Секция «Технические науки», подсекция №3

Глод М.В.

Полоцкий государственный университет

Применение плазменной наплавки для упрочнения деталей

Целью данного доклада является рассмотрение применения плазменной наплавки как одного из способов упрочнения деталей при изготовлении. Также рассматриваются основные достоинства данного метода, материалы и оборудования для его осуществления.

Плазменная наплавка – механизированный процесс, при котором источником теплоты служит плазменная дуга, а присадочными или электродными материалами – сплошные или порошковые проволоки, неподвижная присадка в виде литых или спеченных колец, гранулированные порошки. Благодаря возможности регулирования в широком диапазоне соотношения между тепловой мощностью дуги и подачей присадочного (электродного) материала большинство способов плазменной наплавки обеспечивают высокую производительность (до 10 кг наплавленного металла в час) при минимальном проплавлении основного металла. Важной особенностью плазменной наплавки является отличное формирование наплавленных валиков стабильность и хорошая воспроизводимость их размеров: статистически установлено, что у 95 % наплавленных деталей отклонение толщины наплавленного слоя от номинального размера не превышает 0,5 мм. Это позволяет существенно сократить расход наплавочных материалов, время наплавки, а также (благодаря малым припускам) затраты на механическую обработку наплавленных деталей.

Плазменная наплавка обеспечивает высокую работоспособность деталей благодаря отличному качеству наплавленного металла, его однородности, а также благоприятной структуре, определяемой специфическими условиями кристаллизации металла сварочной ванны. В большинстве случаев плазменную наплавку выполняют на постоянном токе, как правило, прямой (значительно реже – обратной) полярности. Наплавляемое изделие можно включать или не включать в сварочную цепь. В первом случае это будет наплавка плазменной струей, во втором – плазменной дугой. Разработано несколько способов плазменной наплавки с присадочной (электродной) проволокой. Для наплавки применяют одну или две проволоки, их можно включать в сварочную электрическую цепь или оставлять нейтральными. Из существующих способов плазменной наплавки наибольшее распространение получила плазменно-порошковая наплавка как наиболее универсальный метод. При плазменно-порошковой наплавке присадкой служат гранулированные металлические порошки, которые подаются в плазмотрон транспортирующим газом с помощью специального питателя.[1]

Для плазменной наплавки применяют различные материалы: железоуглеродистые высоколегированные сплавы, калмонои, стеллиты инструментальные (в том числе быстрорежущие) стали. Применяют прутки, проволоки, порошки и комбинации материалов.[2]

Наибольшее распространение для плазменной наплавки получили порошки самофлюсующихся Ni-Cr-Si-В-С – сплавов, известных под названием "колмонои". Их применяют для наплавки дисков, клиньев, золотников и седел арматуры различного назначения; валов, защитных втулок, уплотнительных колец и опорных дисков центробежных насосов; распределительных валов, клапанов и седел двигателей внутреннего сгорания (ДВС); деталей металлургического оборудования и др. Наплавленный ими металл обладает хорошей износостойкостью при нормальной (комнатной) и повышенных температурах, особенно в условиях трения металла по металлу, жаропрочностью и жаростойкостью. Он также стоек против коррозии в растворах некоторых кислот (уксусной, муравьиной, лимонной), в каустической соде и других агрессивных средах.

Порошки сплавов на основе кобальта (стеллиты) предназначены для наплавки деталей арматуры, клапанов и седел ДВС, инструмента для горячего деформирования металла, ножей для резки целлюлозы, втулок насосов и других деталей. Наплавленный металл отличается высокой износостойкостью при нормальной и повышенных температурах, жаропрочностью, окалиностойкостью, коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах.

Широко используют для плазменной наплавки стали и сплавы на основе железа. Эти сплавы весьма стойки в условиях интенсивного абразивного изнашивания, однако склонны к образованию трещин при наплавке. Они предназначены для наплавки рабочих органов почвообрабатывающих машин и землеройной техники, дисков и седел арматуры для пульпопроводов, деталей металлургического оборудования и др.[3]

В зависимости от объемов производства наплавляемых деталей, требований к уровню автоматизации технологического процесса и других факторов плазменную наплавку можно выполнять на универсальных установках, позволяющих наплавлять детали разной формы и размеров, или на специализированных установках, предназначенных для наплавки деталей одного типа – клапанов ДВС, дисков и седел арматуры, заготовок инструмента и др.[1]

Исходя из всего вышесказанного, целесообразно применять плазменную наплавку для упрочнения изготавливаемых деталей, особенно если они работают в условиях абразивного изнашивания или подвержены воздействию коррозионных сред.

ЛИТЕРАТУРА

1. Е. Ф. Переплетчиков. Плазменная наплавка// Ремонт, восстановление, модернизация . – 2005.– №12.– c. 35.

2. Иванов В. П. Технология и оборудование восстановления деталей машин: учебник/ В. П. Иванов.– Минск: Техноперспектива, 2007. – 458 с.

3. Б. В. Рябенко, В. А. Фролов. Технология плазменного напыления покрытий на детали автотранспорта// Ремонт, восстановление, модернизация . – 2004.– №4.– c. 29.