Сварка деталей из алюминия и его сплавов
Сварка и наплавка деталей из алюминия и его сплавов затруднена по следующим причинам:
1. При сварке образуются тугоплавкие плёнки оксидов Al2O3 с температурой плавления 2050°, в то время как температура плавления алюминия 660°C.
2. Алюминий и его сплавы в расплаве весьма жидкотекучи, а при остывании имеют большой коэффициент линейного расширения.
3. При температуре 400…500°C алюминиевые сплавы приобретают повышенную хрупкость, что вызывает образование трещин.
4. Алюминиевые сплавы обладают значительной растворимостью в расплавленном металле водорода, что способствует образованию пористого шва.
Детали из алюминиевых сплавов соединяют газовой или дуговой сваркой.
Газовая: в качестве горючего используют ацетилен. Сварку выполняют нейтральным пламенем. Присадочный материал должен быть того же состава , что и основной.
Флюс: АФ−4А, способствующий удалению окислов (хлористый натрий −28%, хлористый калий −50%, хлористый литий −14%, фтористый натрий − 8%).
Сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитного газа (аргона). На установках типа УДАР, УДГ.
Присадочным материалом является проволока того же состава, что и основной материал.
Наплавка деталей твердыми сплавами
Из группы твердых сплавов наиболее распространены сормайты и сталинит (табл. 10.1). Сормайты применяют в виде стержневых электродов диаметром; 5−7 мм двух марок: № 1 (ЦС−1) и № 2 (ЦС−2).
|
|
|
Сормайты можно наплавлять газовым пламенем или дуговой наплавкой на постоянном и переменном токе. При наплавке постоянным током применяют обратную полярность. Для газовой наплавки используют флюс (прокалённая бура 50 %, двууглекислая сода 47 % и кремнезем 3 %).
Сормайт № 1 после наплавки имеет твердость HRC 48−52 и последующей термообработке не подлежит. Сормайт № 2 после наплавки и отжига хорошо обрабатывается резанием, а после закалки и отпуска приобретает твердость HRC 58−62. Сормайт № 1 отличается меньшей вязкостью и прочностью и может быть применен при восстановлении деталей, работающих при спокойной нагрузке. Сормайт № 2 используют для наплавки деталей, работающих при ударных нагрузках. Толщина наплавленного слоя с учетом припуска на последующую механическую обработку может быть 2,5−4 мм.
Таблица 10.1
| Марка твердого сплава | Содержание элементов,% | |||||||
| C | Mn | Si | Cr | Ni | W | Co | Fe | |
| Сормайт -1(ЦС-1) | 2,5-3,3 | Не более 1,5 | 2,8-4,2 | 25-31 | 3-4 | - | - | Остальное |
| Сормайт-2 (ЦС-2) | 1,5-2 | Не более 1 | 1,5-2,2 | 13,5-17,5 | 1,5-2,5 | - | - | То же |
| Сталинит…… | 8-10 | 13-17 | 3 | 16-20 | - | - | - | |
|
|
|
Сталинит (в виде порошкообразной смеси) применяют при наплавке рабочих органов строительных и дорожных машин (ножи бульдозеров, зубья ковшей экскаваторов, щеки камнедробилок и др.).
Металлизация напылением
Процесс металлизации заключается в нанесении на поверхность детали расплавленного металла струей сжатого воздуха. Толщина покрытия в зависимости от его назначения может быть от 0,03 до 10 мм и более. При ремонте машин металлизация напылением имеет пока ограниченное применение: наращивание изношенных поверхностей валов, цапф, устранение различных дефектов в корпусах (раковин, пор), декоративные и антикоррозионные покрытия.
|
|
Физическая сущность процесса металлизации заключается в следующем: напыляемый металл расплавляется каким-либо источником тепла и с помощью сжатого воздуха или инертного газа распыляется на мелкие частицы диаметром от 3 до 300 мкм.
Рис. 11.1
Расплавленные частицы металла, пролетая расстояние от зоны плавления до поверхности детали, успевают несколько остыть и из жидкого состояния переходят в твердое. В момент удара эти частицы, обладая достаточно большой кинетической энергией, контактируют с микрорельефом поверхности детали и между собой, образуя на поверхности детали покрытие. Прочность покрытия определяется молекулярными силами сцепления контактных участков и чисто механическим зацеплением напыляемых частиц за неровности поверхности детали. Средняя температура потока частиц у поверхности детали относительно невысока (около 70 °С), что связано с подачей большого объёма воздуха и небольшого объёма частиц металла. В процессе напыления частицы металла подвергаются окислению. Покрытие получается пористым, достаточно хрупким, имеющим низкий предел прочности на растяжение. В зависимости от источника расплавления металла различают следующие виды металлизации: газопламенную, дуговую, высокочастотную, плазменную.
|
|
|
Газопламенная металлизация. На рис. 11.1 показана схема распыления металла газовым металлизатором: присадочная проволока 3 расплавляется пламенем смеси горючего газа (ацетилена или пропан-бутана) с кислородом. Эта смесь подается по кольцевому каналу 1, а по кольцевому каналу 2 подается сжатый воздух или инертный газ, который распыляет жидкий металл. Расплавление металла производится в восстановительном пламени 4, что позволяет уменьшить выгорание легирующих элементов (углерода, марганца и др.) и тем самым повысить качество напыляемого металла. Преимуществом газопламенной металлизации является сравнительно небольшое окисление металла. Недостаток способа – сложность установки и невысокая производительность процесса (2—4 кг напыляемого металла в 1 ч).
|
|
|
Дуговая металлизация заключается в том, что электрическая дуга возбуждается между двумя присадочными проволоками 1 (рис. 11.2), которые изолированы одна от другой и непрерывно подаются роликовым механизмом 2 со скоростью 0,6—1,5 м/мин через наконечник 3. Одновременно через сопло 4 в зону дуги поступает воздух или инертный газ под давлением 0,4—0,6 МПа. Расплавленный металл выдувается сжатым воздухом на поверхность детали 5.
Преимущества дуговой металлизации – относительно высокая производительность процесса (от 3 до 14 кг напыляемого металла в 1 ч) и достаточно простое оборудование. К недостаткам процесса относятся значительное выгорание легирующих элементов и повышенное окисление металла.
Рис. 11.2
Высокочастотная металлизация основана на расплавлении присадочной проволоки с помощью индуктора, который питается током высокой частоты (200—300 кГц) от лампового генератора. Высокочастотная металлизация по сравнению с дуговой имеет ряд преимуществ: уменьшается выгорание легирующих элементов проволоки в 3−6 раз и уменьшается пористость покрытия; увеличивается производительность процесса, так как применяется проволока большего диаметра (3−6 мм); уменьшается примерно в 2 раза удельный расход электроэнергии. Недостаток − более сложное оборудование.
Плазменная металлизация − весьма перспективный способ напыления металлов, так как позволяет получать покрытия из тугоплавких и износостойких материалов, в том числе из твердых сплавов. Этот способ основан на способности газов переходить при определённых условиях в состояние плазмы. Плазмой называется газ, находящийся в сильно ионизированном состоянии под воздействием различных факторов: температуры, электрического или высокочастотного разряда, 
− излучения, детонации.
При плазменной металлизации плазма образуется пропусканием плазмообразующего газа через дуговой разряд, который возбуждается между двумя электродами. Плазменная обработка осуществляется в специальных установках, называемых плазмотронами, или плазменными головками. На рис.11.3 показана принципиальная схема установки для плазменной металлизации.
Установка состоит из плазмотрона и устройства для подачи напыляемогопорошка.
|
Плазмотрон состоит из катода 3 и анода (сопла) 7, охлаждаемых потоком воды 2.Катод изготовлен из вольфрама, анод – из меди. Катод изолирован от анода прокладкой 5. Для получения плазменной струи между катодом и анодом возбуждают электрическую дугу 6. Плазмообразующий газ, введенный в зону горения дуги по каналу 1, ионизируется и выходит из сопла 7 в виде струи небольшого сечения.
В качестве плазмообразующего газа используют аргон или азот и реже водород или гелий. Температура плазменной струи достигает 10 000−30 000°С. Более высокую температуру (15 000−30 000°C) имеет аргонная плазма, однако азотная плазма является большим носителем тепловой энергии. В качестве напыляемого материала применяют гранулированный порошок 4.
Подача порошка в плазменную струю осуществляется по каналу 8 транспортирующим газом (азотом). Расход порошка регулируют в пределах от 3 до 12 кг/ч. Напыляемый порошок расплавляется плазменной струей 9 и наносится на поверхность 10 детали.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 129; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!