Наплавка металла

Содержание:

 

 

I Введение
1.1 История развития наплавки
1.2 Виды сварки и наплавки
II Передовые методы труда, прогрессивные инструменты и приспособления
2.1 Научная организация труда  на рабочем месте
2.2 Новинки техники
III Расчетно-технологическая часть
3.1 Выбор химического состава наплавленного металла
3.2 Материалы для наплавки
3.3 Инструменты и принадлежности  сварщика
3.4 Оборудование, применяемое при  сварке
3.5 Приспособления, применяемые при сварке
3.6 Выбор режима наплавки
3.6 Технология процесса наплавки
3.7 Контроль качества сварных  изделий
IV Безопасные приемы работы и организация труда
4.1 Общие положения по ТБ и охране труда на рабочем месте
4.2 Обязанности сварщика
4.3 Электробезопасность
4.4 Пожарная безопасность
Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I Введение

 

 

 

1.1 История развития наплавки и сварки

 

 

Развитие современных методов  наплавки связано с появлением электрической  дуги и газового пламени. Н.Г. Славянов считал одним из важнейших применений дуговой сварки «наливание слоя металла на изношенные поверхности или для какой-либо другой цели». Под его руководством производилась наплавка различных легированных сталей, чугуна, бронзы и др., был выполнен ряд сложных ремонтных работ.

Почти одновременно возникла газовая сварки. Первые десятилетия ХХ века были периодом состязания газовой и дуговой наплавок, причем первоначально преобладала газовая наплавка, позволяющая обойтись более простым и дешевым оборудованием.

В 30-х годах ХХ века все больше распространяется ручная дуговая наплавка покрытыми электродами. Появление электродов с легирующим покрытием (для наплавки металла повышенной прочности) позволило возвращать в строй изношенные и поврежденные детали машин.

Постепенно выявились и недостатки ручной наплавки: низкая производительность, тяжелые условия труда, непостоянное качество наплавленного слоя, зависящее от индивидуального мастерства наплавщика. Поэтому механизация дуговой наплавки явилась важным условием ее дальнейшего совершенствования.

Новый этап в развитии наплавки начался в конце 40-х годов, когда для выполнения различных наплавочных работ стали использовать сварку под флюсом. Первоначально этот процесс был применен для восстановления изношенных деталей (для чего используется и в настоящее время). Важной предпосылкой было создание флюсов с хорошими технологическими свойствами, позволяющих вести наплавку непрерывно и длительно, получать высокое качество наплавленного металла и большую производительность.

Ранее только газовая наплавка применялась в машиностроении для изготовления особо износостойких деталей, например к/г а панов автомобильных двигателей, шарошек буровых долот, уплотнительных поверхностей арматуры и др. Появление наплавки под флюсом, отличающейся высокой производительностью и надежностью, способствовало использованию наплавки в машиностроении, особенно после 1957 г., когда в качестве электрода начали применять ленту малой толщины и большой ширины, предложенную в СССР независимо от патента. На внутренние поверхности химических, нефтехимических и энергетических реакторов с помощью электродной ленты наплавляют слой нержавеющей стали весьма надежно и производительно.

Автоматическая наплавка под флюсом становится эффективным технологическим  процессом изготовления биметаллических  деталей, а также надежным способом восстановления изношенных деталей. При помощи наплавки можно одновременно увеличить размеры и работоспособность наплавленных деталей. Это нашло большое применение в металлургической промышленности для повышения стойкости прокатных валков, роликов, рольгангов и многих других деталей.

Первым обобщением теоретических  и технологических основ наплавки под флюсом явилась книга И.И. Фрумина «Автоматическая электродуговая наплавка», вышедшая в 1961 году.

Опыт промышленного применения показал, что далеко не все задачи могут быть решены посредством наплавки под флюсом. Иногда серьезные затруднения создает необходимость подавать флюс и непрерывно удалять шлаковую корку. В других случаях трудно управлять движением невидимой дуги и наплавлять детали сложной формы. Дуговая наплавка в инертном газе сравнительно мало применяется вследствие дороговизны и дефицитности аргона. Новые технологические возможности и новые области применения открыла наплавка самозащитной порошковой проволокой и лентой. Первые самозащитные наплавочные проволоки появились в начале 60-х годов и тотчас получили признание ремонтников. Восстановление наплавкой деталей дробильно-размольного и горного оборудования, черпаков драг и колес землесосов позволило резко повысить производительность труда.

Электрошлаковая наплавка была впервые  осуществлена в конце 50-х годов. Большие  преимущества этого процесса — высокая  производительность, возможность эффективной  очистки металла от неметаллических  включений и придание наплавленному  слою благоприятной кристаллической структуры. Предложены различные виды электрошлаковой наплавки.

Плазменная наплавка получила развитие в 60-х годах, когда были разработаны  надежные горелки-плазмотроны. Наплавка с неподвижной присадкой в  виде металлического кольца оказалась удобной и успешно используется для увеличения долговечности клапанов двигателей внутреннего сгорания и подобных им изделий. Весьма технологична плазменно-порошковая наплавка, при которой присадочным материалом является гранулированный порошок. Этот способ очень ценен для наплавки жаростойких сплавов на основе никеля и кобальта. Успешно применяется наплавка цветных металлов с присадкой проволоки.

Индукционная наплавка находит  применение в массовом производстве некоторых изделий. Расплавление порошковой шихты, нанесенной на поверхность тонкостенного изделия, позволяет создать биметаллическое лезвие, что используется для лемехов плугов, лап культиваторов и других деталей сельскохозяйственных машин. Индукционная наплавка применяется также при изготовлении выпускных клапанов легковых автомобилей, шарошек буровых долот и других изделий.

Наварка давлением – прямой потомок  древней кузнечной сварки – приобрела  новые формы. Широко применяется  производство биметаллического листа  так называемым пакетным способом, т.е. способом печной сварки прокаткой. Так плакируют конструкционную сталь нержавеющей, низкоуглеродистую – инструментальной и др.

В 70-х годах получил практическое применение процесс плакирования взрывом: наварка пластичных металлов, стойких  против коррозии, на поверхность стальных изделий и заготовок.

Общей особенностью современного этапа  развития наплавки является повышение  требований к качеству наплавленного  слоя и его стойкости в сложных  условиях эксплуатации. Рост скоростей, температур и давлений, характерный для технологического оборудования всех видов, ужесточает требования к наплавленному слою. Стремление к максимальной механизации и автоматизации процессов наплавки, к всемерному увеличению производительности труда уже привело к созданию автоматических поточных линий и наплавочных установок, длительно работающих без вмешательства оператора. Развитие в этом направлении несомненно будет продолжаться.

От процессов наплавки следует  отличать смежные процессы, направленные на образование поверхностного слоя, обладающего теми или иными специальными свойствами» но не создающие сварного соединения между нанесенным слоем и основным металлом. К таким смежным процессам относятся, например, металлизация, плазменное напыление, диффузионные покрытия» горячие металлопокрытия, биметаллическое литье, напыление в вакууме, детонационное покрытие, гальванические покрытия и проч.

 

 

1.2 Виды сварки и наплавки

 

Сваркой  называется технологический  процесс получения  неразъёмных соединений посредством установления межатомных  связей  между  свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или  пластическом  деформировании, или совместным действием того и другого.

Все  существующие  способы  сварки можно разделить на две основные группы:

1. Сварку давлением –  контактная, газопрессовая –  трением,  холодная  –  ультразвуком;

2. Сварку плавлением – газовая, термитная, электродуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная.

Самое широкое распространение  получили различные способы  электрической сварки плавлением, а ведущее место  занимает  дуговая  сварка,  при  которой источником теплоты служит электрическая дуга.

Электрическую сварку плавлением в  зависимости от  характера  источников нагрева и расплавления  свариваемых  кромок  можно  разделить  на  следующие основные виды сварки:

1. электрическая дуговая,  где источником тепла является  электрическая дуга;

2. электрошлаковая, где основным  источником теплоты  является  расплавленный   шлак, через который протекает электрический ток;

3. электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление кромок  соединяемых   деталей   производят   направленным   потоком   электронов,    излучаемых  раскаленным катодом;

4. лазерная, при которой нагрев  и расплавление  кромок  соединяемых   деталей производят направленным сфокусированным мощным световым лучом микрочастиц-фотонов.

При электрической дуговой сварке основная часть теплоты, необходимая  для нагрева  и  плавления  металла,  получается  за   счет   дугового   разряда, возникающего между свариваемым металлом и электродом. Под действием  теплоты дуги   кромки   свариваемых   деталей   и   торец   плавящегося   электрода расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится  в расплавленном  состоянии.  При  затвердевании  металла  образуется   сварное соединение. Энергия, необходимая  для  образования  и  поддержания  дугового разряда, получается от источников питания дуги постоянного  или  переменного тока. Классификация дуговой сварки производится  в  зависимости  от  степени механизации процесса сварки, рода тока  и  полярности,  типа  дуги,  свойств электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.

По степени механизации различают  сварку  вручную,  полуавтоматическую  и автоматическую сварку. Отнесение процессов к тому или иному способу  зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание  определенной  длины  дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение  электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.

При ручной сварке указанные операции, необходимые для  образования  шва, выполняются рабочим-сварщиком вручную без применения механизмов.

При  полуавтоматической  сварке  плавящимся  электродом   механизируются операции по подаче электродной  проволоки  в  сварочную  зону,  а  остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.

При  автоматической  сварке  под  флюсом  механизируются   операции   по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению  дуги  по линии наложения шва. Автоматическая  сварка  плавящимся  электродом  ведется сварочной проволокой  диаметром 1-6  мм;  при этом  режим сварки   (ток, напряжение,  скорость  перемещения дуги  и   др.)   более   стабилен,   что обеспечивает  однородность  качества  шва по  его длине,  в то  же  время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.

По роду тока различают дуги, питаемые постоянным током прямой (минус  на электроде) или  обратной  (плюс  на  электроде)  полярности  или  переменным током. В зависимости от способов сварки применяют ту  или иную  полярность.

Сварка под флюсом и в среде  защитных газов обычно производится  на  обратной полярности.

По типу дуги различают  дугу прямого действия  (зависимую  дугу)  и  дугу косвенного действия (независимую дугу). В первом  случае  дуга  горит  между электродом и основным металлом,  который также является  частью  сварочной цепи, и для сварки используется теплота,  выделяемая  в столбе  дуги  и на электродах; во втором - дуга горит между двумя электродами. Основной  металл не является частью сварочной цепи и расплавляется  преимущественно  за  счет теплоотдачи от газов столба дуги. В этом случае питание дуги  осуществляется обычно переменным  током,  но  она  имеет  незначительное  применение  из-за малого коэффициента полезного действия дуги (отношение полезно  используемой тепловой мощности дуги к полной тепловой мощности).

По свойствам электрода различают  способы сварки плавящимся электродом  и неплавящимся  (угольным,  графитовым  и  вольфрамовым).  Сварка   плавящимся электродом является самым распространенным способом сварки;  при  этом  дуга горит между основным металлом и металлическим стержнем,  подаваемым  в  зону сварки по мере плавления.  Этот  вид  сварки  можно  производить  одним  или несколькими электродами. Если два электрода подсоединены  к одному  полюсу источника питания дуги, то такой метод называют двух электродной сваркой,  а если больше - многоэлектродной сваркой пучком  электродов.  Если  каждый  из электродов  получает  независимое  питание  -  сварку  называют  двухдуговой (многодуговой) сваркой. При дуговой сварке  плавлением  КПД дуги  достигает 0,7-0,9.