углубление, которое по форме и размерам соответствует наносимому

упрочняемому слою. Первоначально при помощи дозатора в выточку тарелки толкателя подается порция (0,2 — 0,3 г) флюса, затем за-готовка перемещается в зону действия щелевого индуктора ТВЧ предварительного нагрева, где нагревается до температуры 1150—1200 °С. Присадочный материал, в качестве которого используется низколегированный износостойкий чугун, в виде мерных заготовок (палочек) через загрузочную воронку подается в керамический тигель, который расположен в многовитковом цилиндрическом индукторе ТВЧ с переменным шагом витков. Большое число витков к нижней части тигля обеспечивает более высокую температуру расплаву в области выпускного отверстия. После расплавления порция присадочного сплава вытекает через выпускное отверстие в дне тигля и попадает в выточку поверхности толкателя. Нижний виток цилиндрического индуктора обеспечивает необходимый дополнительный нагрев заготовке и залитому жидкому присадочному сплаву.

заготовок толкателей пита­ется от машинного генератора с час­тотой тока 2500

Гц, плавящий же ин­дуктор зенитам от лампового генера­тора с рабочей частотой тока 66 — 70 кГц. Часовой расход мощности па по­догрев заготовок толкателей состав­ляет 45 — 50 кВт и около 32 — 35 кВт идет на расплавление мерных пало­чек присадочного сплава. Заключительной операцией является прину­дительное охлаждение стержня тол­кателя, которое осуществляется из спрейера водой.

Это обеспечивает на­правленную кристаллизацию и отбел наплавленного слоя чугуна.

Наплавка заливкой расплава предварительно нагретой основы благодаря высокой производитель­ности (установка для наплавки тол­кателей клапанов позволяет упроч­нять до 400 — 450 штук деталей в час), качеству, малой энергоемкости, использованию недефицитного жид­кою присадочного материала относится к весьма перспективным мето­дам упрочнения и восстановления де­талей широкой номенклатуры.

наплавка
Лазерная сварка и наплавка осно­ваны на использовании энергии све­тового потока

высокой степени направленности. Это вид сварки плав­лением, при котором нагрев материа­ла осуществляется когерентным све­товым лучом, создаваемым оптиче­ским квантовым генератором — ла­зером. Основной частью такой уста­новки является генератор, преобра­зующий энергию, запасенную в блоке конденсаторов, в энергию когерент­ного светового луча. Лазер позволяет сконцентрировать на поверхности де­тали энергию при плотности мощно­сти от предельно малых величин до 1017 Вт/см2-. Энергия может переда­ваться материалу бесконтактно, на значительные расстояния от генера­тора и строго дозировано

При восстановлении деталей ла­зерный луч используют для приварки дополнительной ремонтной детали или для наплавки поверхностей в результате расплавления основного и присадочного материала. Присадоч­ный материал может использоваться в виде порошка, проволоки или фоль­ги. Наиболее часто для наплавки используют порошкообразный сплав, который предварительно наносят на восстанавливаемую поверхность в виде обмазки на основе клеевых со­ставов.

прогрева по наплавляемой поверхности с минимальными поте­рями порошка и, кроме

того, повыша­ет до 60 — 70 % степень поглощения лазерного излучения.

Для восстановления и упрочнения деталей можно использовать серийно выпускаемые промышленностью лазеры (табл. 8.8).

оборудования для восстановления гидро- и топливной аппаратуры, включающий в себя

газовый лазер ЛГЛ-702 с номинальной мощностью 800 Вт, установку для наплавки СКС-011-1-02 с оснасткой для лазерной обработки, приспособление для управления лучом, систему газообеспечения. Наплавка осуществляется самофлюсующимися порошками типа СНГН и ПГ-СР цилиндрических и плоских поверхностей, изношенных на глубину до 1 мм, с припуском на дальнейшую обработку шлифованием. Установка обеспечивает производительность наплавки до 10 см2/мин при толщине слоя за один проход 0,5 мм. Потери наплавляемого материала не превышают I %, площадь, занимаемая лазерной наплавочной установкой и вспомогательным оборудованием, — около 50 м2.

Установка 01.03-165 "Ремдеталь" разработана для использования с лазерами мощностью 0,7 — 2,5 кВт. Благодари изменениям в конструкции оптической системы формирования л уча, приходящего от лазер а, возможна обработка(наплавка)по траектории различных форм, в том числе и по винтовой линии, зигзагом и т. п. Кроме того, для снижения излучения в нерабочей части цикла между лазером и установкой располагается заслонка-отсекатель излучения, управляемая с пульта установки или в автоматическом режиме.

наплавкой восстанавливают впускные и выпускные клапаны, распределительные валы, золотники гидрораспределителей,

роторы тур­бокомпрессоров и другие детали.

К основным достоинствам восстанов­ления лазерной наплавкой следует отнести малое тепловложение в де­таль и как следствие отсутствие де­формаций и зоны термического влия­ния. Лазерная наплавка еще не на­шла широкого применения, однако является весьма перспективной для авторемонтного производства.