Статья "Вибродуговая сварка"

Вибродуговая наплавка

Впервые процесс вибродуговой (электроимпульсной) наплавки был предложен Г. П.
Клековкиным и И. Е. Ульманом в начале 50-х годов, Над дальнейшим его
совершенствованием работали многие коллективы.

В последние годы все большее применение в ремонтном деле получает
восстановление изношенных деталей вибродуговой наплавкой, представляющей
собой разновидность автоматической электродуговой наплавки металлическим
электродом.

Вибродуговая    наплавка является     наиболее производительным способом

восстановления поверхности деталей. При вибродуговой наплавке детали меньше
нагреваются и, следовательно, меньше деформируются, чем при электродуговой и
газокислородной наплавках.

Автоматическую вибродуговую наплавку широко применяют для восстановления
преимущественно деталей типа вала диаметром более 20 мм. Производство и
технологии. Порядок вибродуговой наплавки, плазменная наплавка, процесс
гальванического наращивания. Вибродуговая наплавка:            электрод и деталь

оплавляются во время дугового разряда, при этом на конце электрода образуется
капля металла.

Вибродуговая наплавка позволяет, получить тонкий и прочный наплавленный слой
при слабом нагреве ремонтируемой детали и незначительной величине зоны
термического                                                                                                   влияния.

Сущность вибродуговой наплавки состоит в том, что электрод в процессе наплавки
вибрирует с частотой 35—100 кол/с и амплитудой 1,5—2 мм, что достигается с
помощью вибратора, осуществляется под слоем флюса или без него, иногда с
охлаждающей жидкостью.

Перед наплавкой поверхность детали очищают от грязи, масла и ржавчины, и деталь
закрепляют в центрах токарного станка, приспособленного для этих целей.
Отрицательный зажим генератора постоянного тока соединяют с ремонтируемой
деталью, положительный — с электродом                         (обратная полярность).

Во время наплавки деталь вращается с заданной скоростью, а электродная
проволока по мере расплавления непрерывно подается к восстанавливаемой

поверхности.

Вибродуговой наплавкой восстанавливают наружные поверхности шеек валов,
втулок, шпоночных и шицевых соединений.

Шаг наплавки выбирают в зависимости от диаметра электродной проволоки. Он в
значительной степени влияет на прочность сплавления основного металла с
наплавляемым. Обычно шаг наплавки равен (1,6—2,2)63.

Вибродуговая наплавка— один из наиболее распространенных способов
восстановления деталей на ремонтных предприятиях. Это обусловлено рядом его
особенностей: высокой производительностью (до 2,6 кг/ч); незначительным нагревом
детали (до 100 °С); отсутствием существенных структурных изменений поверхности
детали (зоны термического влияния при наплавке незакаленных деталей 0,6... 1,5 мм
и закаленных 1,8.„4,0 мм), что позволяет наплавлять детали малого диаметра (от 8
мм), не опасаясь их прожога или коробления. Применение охлаждающей жидкости в
сочетании с разливными электродными материалами исключает из технологического
процесса последующую термическую обработку из-за твердости наплавленного
металла (58...60 HRC), Толщину последнего можно регулировать от 0,3 до 3,0 мм.
При необходимости проводят многослойную наплавку. Потери электродного
материала на угар и разбрызгивание не превышают 6...8% Особенность вибродуговой
наплавки заключается в вибрации электрода, что обусловливает наплавление металла
при низком напряжении источника тока, относительно небольшой мощности в
сварочной цепи, когда непрерывный дуговой процесс невозможен.
Вибрация улучшает стабильность наплавки и расширяет ее диапазон устойчивых
режимов. В момент соприкосновения электрода с деталью (период короткого
замыкания) сопротивление электрической цепи источник тока — электрод — деталь
приближается к нулю, что способствует падению напряжения при одновременном
стремлении тока к бесконечности. Реальная мощность применяемых источников тока
ограничивает это значение до 1100...1300 А. Это недопустимо для электрода малого
сечения, поскольку он расплавляется и разбрызгивается под действием
электродинамических сил. Для ограничения тока в периоде короткого замыкания в
цепь последовательно включается дополнительная индуктивность (дроссель), За счет
вибрации электрод отводится от детали, и в разрыве возникает электрическая дуга
(период дугового разряда), Энергия, запасенная в индуктивности, начинает
освобождаться. Электродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции складывается с ЭДС
источника тока, в результате чего напряжение на дуговом разряде оказывается в два и

более раза выше, чем на зажимах источника тока, причем оно поддерживается
примерно постоянным, несмотря на изменение длины дуги. В этот период выделяется
90...95% тепловой энергии и кончик электрода оплавляется. При достаточном
удалении электрода от детали, а также израсходовании энергии, запасенной
дросселем, дуга гаснет, Начинается период холостого хода. Он заканчивается тогда,
когда электрод вновь касается детали и капля расплавленного металла переносится на
ее поверхность. Цикл многократно повторяется, и на детали формируется валик
наплавленного металла. Длительность периодов короткого замыкания и горения дуги
определяется частотой вибрации электрода, напряжением холостого хода и
индуктивностью цепи. С увеличением напряжения и индуктивности возрастают
период горения, а, следовательно, количество выделившейся теплоты и
производительность                                                                                         процесса.

На рис. 1 показана принципиальная схема процесса вибродуговой наплавки, а на
рис. 2 — общий вид вибродуговой головки ВДГ-5, разработанной Челябинским
политехническим институтом и Челябинским автомеханическим заводом.
рис.1.Принципиальная схема вибродуговой наплавки

СЮ,

Основные параметры процесса вибродуговой наплавки: скорость подачи электродной
проволоки 60—75 м/час, размах вибраций конца электрода 1,5—2 мм, среднее
напряжение на дуге 15—23 в, расход охлаждающей жидкости 0,5—2,5 л/мин.
Вибродуговой процесс иногда применяется для сварки металла небольшой

толщины.

Вибродуговая наплавка и сварка может осуществляться не только в среде жидкости,
но также в среде защитных газов и под слоем флюса.

рис.2. 0бщий вид вибродуговой головки ВДГ-5