С. Я. Шехтер

А.М.Резницкий

Наплавка
металлов

Издательство « Машиностроение
С. Я. Шехтер
А.М.Резчицкий

Наплавка
металлов

МОСКВА

« МАШИНОСТРОЕНИЕ » 1982
ББК 34.641

Ш54

УДК 621.791.92

Рецензент А. М. Китаев

Шехтер С. Я., Резницкий А. М.

Ш54 Наплавка металлов. — М.: Машиностроение,
1982. — 71 с., ил. — (Б-ка электросварщика).

20 к.

В книге кратко изложены сущность процессов наплавки, технология
и материалы для наплавки, даны рекомендации по выбору состава на-
плавленного металла в зависимости от условий работы деталей. При-
ведены примеры промышленного применения наплавки.

Для рабочих, техников и мастеров, занятых в области наплавки.

2704060000-094
Ш ----------------94-82

38(01)-82

ББК 34.641
6П4.3

© Издательство «Машиностроение», 1982 г-
ПРЕДИСЛОВИЕ

Наплавка металлов — один из
наиболее эффективных способов повыше-
ния долговечности деталей машин — по-
зволяет восстанавливать геометрические
размеры изношенных деталей, а также
упрочнять их путем применения специ-
альных электродных материалов, обеспе-
чивающих получение наплавленного ме-
талла с заданными физическими свойст-
вами.

Наиболее широкое распространение
получила наплавка при ремонте изношен-
ных деталей металлургического оборудо-
вания, сельскохозяйственной техники, до-
рожных и строительных машин, автомо-
бильного транспорта. Наплавку успешно
применяют также при изготовлении но-
вых деталей, таких, как лемехи плугов и
лапы культиваторов почвообрабатываю-
щих машин, конусы и чаши засыпных ап-
паратов доменных печей, клапаны двига-
телей внутреннего сгорания, буровой ин-
струмент и т. п.

Масса металла, наносимого на деталь
в процессе наплавки, обычно невелика и
составляет 2—6% массы самой детали,
что определяет высокую экономическую
эффективность наплавки, в особенности
при использовании механизированных
способов.

Теоретические основы наплавки раз-
работаны впервые в пятидесятых годах в
Институте электросварки им. Е. О. Пато-
на под руководством И. И. Фрумина, ее
промышленное использование с этого
времени непрерывно расширяется.

В Советском Союзе организовано про-
мышленное производство широкой но-
менклатуры материалов для наплавки,
специального оборудования и аппарату-
ры. Наша страна занимает ведущее мес-
то в мире в этой области сварочной тех-
ники. Повышение уровня механизации
наплавочных работ, а также достижения
в разработке новых наплавочных мате-
риалов позволяют непрерывно повышать
эффективность процессов наплавки.
ВИДЫ И СПОСОБЫ НАПЛАВКИ

Сущность процесса наплавки

Наплавка — одна из разновидностей сварки —
служит для нанесения слоя металла заданного состава
на поверхность изделия. Нанесенный металл прочно свя-
зывается с основным, образуя надежное соединение.

Наплавку применяют для восстановления и упрочне-
ния деталей машин и оборудования путем нанесения на
их рабочие поверхности металлических покрытий, обла-
дающих необходимым комплексом свойств: износостой-
костью, термостойкостью, кислотоупорностью и т. п.
С помощью наплавки создают биметаллические изделия,
у которых выгодно сочетаются свойства наплавленного
и основного металлов. Номенклатура наплавляемых де-
талей весьма разнообразна по массе, форме, материа-
лам и условиям работы. Это вызвало появление различ-
ных видов и способов наплавки. Например, для на-
плавки автомобильных клапанов двигателей внутренне-
го сгорания используют плазменную наплавку, так как
другие способы наплавки в этом случае неэффективны.
Конусы и чаши загрузочных устройств доменных печей
наплавляют дуговым способом самозащитными порош-
ковыми лентами; шарошки буровых долот наплавляют
индукционным способом с применением сплава — связ-
ки и тугоплавких зерен карбида вольфрама; лопатки
вентиляторов упрочняют газопламенным напылением с
последующим оплавлением, т. е. в каждом конкретном
случае выбирают наиболее эффективный способ наплав-
ки. Также учитывают производительность выбранного
способа наплавки в зависимости от массы наплавляе-
мого металла и возможности деформации изделия. Для
упрочнения небольших деталей предпочитают газовую
или плазменную наплавку. Дуговой или электрошлако-
вый вид наплавки чаще всего применяют для массив-
ных изделий.

Таким образом, наплавка может быть осуществлена
многими видами и способами. Классификация видов и
способов сварки, данная в ГОСТ 19521—74, применима
для наплавки. В основу классификации положены фи-
зические, технические и технологические признаки. Раз-
личают дуговую, газовую, электрошлаковую, плазмен-
ную, индукционную наплавку и плакирование.

Дуговая наплавка

В большинстве случаев процессы наплавки ос-
нованы на применении дуговой сварки плавящимся
электродом. Отличаются эти процессы способами защи-
ты наплавляемого металла от вредного воздействия воз-

духа и степенью механизации, хотя сущность их одина-
кова. Она заключается в

Рис. 1. Схема процесса ручной
наплавки:

1 — шлаковая корка; 2 — наплав-
ленный валик; 3 — основной ме-
талл; 4 — электродный стержень;
5 — покрытие электродного стерж-
ня; 6 — газошлаковая защита; 7 —
сварочная ванна

том, что под действием вы-
сокой температуры электри-
ческой дуги, горящей меж-
ду электродом и изделием,
к которым подведен ток,
электродный и основной ме-

таллы расплавляются, соз-
давая на поверхности изде-
лия общую ванну. С отдале-
нием электрической дуги
расплавленный металл за-
твердевает, образуя наплав-
ленный валик.

Ручную наплавку покрытыми электродами применя-

ют в тех случаях, когда использование механизирован-
ных способов невозможно или нецелесообразно (рис. 1).
Для получения минимальной глубины проплавления ос-
новного металла электрод наклоняют в сторону, обрат-
ную направлению наплавки. Ручную наплавку выполня-
ют электродами диаметром 2—6 мм на постоянном токе
80—300 А обратной полярности (плюс на электроде) с
производительностью 0,8—3 кг/ч.

При ручной наплавке требуется наиболее высокая
квалификация электросварщиков, так как процесс на-
плавки необходимо вести на минимально возможном то-

ке и напряжении с целью уменьшения доли основного
металла в наплавленном, но при этом должно обеспе-
чиваться сплавление наплавленного и основного метал-
лов. Главные параметры режима ручной наплавки: сила
тока, напряжение на дуге и скорость наплавки. Тип
электрода выбирают в зависимости от химического со-
става металла, который необходимо наплавить. Диаметр
электрода определяют в зависимости от толщины и фор-

мы изделия, пространственного положения наплавляе-
мой поверхности.

При установившемся процессе наплавки плавление

электрода под действием теплоты дуги происходит рав-

номерно. Однако не вся мощность дуги расходуется на

Рис. 2. Схема автоматиче-
ской наплавки под флюсом

плавление металла. Часть ее те-

ряется на излучение, плавление
покрытия и т. п. Не весь рас-
плавленный металл наплавляет-
ся, так как существуют потери
его на угар и разбрызгивание.

Рис. 3. Схема наплавки плавя-
щимся электродом в защитном
газе

Массу наплавляемого на изделие металла принимают
равной

— аД1,
где а,ц — коэффициент наплавки, г/А-ч, принимаемый в
пределах 7—14 г/А-ч; он меньше коэффициента расплав-
ления на величину потерь. Общие потери при наплавке
покрытыми электродами с учетом потерь на угар, раз-
брызгивание и огарки составляют до 30%.

Дуговая наплавка под флюсом — один из основных
видов механизированной наплавки. Главными ее пре-
имуществами являются непрерывность процесса, высо-
кая производительность, незначительные потери элек-
тродного металла, отсутствие открытого излучения ду-
ги, что значительно улучшает условия труда электро-
сварщиков.

Электрическую дугу 7 возбуждают между электрод-
ной проволокой 6 и основным металлом (деталью) //,
которые подключены к источнику тока (рис. 2). Подвод
тока к электродной проволоке осуществляют на мини-
мальном расстоянии от дуги при помощи мундштука 4.
По мере плавления электродная проволока подается в
зону дуги роликами 3 механизма подачи. Устойчивый
процесс наплавки обеспечивается при условии, если ско-
рость подачи электродной проволоки равна скорости ее
плавления. В процессе наплавки флюс из бункера 1 по
шлангу 2 при помощи воронки 5 поступает с избытком в
зону горения дуги. Под действием теплоты дуги элект-
родный и основной металлы, плавясь, образуют на по-
верхности изделия ванну жидкого металла. Дуга час-
тично расплавляет флюс, создавая из шлака вокруг себя
жидкую эластичную оболочку 8. Газовая полость, обра-
зуемая эластичной оболочкой, состоит из паров флюса,
металла и продуктов химических реакций, происходя-
щих между ними. Эластичная оболочка защищает дугу
и жидкий металл от соприкосновения с воздухом, почти
полностью исключает разбрызгивание и способствует со-
хранению теплоты дуги. Расплавленный металл, затвер-
девая, образует наплавленный валик, покрытый шлако-
вой коркой 9 и нерасплавившимся флюсом 10.

Коэффициент наплавки под флюсом почти равен ко-
эффициенту расплавления, так как потери на разбрыз-
гивание не превышают 1,5%. При использовании одной
электродной проволоки коэффициент наплавки под флю-
сом колеблется в пределах 14—20 г/А-ч и может быть
повышен за счет увеличенного вылета электрода. Общие
потери при наплавке под флюсом не превышают 3% •

Наплавку под флюсом осуществляют полуавтомати-
ческим и автоматическим способами. В первом случае
механизировано лишь одно рабочее движение — подача
электродной проволоки в зону дуги. Дугу по наплавляе-
мой поверхности перемещают вручную. Во втором — ме-
ханизированы оба рабочих движения: подача электрод-
ной проволоки в зону дуги и движение ее по поверхно-
сти детали с заданной скоростью наплавки.

Наплавку самозащитными проволоками и лентами
открытой дугой в атмосфере воздуха широко применяют
в промышленности. В состав сердечника этих электрод-
ных материалов кроме порошков легирующих компонен-
тов вводят газо- и шлакообразующие вещества, защи-
щающие при наплавке ванну расплавленного металла
от вредного воздействия воздуха. С целью повышения
йроизводителыюсти процесса наплавку можно осуществ-
лять одновременно несколькими проволоками или лента-
ми. Например, при упрочнении конусов и чаш засыпных
аппаратов доменных печей применяют двухдуговую на-
плавку порошковыми лентами с их поперечными коле-
баниями на всю ширину наплавляемой поверхности. Для
наплавки самозащитными проволоками и лентами ха-
рактерны повышенные световое излучение дуги, газовы-
деление и разбрызгивание.

Наплавка плавящимся электродом в защитном газе
отличается от полуавтоматической и автоматической под
флюсом тем, что в качестве защитной среды вместо
флюса используют инертные или углекислый газы. За-
щитный газ 2 (рис. 3) под избыточным давлением по-
дается из сопла /, расположенного копцентрично элек-
троду. Из инертных газов наиболее широкое распростра-
нение получил аргон. Его применяют при наплавке
высоколегированных хромоникелевых и коррозионно-
стойких сталей, сплавов на основе меди и др. Чаще осу-
ществляют наплавку плавящимся электродом в угле-
кислом газе.

Для предотвращения окисления металла в процессе
наплавки атомарным кислородом, образующимся из уг-
лекислого газа при его разложении, в электродные про-
волоки вводят элементы-раскислители, активно соединя-
ющиеся с кислородом (титан, кремний, марганец
углерод). Для наплавки в углекислом газе обычно
используют кремнемарганцевые проволоки, например
Св-08Г2С, Св-10ХГ2С и др. Наплавку в защитных газах
применяют в тех случаях, когда невозможна наплавка
под флюсом в связи с затруднениями его подачи и уда-
ления шлаковой корки, например при наплавке внутрен-
них поверхностей глубоких отверстий или мелких дета-
лей, а также при восстановлении и упрочнении деталей
сложной формы. Наплавку в защитных газах, как пра-
вило, ведут короткой дугой, на постоянном токе обрат-
ной полярности с использованием источников питания с
жесткой внешней характеристикой. К недостаткам этого
процесса следует отнести открытое световое излучение
дуги и повышенное разбрызгивание металла (5—10%).

Импульсно-дуговая наплавка плавящимся электро-
дом расширяет технологические возможности наплавки
в защитных газах. При этом процессе на. основной сва-
рочный ток непрерывно горящей дуги при помощи спе-
циального генератора налагают кратковременные им-
пульсы тока, которые ускоряют перенос капель металла
и уменьшают, таким образом, их размер. При наложе-
нии на дугу импульсов определенной энергии и частоты
можно достичь мелкокапельного переноса металлах ми-
нимальным разбрызгиванием. Это позволяет осуществ-
лять наплавку в вертикальном положении. Импульсно-
дуговую наплавку следует вести на постоянном токе
обратной полярности, так как наплавка на прямой поляр-
ности ведет к увеличению длины дуги за счет более вы-
сокой скорости расплавления электрода и к повышен-
ному разбрызгиванию. Этот процесс не нашел широкого
применения из-за ограниченного сочетания проволок и
защитных газов, при которых возможен мелкокапельный
перенос металла. В качестве защитных газов применя-
ют аргон, гелий или их смеси с незначительным коли-
чеством СО2, N2, О2.

Вибродуговая наплавка — прерывистый дуговой про-
цесс, при котором электрод вибрирует вдоль своей оси,
вызывая короткие замыкания в сварочной цепи и крат-
ковременные периоды существования дуги. Подаваемая
в зону наплавки проволока совершает при помощи элек-
тромагнитного или механического устройства возвратно-
поступательные движения с частотой до 100 раз в секун-
ду и размахом 0,5—3 мм. Суть этой наплавки состоит в
следующем. К изделию и электроду подают напряжение
от источника постоянного или переменного тока. В мо-
мент соприкосновения электрода с изделием происходит
короткое замыкание электрической цепи, при котором
ток мгновенно возрастает и в месте контакта электрода
с изделием образуется перемычка из жидкого металла.

В следующий момент, при отходе электрода от изде-
лия, перемычка разрывается и возбуждается дуга. В мо-
мент горения дуги происходит плавление основного и
электродного металлов и перенос жидкого электродного
металла на изделие. Затем цикл, состоящий из корот-
кого замыкания, дугового разряда и холостого хода,
повторяется. Так как длительность существования дуги
невелика и составляет 20% всего цикла, провар основ-
ного металла получается неглубоким, с небольшой зо-
ной термического влияния.

Вибродуговую наплавку осуществляют под флюсом,
в различных газовых средах, но чаще всего в водяных
растворах (раствор кальцинированной соды или 25%-
ный раствор технического глицерина в воде). Наличие
жидкости обеспечивает высокую скорость охлаждения,
что способствует уменьшению деформации детали, а
также закалке наплавленного металла. Эти особенности
процесса послужили основанием для его применения
при наплавке деталей небольшого размера, износ кото-
рых составляет менее 1 мм. При силе тока 100—200 А,
напряжении на дуге 18—25 В производительность про-
цесса составляет 1—2 кг наплавленного металла в час.

Находит применение вибродуговая наплавка под пе-
ной, осуществляемая с помощью вибродуговых устано-
вок, оснащенных генератором для образования пены.
Подаваемая в зону дуги пена изолирует расплавленный
металл от окружающего воздуха и способствует удержа-
нию образующихся при наплавке газов. В результате в
зоне наплавки создается газовая атмосфера с понижен-
ной окислительной способностью. Этот процесс исполь-
зуют в основном для восстановления автотракторных де-
талей. Для наплавки применяют сварочную проволоку
Св-08 диаметром 1,6—2 мм. Пену готовят на воде с до-
бавками хозяйственного мыла и технического вазелина.

При вибродуговой наплавке повышение стабильности
процесса и снижение разбрызгивания металла достигну-
то наложением пульсирующего напряжения специаль-
ными тиристорными выпрямителями типа ВСС-1. Виб-
родуговую наплавку применяют для восстановления
стальных и чугунных деталей, на которые наносят при
минимальной деформации тонкие слои металла. На-
плавляют также закаленные детали, после чего их твер-
дость незначительно снижается. Износостойкую поверх-
ность получают при наплавке высоколегированными про-
волоками. Потери электродного металла на угар и раз-
брызгивание составляют И—30% при коэффициенте на-
плавки 8—10 г/А-ч.

К недостаткам этого способа следует отнести часто
возникающие дефекты в наплавленном металле в виде
мелких газовых пор, трещинок, а также неравномерную
его твердость.

Газовая наплавка

Наплавку, при которой в качестве источника
теплоты используют газовое пламя, называют газовой.
Газовым пламенем специальных горелок можно произ-
водить наплавку и напыление покрытий, а также их оп-
лавление. Газовое пламя получают при сжигании газо-
образных продуктов в кислороде. В качестве горючего
газа чаще всего применяют ацетилен, максимальная
температура пламени которого в смеси с кислородом
составляет 3150°С. Используют для этой цели также и
пропан-бутан. Газовую наплавку широко применяют в
промышленности. Ее можно позразделить на газовую
наплавку с присадкой прутков или проволоки, газопо-
рошковую и газопламенное напыление с последующим
оплавлением. Технология нанесения покрытий этими
способами проста и доступна.

Газовую наплавку с присадкой прутков или прово-
локи выполняют вручную, главным образом, ацетиле-
новыми горелками типа «Звездочка», «Звезда», ГС-2,
ГС-3, ГС-4 и др. Принцип устройства у них одинаков,
отличаются они мощностью и габаритными размерами.
Такую наплавку применяют в основном лля нанесения
износостойких сплавов типа стеллита, сормайта и др.
При наплавке этих материалов используют флюсы на
основе буры и борной кислоты. Детали небольших раз-
меров наплавляют без предварительного подогрева,
Крупногабаритные детали подогревают до температуры
500-700°С. При этом способе применяют и трубчатые
наплавочные материалы, представляющие собой сталь-
ные или никелевые трубки, заполненные порошком, на-
пример карбидом вольфрама. В процессе наплавки газо-
кислородным пламенем расплавляется трубка, а изно-
состойкий наполнитель погружается в расплавленный
металл, образуя высокоизносостойкий композиционный
сплав.

Газовую наплавку с присадкой прутков или проволо-
ки используют в сельском хозяйстве, дорожном строи-
тельстве для упрочнения рабочих органов машин.

Газопорошковая наплавка позволяет упрочнять де-
тали сложной конфигурации слоем минимальной толщи-
ны (0,1—0,3 мм) без разбавления основным металлом,
так как зона перехода при этом составляет всего 100—
120 мкм. Для наплавки используют специальные горел-
ки (рис. 4). Кислород по трубке 8 поступает через ин-
жектор 10 в камеру смешения 9. Ацетилен по трубке 7
подается в канал 6, окружающий инжектор. Из канала
6 ацетилен инжектируется струей кислорода, вытекаю-
щего из инжектора, в камеру смешения 9, В камере
12
Рис. 4. Горелка для газопорошковой наплавки

оба газа смешиваются, по трубке 5 поступают в мунд-
штук 1 и, выходя из него, сгорают, образуя сварочное
пламя 2. После установления необходимого состава
пламени и разогрева детали, открывают отсекатель по-
рошка (на рисунке не показан). Из бункера 13 под
действием собственного веса и инжектирующего дейст-
вия кислородной струи, выходящей из инжектора 12,
порошок попадает в смесительную камеру 11, где он
смешивается с кислородом. Поток кислородно-порошко-
вой смеси поступает в инжектор 10, обеспечивая инжек-
цию горючего газа — ацетилена. На выходе из мундшту-
ка ацетилено-кислородная смесь горит в виде пламени,
которое обеспечивает необходимый нагрев наплавляе-
мой поверхности 4 и частиц порошка, создавая общую
сварочную ванну 3.

Наплавку ведут гранулированным самофлюсующим-
ся порошком системы хром — бор — никель. Расход
порошка составляет до 2,7 кг/ч. Рекомендуемые разме-
ры частиц порошка 40—100 мкм. Газопорошковую на-
плавку используют в основном при ремонтных работах
для восстановления и упрочнения автотракторных де-
талей, штампов и матриц, головок рельсов в железно-
дорожном транспорте и других деталей. Недостаток это-
го способа — низкое использование наплавочных мате-
риалов (60—80%).
Газопламенное напыление с последующим оплавле-
нием (наплавка напылением) находит все более широ-
кое применение в промышленности. Этот способ позво-
ляет наносить тонкий износостойкий слой без деформа-
ции изделия. Технологически способ состоит из двух
процессов: напыления покрытия и оплавления его. Он
основан на применении сплавов никель — хром — крем-
ний— бор в виде порошков, имеющих температуру плав-
ления 1020—1080°С. Такие сплавы являются самофлю-
сующимися, так как при плавлении образуют защитные
стеклообразные шлаки. Процесс газопламенного напы-
ления включает в себя нагрев материала до жидкого со-
стояния, его* распыление газовой струей и нанесение с
большой скоростью на обрабатываемую поверхность.
При ударе частицы соединяются между собой и с по-
верхностью, образуя напыленный слой. Поверхность из-
делия перед напылением подвергают пескоструйной об-
работке. Для напыления используют газопламенные го-
релки порошкового типа, в частности, и те, которые при-
меняют для газопорошковой наплавки.

Процесс оплавления осуществляют теми же горелка-
ми, что и напыление, а также индукционным, печным
или плазменным способом. При оплавлении напыленную
поверхность нагревают до тех пор, пока она не заблес-
тит и в ней не отразится пламя, при этом происходит
сплавление оплавленного слоя с основным металлом.
В связи с тем, что оплавлению покрытия предшествует
предварительный подогрев детали до температуры 800—
900°С, этот способ применяют для сравнительно неболь-
ших изделий, масса и форма которых дают возможность
нагревать их до требуемых температур без затруднения.

Газопламенным напылением с последующим оплав-
лением упрочняют плунжеры, лопатки вентиляторов,
лемехи плугов, штампы и т. п.

Электрошлаковая наплавка

Процесс наплавки, при котором источником
теплоты для плавления основного и присадочного ме-
таллов служит шлаковая ванна, разогреваемая проходя-
щим через нее электрическим током, называется элек-
трошлаковым. Сущность процесса электрошлаковой на-
плавки (ЭШН) поясняется на рис. 5. В пространстве,
образованном плоскостью наплавляемого изделия 1 и
формирующим кристал-
лизатором 6, создается
ванна расплавленного
шлака 5, в которую по-
дается электрод 4, Ток,
проходя между электро-
дом и изделием, нагрева-
ет шлаковую ванну до
температуры свыше
2000°С, в результате че-
го электродный и основ-
ной металлы оплавляют-
ся, образуя металличес-
кую ванну 3, при затвер-
девании которой создает-
ся наплавленный ме-
талл 2. Для осуществле-

Рис. 5. Схема процесса элек-
трошлаковой наплавки

ния такого процесса не-
обходима достаточно глубокая шлаковая ванна, получе-
ние которой проще всего при вертикальной наплавке.

ЭШН обладает рядом особенностей, выгодно отлича-
ющих ее от других способов наплавки. При установив-
шемся электрошлаковом процессе разбрызгивание отсут-

ствует, шлак надежно защищает жидкую металлическую
ванну от вредного воздействия воздуха. Расход флюса
на образование шлаковой корки на поверхности наплав-
ляемого металла составляет не более 5% его массы.

По сравнению с дуговым процессом при ЭШН рас-
ход электроэнергии в 1,5—2 раза, а флюса в 20 раз
меньше. При вертикальном положении наплавляемой
поверхности облегчается всплывание газовых пузырь-
ков, частиц шлака и удаление их из металла. Поэтому
при ЭШН склонность к образованию пор и других не-
плотностей значительно ниже, чем при дуговой. Вслед-
ствие благоприятного направления роста кристаллов в
наплавленном металле, полученном электрошлаковым
способом, значительно снижается склонность к образо-
ванию кристаллизационных трещин. Этому также спо-
собствуют более низкие скорости нагрева и охлаждения
околошовной зоны, кристаллизации ванны жидкого ме-
талла, чем при дуговой наплавке.

Для ЭШН могут быть применены источники пита-
ния постоянного и переменного тока с жесткими внеш-

ними характеристиками.
Рис. 6. Схема ЭШН зернистым присадочным металлом:

1 — наплавленный металл; 2 — жидкая металлическая ванна; 3 — шлаковая
ванна; 4 — кристаллизатор; 5 — электродная проволока; 6 — питатель-дозатор

Рис. 7. Схема ЭШН двумя параллельными лентами

Электрошлаковая наплавка электродными проволо-
ками и пластинами (см. рис. 5) благодаря высоким ка-
честву наплавленного металла и производительности на-
ходит все более широкое применение в промышленности.
При необходимости получения наплавленного слоя ши-
риной до 40 мм применяют одноэлектродную ЭШН.
С увеличением ширины наплавки электроду придают
колебательные движения параллельно наплавляемой по-
верхности либо увеличивают число электродов. Много-
электродная ЭШН дает возможность в широких преде-
лах легировать наплавляемый металл за счет использо-
вания электродных проволок различного химического
состава.

При наплавке прямолинейных вертикальных поверх-
ностей небольшой высоты (1,0—1,5 м) применяют пла-
стинчатые электроды, что позволяет использовать такие
материалы, как чугуны, из которых нельзя или затруд-
нительно изготовить проволоку.

ЭШН плавящимся мундштуком объединяет в себе
способы наплавки проволочным и пластинчатым элек-
тродами. При этом способе электродные проволоки по-
даются через трубки или пазы в неподвижно установлен-
ной пластине (плавящемся мундштуке), служащей для
направления электродных проволок и подвода к ним
электрического тока. В процессе наплавки мундштук оп-
лавляется в шлаковой ванне, образуя вместе с электрод-
ными проволоками наплавленный металл.

ЭШН зернистым присадочным материалом возмож-
на с расходуемым или нерасходуемым электродом. На
рис. 6 показана ЭШН расходуемыми электродами с од-
новременной подачей зернистого присадочного материа-
ла. Подаваемые с заданной скоростью в шлаковую ван-
ну электродные проволоки, плавясь, создают сплав-
связку, образующую матрицу (основу) наплавляемого
металла. В процессе наплавки дозированно подают зер-
нистый присадочный материал, например карбиды воль-
фрама, который в шлаковой ванне поверхностно очи-
щается, нагревается и, не оплавляясь, внедряется в ме-
таллическую ванну, образуя износостойкий композици-
онный сплав. При ЭШН зернистым присадочным мате-
риалом (ЗПМ) с нерасходуемым электродом,
последний необходим для подвода тока к шлаковой ван-
не. ЗПМ подают в шлаковую ванну, необходимая тем-
пература которой обеспечивается проходящим через нее
током. Величина тока зависит от сечения нерасходуе-
мого электрода. ЗПМ, плавясь в шлаковой ванне, кап-
лями стекает на оплавленную поверхность изделия, соз-
давая металлическую ванну, которая, затвердевая, об-
разует наплавленный металл.

Электрошлаковая наплавка двумя параллельными
лентами поясняется на рис. 7. Электродные ленты 3 с
зазором, устанавливаемым при помощи клина 2, пода-
ют к основному металлу 1. При помощи двух воронок 4
флюс 5 с избытком подают на каждую ленту. Между
лентами и основным металлом возбуждают электриче-
скую дугу, под действием теплоты которой флюс плавит-
ся, создавая шлаковую ванну 6. В связи с тем, что в за-
зор между лентами холодный флюс почти не попадает,
жидкий шлак разогревается, шунтирует ток дуги, и на-
ступает электрошлаковый процесс. Под действием
сжимающих сил, оказываемых электрическим током
(пинч-эффект), жидкий шлак в зазоре между лентами
подниматся над поверхностью основного металла на
20—30 мм, создавая устойчивую шлаковую ванну. Элект-
родный металл плавится в шлаковой ванне и в виде мел-
ких капель стекает на основной металл, сплавляясь с
ним и образуя наплавленный металл 7. Электрошлако-
вый процесс получают стабильным при зазоре между лен-
тами 0,1— 1 ширины ленты и при использовании низко-
кремниевыхфлюсов (АН—26п и 48—ОФ—10). Наплавка
лентами размером 60x0,8 мм (/=1600 А, Л7 = 32-е-34 В)
обеспечивает производительность процесса свыше 40 кг/ч
при доле основного металла 5—8%.

Плазменная наплавка

Плазмой называют частично или полностью
ионизированный газ, состоящий из ионов, электронов,
нейтральных атомов и молекул. В отличие от термоядер-
ной «горячей» плазмы с температурой в десятки миллио-
нов градусов при газовом разряде возникает «холодная»
плазма, имеющая температуру до 50 000°С. В плаз-
мотронах столб электрической дуги сжимают водоох-
лаждающим соплом, получая так называемую сжатую
дугу. При этом ее температура значительно повышается.
Принцип устройства плазмотронов показан на рис. 8.
Электрическая дуга 2 возбуждается между электродом
1 и водоохлаждаемым соплом 3. В канал сопла подает-
ся газ, который, проходя через плазму дуги, ионизи-
руется и вытекает из сопла в виде ярко светящейся
струи 4 (см. рис. 8, а). Холодные потоки газа, образу-
ющиеся в результате интенсивного отвода теплоты соп-
лом, теплоизолируют плазменную дугу от стенок сопла.
Плазменную дугу такого вида называют дугой косвен-
ного действия в отличие от дуги прямого действия (см.
рис. 8, б), при котором плазменная дуга 2 горит между
электродом 1 и изделием 5.

Рис. в. Устройство плазмотрона:

а — дуга косвенного действия; б — дуга прямого действия
В качестве материа-
лов при плазменной на-
плавке используют по-
рошки, проволоку, прут-
ки. Преимущества этого
процесса — малая глу-
бина проплавления ос-
новного металла, возмож-
ность наплавки тонких
слоев, высокое качество
наплавленного металла.

При плазменно-по-
рошковой наплавке ис-
пользуют три вида плаз-
менной дуги: прямого,
косвенного действия и
комбинированную. Луч-
шими технологическими
возможностями обладает
комбинированная дуга.
Такая схема позволяет

Вода

Рис. 9. Схема плазменной наплав-
ки с вдуванием порошка в дугу:

1 — вольфрамовый электрод; 2 — источ-
ник питания дуги косвенного действия;

3 — внутреннее сопло; 4— плазменная
струя косвенного действия; 5 — наруж-
ное сопло; 6 — плазменная струя пря-
мого действия; 7 — источник питания
дуги прямого действия

осуществлять в широком диапазоне раздельное регули-
рование степени нагрева присадочного материала и ос-
новного металла.

Схема горелки представлена на рис. 9. Между элек-
тродом 1 и внутренним соплом 3 возбуждают дугу.
Плазмообразующий газ, проходя через нее, создает
плазменную струю 4 косвенного действия, которая обес-
печивает расплавление присадочного порошка. Дуга
прямого действия, горящая между электродом 1 и ос-
новным металлом, совпадает с плазменной струей 6
прямого действия, которая создает необходимый нагрев
поверхности, обеспечивая сплавление присадочного и ос-
новного металлов. Изменяя величину тока дуги прямо-
го действия, можно достичь минимальной величины про-
плавления основного металла.

Если при однослойной наплавке под флюсом доля
основного металла в наплавленном составляет —60%,
то плазменная наплавка позволяет получать в первом
слое долю основного металла до 5%. При наплавке
плазменная струя окружена соосным потоком защитно-
го газа, обеспечивающим защиту наплавленного метал-
ла. Ввиду отсутствия резких колебаний давления дуги
наплавленная поверхность получается гладкой, с мини-
мальным припуском на механическую обработку. Плаз-
менно-порошковую наплавку осуществляют также с по-
дачей порошка в хвостовую часть ванны. В этом случае
обеспечивается более надежная подача присадочного по-
рошка, а при наплавке порошков карбида отсутствует
их разложение, так как они, попадая в ванну, минуют
разрушающее действие электрической дуги. При этом
наплавленный металл получает строение композицион-
ного сплава. Для наплавки применяют порошки шаро-
видной формы с размером частиц 40—400 мкм, а для
подачи порошка в хвостовую часть ванны — более круп-
ную фракцию.

Плазменная наплавка с ,токоведущей присадочной
проволокой обеспечивает минимальное проплавление ос-
новного металла при достаточно высокой производитель-
ности процесса. При наплавке хромоникелевых коррози-
онно-стойких сталей на углеродистые глубина проплав-
ления основного металла составляет 0,2—0,5 мм, высота
наплавленного валика 4,5—5 мм. При наплавке меди на
сталь проплавление основного металла вовсе отсутству-
ет. При этом способе косвенная дуга горит между воль-
фрамовым электродом и соплом, дуга прямого действия
горит между вольфрамовым электродом и проволокой.
Основной металл получает теплоту от перегретого ме-
талла плавящейся проволоки и от плазменной дуги. Из-
меняя величину тока, регулируют долю основного ме-
талла и производительность наплавки.

Плазменная наплавка с неподвижной присадкой на-
шла применение в промышленности, например при на-
плавке клапанов двигателей автомобилей. Спеченное
присадочное кольцо помещают на клапан и расплавля-
ют плазменной дугой. При этом на фаске клапана обра-
зуется слой жаропрочного сплава. Высокую производи-
тельность (до 30 кг/ч) обеспечивает плазменная наплав-
ка с подачей в ванну двух плавящихся электродов,
разогреваемых проходящим через них током почти до
температуры плавления. Электроды подают в хвостовую
часть ванны, защищаемую газом, поступающим из спе-
циального сопла. Передняя часть ванны защищается
плазмообразующим газом.

Плазменную наплавку баббита на сталь выполняют
на переменном токе с использованием в качестве элек-
тродного материала баббитовых прутков. Такой про-
цесс позволяет осуществлять катодную очистку поверх-
ности основного металла потоком плазменной струи в
тот полупериод, когда минус на изделии. Катодная
очистка при наплавке обеспечивает смачиваемость стали
баббитом.

Индукционная наплавка

Наплавку, при которой расплавление основ-
ного и присадочного металлов производят за счет тепло-
вого действия индуктируемого тока, называют индукци-
онной. Для нагрева над изделием размещают индуктор,
представляющий собой один или несколько витков м'сд-
ной трубки или шины. По индуктору протекает ток вы-
сокой частоты, создающий переменное магнитное поле,
которое возбуждает вихревые токи в поверхностном слое
детали, что, в свою очередь, вызывает оплавление этого
слоя и расплавление присадочного материала. С увели-
чением частоты тока глубина проплавления уменьшает-
ся. Основные преимущества индукционной наплавки —
возможность получения минимального проплавления и
высокая производительность процесса.

Индукционную наплавку твердым присадочным ме-
таллом применяют в тракторном и сельскохозяйствен-
ном машиностроении. При этом способе на предвари-
тельно очищенную поверхность детали помещают необ-
ходимое количество порошка наплавляемого сплава и
легкоплавкого флюса. При расплавлении основного ме-
талла, порошка и флюса в результате индукционного
нагрева образуется общая ванна, на. поверхность кото-
рой поднимается жидкий флюс, обеспечивающий надеж-
ную защиту. По мере затвердевания сварочной ванны
формируется наплавляемый металл.

Для наплавки внутренних поверхностей цилиндриче-
ских деталей (матриц пресс-форм, втулок поршневых
насосов и т. п.) применяют центробежную индукцион-
ную наплавку. Во внутреннюю полость вращающейся
вокруг горизонтальной оси детали помещают наплавоч-
ную шихту и с помощью индукционного нагрева осу-
ществляют наплавку слоя толщиной 0,5—4 мм.

Индукционную наплавку жидким присадочным ме-
таллом применяют в промышленности для упрочнения-
катков тракторов и бил углеразмольных мельниц, при
получении биметаллических заготовок для прессования
пальцев траков гусеничных машин и т. п. При этом спо-
собе на заранее нагретую и офлюсованную заготовку
подают жидкий присадочный металл, напаиваемый на
подготовленную таким образом поверхность. Предвари-
тельный нагрев детали осуществляют либо индукцион-
ным способом, либо в шлаковой ванне. Жидкий приса-
дочный металл получают в индукционных печах.

Индукционная наплавка с частичным оплавлением
(армирование) заключается в том, что наплавляемую
поверхность и присадочный металл, служащий сплавом-
связкой, оплавляют, после чего в жидкую ванну вводят
тугоплавкий зернистый материал, например релит. Пос-
ле кристаллизации ванны образуется композиционный
сплав, состоящий из матрицы, армированной неоплавив-
шимися твердыми частицами.

Наибольшей износостойкостью обладают композици-
онные сплавы, армированные релитом. Их применяют
для наплавки шарошек буровых долот, толкателей кла-
панов двигателей и других деталей.

ТЕХНОЛОГИЯ НАПЛАВКИ

Технология наплавки должна обеспечивать
заданные свойства наплавленного металла, отсутствие
в нем недопустимых дефектов и работоспособность уп-
рочняемого изделия в целом. Это достигается выбором
присадочного материала, способа, режима, техники на-
плавки и термообработки. При решении технологичес-
ких вопросов учитывают материал наплавляемого изде-
лия, его массу, форму и условия работы.

Наплавленный металл

Несмотря на применение при наплавке раз-
личных способов защиты жидкого металла, полностью
изолировать его от воздуха не удается. Кроме того, не-
которые средства защиты вступают во взаимодействие
с металлом, в результате чего могут образовываться по-
ры, неметаллические включения и другие дефекты.

Реакции при наплавке, проходящие в интервале вы-
соких температур, называют металлургическими процес-
сами. К ним относятся процессы взаимодействия жид-
кого металла с газами и шлаком, а также процессы
взаимодействия кристаллизирующегося металла с жид-
ким шлаком. Металлургические процессы при наплавке
сложны и отличаются от процессов в обычной металлур-
гии кратковременностью протекания, малым объемом
расплавленного металла, высокой температурой источ-
ников теплоты. Ванна расплавленного металла, имею-
щая малый объем, в соприкосновении с холодным твер-
дым металлом быстро кристаллизуется в течение не-
скольких минут, а иногда секунд. Поэтому химические
реакции в расплавленном металле и шлаке не достига-
ют равновесия, как это происходит при обычном метал-
лургическом процессе.

Ввиду высокой температуры процесса в наплавлен-
ном металле образуются окислы, находящиеся в твер-
дом, жидком или газообразном состояниях. Если окислы
растворимы в наплавленном металле, то растворенный
в нем кислород резко снижает механические свойства
металла. Нерастворимые в металле окислы переходят в
шлак, но часть из них может остаться в наплавленном
металле в виде пузырьков, образуя поры.

Принимаемые при наплавке защитные меры не мо-
гут полностью исключить окисления, поэтому специаль-
но раскисляют наплавленный металл, т. е. восстанавли-
вают его из окислов. При этом кислород удаляется из
жидкого металла. В связи с тем что реагирующие веще-
ства обладают особым свойством, так называемым хи-
мическим сродством, показывающим способность раз-
личных элементов связываться друг с другом, то для
раскисления используют вещества, обладающие боль-
шим сродством к кислороду, чем железо. В качестве
раскислителей применяют ферромарганец, ферросили-
ций, ферротитан, алюминий и др. Раскислители вводят
в электродные материалы и флюсы. Так как скорости
нагрева и охлаждения велики, процесс раскисления в
ванне жидкого металла должен проходить за отрезок
времени, измеряемый секундами. Поэтому к сварочным
раскислителям предъявляют такие требования как ак-
тивность действия, переход окислов, образовавшихся
при раскислении, в шлак.

Повышенное содержание азота и водорода в наплав-
ленном металле вредно влияет на его механические
свойства, резко снижая ударную вязкость. В связи с
этим очень важно обеспечивать надежную защиту зоны
наплавки от доступа воздуха. Уменьшить содержание
водорода в наплавленном металле можно за счет прока-
ливания флюса, тщательного удаления с наплавляемой
поверхности ржавчины, окалины, загрязнений.
Рис. 10. Схема кристаллиза-
ции:

1 — шлаковая корка; 2 — основ-
ной металл; <7 — наплавленный
металл и его столбчатое строе-
ние; 4—линия расплавления ос-
новного металла; 5 — жидкий
металл; 6 — жидкий шлак

Наиболее вредной при-
месью в наплавленном ме-
талле, приводящей к обра-
зованию трещин, является
сера, находящаяся в виде
химических соединений. Ча-
ще всего обессеривание
производят введением мар-
ганца, который образует
с серой нерастворимый в
железе сульфид, переходя-
щий в шлак.

Удаление из наплавлен-
ного металла фосфора осу-
ществляют за счет основ-
ности шлака и его окисли-

тельной способности.

При всех способах наплавки под влиянием источни-
ков теплоты присадочный металл, плавясь, перемеши-
вается с оплавляемым основным, образуя общую ванну
жидкого металла. По мере удаления источника нагрева,
отвод теплоты в массу холодного металла начинает пре-
обладать над его поступлением, что вызывает затверде-
вание— кристаллизацию жидкой ванны. Образуется на-
плавленный металл.

В начале кристаллизации ванны попавшие в нее час-
тицы шлака, возникшие от плавления флюса, либо элек-
тродные покрытия всплывают, создавая жидкий шлако-
вый покров, который, затвердевая, образует шлаковую
корку. Толщина ее зависит от способа защиты металла
при наплавке и составляет 0,5—10 мм и более. Образу-
ющиеся кристаллы растут в направлении, обратном от-
воду теплоты, т. е. перпендикулярно к поверхности теп-
лоотвода, являющейся плоскостью раздела жидкого и
твердого металлов. В большинстве случаев эти кри-
сталлы имеют столбчатую форму. На рис. 10 схема
кристаллизации представлена с изображением наплав-
ленного металла, имеющего столбчатое строение.

Переход ванны наплавляемого металла из жидкого
состояния в твердое называют первичной кристаллиза-
цией, а полученную при этом структуру 1 — первичной.
Качество наплавленного металла в большой степени за-

1 Структура — строение металла или сплава.
висит от его первичной структуры. В процессе первич-
ной кристаллизации могут возникать такие дефекты,
как горячие трещины, поры, шлаковые включения.

У сплавов железа с углеродом первичная структура
сохраняется до температуры аллотропических превра-
щений, заключающихся в изменении строения металла,
которое происходит в твердом состоянии и называется
вторичной кристаллизацией. Структуру металла наплав-
ки .называют вторичной структурой. Вторичная кристал-
лизация приводит к изменению микроструктуры 1, поч-
ти не влияя на макроструктуру2. Характер вторичной
микроструктуры зависит от химического состава наплав-
ленного металла и скорости его охлаждения. При вто-
ричной кристаллизации в наплавленном металле могут
возникать дефекты в виде холодных трещин.

Прилегающий к наплавленному металлу участок
основного металла, в котором под действием источников
теплоты произошли структурные изменения, называется
зоной термического влияния, или околошовной зоной.
Околошовная зона по своей структуре не однородная,
так как участки ее нагреваются до различных темпера-
тур, начиная от температуры плавления и кончая темпе-
ратурой ~100°С. Зона термического влияния при всех
способах наплавки неизбежна, и независимо от химичес-
кого состава основного металла в ней можно выделить
три области. Первая — область, характеризующаяся тем-
пературой нагрева металла до жидкого или твердо-жид-
кого состояния; вторая — с температурой нагрева, доста-
точной для полного или частичного претерпевания
фазовых превращений; третья — область, у которой тем-
пература недостаточна для протекания этих процессов,
но в ней сохраняются изменения, вызванные деформаци-
ей металла под действием сварочных напряжений. Ос-
новной металл, следующий за третьей областью, не пре-
терпевает пластических деформаций3, хотя в нем и су-
ществуют сварочные напряжения.

Строение и размеры зоны термического влияния за-
висят от способа наплавки, химического состава и теп-

1 Микроструктура — строение металла или сплава, наблюдаемое
с помощью микроскопа при больших увеличениях.

2 Макроструктура—строение металла или сплава, видимое нево-
оруженным глазом или при небольшом увеличении (до 30—40 раз).

3 Пластическая деформация — это деформация, которая не исче-
зает после снятия нагрузки, ее вызвавшей.
Рис. 11. Строение зоны термического влияния:

1 — зона сплавления; 2 — участок перегрева; 3 — участок полной перекристал-
лизации; 4 — участок частичной перекристаллизации; 5 — участок рекристал-
лизации; 6 — участок старения

лофизических свойств основного металла, термического
цикла наплавки.

Рассмотрим строение околошовной зоны на примере
наплавки стали на углеродистую сталь (рис. 11). На-
плавленный металл имеет характерное дендритное
(столбчатое) строение. Непосредственно к нему примы-
кает первый участок, образующий с наплавляемым ме-
таллом зону сплавления, в которую входит полоска
основного металла, находящегося в твердо-жидком состо-
янии. На этом участке происходит сплавление наплавля-
емого металла с основным. Здесь же возникают диффу-
зионные процессы, т. е. перемещение элементов из ос-
новного металла в наплавляемый и наоборот, что
приводит к развитию химической неоднородности. Так
как этот участок по своему химическому составу отли-
чается от основного металла, его часто называют пере-
ходной зоной. Свойства переходной зоны играют боль-
шую роль в работе наплавленной детали — здесь воз-
можно образование трещин, хрупких и усталостных
разрушений.

К зоне сплавления прилегает второй участок, назы-
ваемый участком перегрева, или крупного зерна, харак-
теризующийся температурой, близкой к температуре
плавления и выше 1000°С. Металл на этом участке пре-
терпевает аллотропические изменения и значительный
рост зерна в процессе остывания. В зависимости от хи-
мического состава металла, возможно возникновение
различных закалочных структур, приводящих к образо-
ванию горячих и холодных трещин. Для участка пере-
грева характерно снижение пластических свойств ме-
талла.

Третий участок околошовной зоны получил название
участка полной перекристаллизации (нормализации).
Металл этого участка нагревается до температуры, не-
сколько выше той, при которой заканчиваются аллотро-
пические превращения (до температуры 1000°С). В этом
интервале температур металл приобретает мелкозерни-
стую аустенитную структуру. Механические свойства
этого участка несколько выше свойств основного метал-
ла, не входящего в околошовную зону.

Четвертый — участок частичной перекристаллизации.
При температурах, характерных для этого участка, про-
исходит частичная перекристаллизация металла, т. е.
не все зерна претерпевают в процессе нагрева и охлаж-
дения перекристаллизацию. Свойства металла не ухуд-
шаются. Однако при наплавке на закаленные стали
нужно учитывать, что на этом участке происходит рас-
пад закалочных структур, ведущий к разупрочнению ме-
талла.

Пятый участок получил название участка рекристал-
лизации, который находится в интервале температуры
500—700°С, т. е. в зоне высокотемпературного отпуска.
Для сталей, подвергнутых действиям наклепа или пла-
стической деформации, в результате чего зерна метал-
ла дробятся, нахождение в интервале указанных темпе-
ратур ведет к сращиванию раздробленных зерен за счет
роста новых зерен из обломков старых. Этот процесс
называется рекристаллизацией. При наплавке углеро-
дистых сталей, содержащих углерод до 0,3%, на этом
участке наблюдается снижение пластичности металла.

Шестой участок, с температурой нагрева 100—500°С,
называемый участком старения, не претерпевает види-
мых структурных изменений. Но на этом участке может
наблюдаться падение ударной вязкости, вызванное ста-
рением металла после холодной деформации и отсут-
ствием процесса рекристаллизации.

За шестым участком следует основной металл, кото-
рый не претерпевает изменений в процессе наплавки.

Описанная схема околошовной зоны верна для одно-
проходной наплавки. При многопроходной наплавке око-
лошовная зона смещается в наплавленный металл и в
первых трех участках может образовываться мелкозер-
нистая, с повышенной пластичностью, структура.
При разработке технологии наплавки следует уде-
лять особое внимание зоне термического влияния и при-
нимать меры, исключающие возникновение дефектов в
ней. К таким мерам можно отнести снижение температу-
ры, времени нагрева и скорости охлаждения околошов-
ной зоны, применение промежуточных подслоев, терми-
ческой обработки и др.

Легирование наплавленного металла

Введение в металл добавок различных эле-
ментов для улучшения или придания ему особых меха-
нических или физико-химических свойств (жаростой-
кость, кислотоупорность, износостойкость и др.) назы-
вают легированием. В качестве легирующих добавок
используют углерод, хром, марганец, кремний, никель,
молибден, вольфрам, ванадий и другие элементы. Чаще
всего легируют одновременно несколькими элементами.
Введение в состав наплавленного металла легирую-
щих добавок осуществляют четырьмя способами. При
первом способе применяют легированную электродную
проволоку или ленту с использованием в качестве защи-
ты обычных флюсов или инертных газов. Второй способ
характеризуется введением легирующих добавок, через
порошковые проволоки или ленты. При третьем спосо-
бе используют легирующие флюсы в сочетании с низко-
углеродистыми электродными проволоками или лента-
ми. При четвертом способе на наплавляемую
поверхность изделия наносят легирующие примеси — по-
рошки, пасты и т. п., затем наплавку выполняют элек-
тродными проволоками, добиваясь полного расплавле-
ния легирующих материалов.

Надежность способа легирования определяется диа-
пазоном режимов, при которых состав наплавленного
металла получается в пределах допускаемых отклоне-
ний. Первый и второй способы легирования обеспечива-
ют допустимые отклонения в составе наплавленного ме-
талла при значительных колебаниях силы тока и на-
пряжения дуги. Третий способ обеспечивает допустимые
отклонения в составе наплавленного металла только при
соблюдении узкого диапазона режима наплавки. При
четвертом способе легирования заданный состав на-
плавленного металла получается в очень узком диапа-
зоне режима.
При ручной дуговой наплавке легирующие элементы
вводят в электродный стержень, покрытие электрода или
в электродный стержень и покрытие. Легирование при
дуговой наплавке под флюсом осуществляют примене-
нием легированных проволок или лент, введением леги-
рующих элементов через порошковые проволоки, ленты
или флюсы (керамические) в сочетании с низкоуглеро-
дистыми проволоками, лентами и ведением наплавки по
неподвижной присадке. При электрошлаковой наплавке
легирование осуществляют электродными проволоками,
лентами либо зернистым присадочным металлом. При
плазменной наплавке легирование выполняют вдувани-
ем порошков в плазму или токоведущими и присадоч-
ными проволоками либо наплавкой по неподвижной
присадке. Эти же способы легирования применяют при
индукционной и газовой наплавках.

Важным результатом легирования должно быть рав-
номерное распределение легирующих элементов в на-
плавленном металле, обеспечивающее однородность его
химического состава. Наиболее однородный химический
состав металла получают при наплавке легированными
электродными проволоками или лентамщ наименее —
при наплавке по слою гранулированных порошков.

Способ легирования выбирают в зависимости от спо-
соба наплавки и требований к однородности наплавляе-
мого металла.

Техника наплавки

Техника наплавки должна обеспечивать хоро-
шее формирование наплавленного металла, отсутствие в
нем дефектов, минимальное проплавление основного ме-
талла и максимально возможную производительность
процесса.

Каждый вид наплавки имеет свои основные элемен-
ты режима, влияющие на производительность и качест-
во процесса. Для дуговой наплавки основными элемен-
тами режима являются сила тока, напряжение и ско-
рость перемещения дуги, вылет и число электродов, шаг
наплавки, а также смещение электрода с зенита при на-
плавке тел вращения.

Наплавку обычно ведут на постоянном токе, обеспе-
чивающем высокую стабильность процесса. Ток дуги
при наплавке зависит от скорости подачи электродной
проволоки. С увеличением скорости подачи возрастает
сила тока, а следовательно, и производительность на-
плавки. Однако с возрастанием тока дуги увеличивают-
ся глубина проплавления и доля основного металла в
наплавленном. Кроме того, образуются узкие и высокие
валики, ухудшается формирование наплавленного ме-
талла. Поэтому ток дуги ограничивается условиями ка-
чества наплавки. Напряжение дуги определяет форму
наплавленного валика. Повышение напряжения дуги
увеличивает ширину и уменьшает высоту валика, при
этом возрастают длина дуги и окисляемость легирую-
щих примесей, особенно углерода. В связи с этим стре-
мятся к минимальному напряжению, которое должно
согласовываться с током дуги. При очень малом напря-
жении дуги получается узкий и высокий валик с плохим
формированием. Увеличение напряжения и уменьшение
тока дуги усиливает взаимодействие шлака и металла,
повышает окисляемость углерода, хрома, титана и дру-
гих легирующих элементов. Обычно наплавку ведут
при напряжении дуги 28—32 В и силе тока 300—450 А
для электродной проволоки диаметром 3—4 мм.

Скорость перемещения дуги, влияющая на форму
наплавленного валика и его формирование, выбирают
в пределах 20—40 м/ч. Вылет электрода — участок,
ограниченный нижней контактной точкой мундштука и
дугой, — принимают 30—40 мм в зависимости от диамет-
ра и материала электрода. Число электродов влияет на
производительность процесса и форму ванны. При на-
плавке одним и двумя электродами применяют обрат-
ную полярность (плюс на электроде), обеспечивающую
оптимальное формирование наплавленного металла. На-
плавку тремя и более электродами с целью повышения
скорости их плавления осуществляют на прямой поляр-
ности. С увеличением числа электродов, подаваемых
в общую ванну, растет ширина валика и уменьшается
глубина проплавления.

При наплавке лентой также достигается малая глу-
бина проплавления, а доля основного металла в наплав-
ленном первом слое может быть снижена до 20%. Для
снижения доли основного металла в наплавленном
уменьшают шаг наплавки. Наиболее качественную на-
плавку получают при шаге 0,4—0,75 ширины наплав-
ленного валика. Смещение электрода с зенита при на-
плавке тел вращения оказывает влияние на формирова-
30
ние наплавленного слоя. Смещают электрод с зенита
в сторону, обратную направлению вращения изделия.
Величина смещения должна быть такой, чтобы давле-
ние дуги и гидростатическое давление жидкой ванны
были уравновешены. Величину смещения с зенита обыч-
но выбирают равной длине сварочной ванны.

При плазменной наплавке обеспечивается возмож-
ность широкого регулирования доли основного металла
за счет изменения тока плазменной дуги.

При наплавке газовым пламенем нагрев и плавле-
ние металла происходят значительно медленнее, чем
при дуговом процессе, так как тепловой поток, созда-
ваемый ацетилено-кислородным пламенем, в 8—12 раз
меньше теплового потока от открытой сварочной дуги.
Эффективная тепловая мощность пламени — количе-
ство теплоты, введенное в металл в единицу времени
и затраченное на его нагрев, — зависит от расхода
газа, соотношения кислорода и горючего газа в пламе-
ни, от угла наклона оси пламени к поверхности металла,
скорости наплавки, массы изделия и его теплофизичес-
ких свойств. С увеличением расхода газа эффективная
тепловая мощность пламени возрастает. Расход газа из-
меняют путем применения наконечников с различным
диаметром сопла мундштука.

При электрошлаковой наплавке глубину проплавле-
ния основного металла уменьшают за счет понижения
напряжения, увеличения скорости наплавки, повышения
электропроводности флюса, увеличения силы тока и глу-
бины шлаковой ванны.

При индукционной наплавке глубина проплавления
основного металла уменьшается с увеличением частоты
тока в индукторе.

Техника наплавки предусматривает различные при-
емы ведения работ при наплавке тел вращения, плоских
поверхностей и деталей сложной формы. Цель их од-
на— получение качественного наплавленного слоя за-
данных свойств и минимальная деформация изделия.

При наплавке тел вращения это достигается веде-
нием непрерывного процесса по винтовой линии с пе-
рекрытием последующим валиком предыдущего. Плос-
кие детали целесообразно наплавлять электродными
лентами с минимальным проплавлением основного ме-
талла. Поверхности сложной формы наплавляют таки-
ми способами, при которых возможно визуальное на-
блюдение за процессом и управление им, например
плазменным, газовым, газопорошковым, в среде защит-
ных газов.

Выбор химического состава
наплавленного металла

Свойства наплавленного металла, зависящие
в основном от его химического состава, должны соот-
ветствовать условиям работы детали. Деталь при работе
испытывает комплекс разрушающих воздействий, одна-
ко всегда существует ведущий вид износа, которому,
главным образом, обязан сопротивляться наплавленный
металл.

Рассмотрим наиболее часто встречаемые виды изно-
са деталей машин в процессе их эксплуатации. Абразив-
ный износ происходит при скольжении в зоне трения
твердых абразивных частиц, которые, внедряясь, разру-
шают поверхность трения путем микроцарапания, мик-
рорезания и местного пластического деформирования.
Газоабразивный износ возникает при перемещении по-
током газа твердых частиц. Последние тоже разруша-
ют поверхность металла срезанием, выкрашиванием,
выбиванием частиц и многократным местным пластичес-
ким деформированием. Гидроабразивный износ отли-
чается от газоабразивного тем, что носителем абразив-
ной среды является не газ, а жидкость.

Кавитационная1 эрозия вызывается механическим
воздействием гидравлических ударов потока жидкости,
в результате чего мельчайшие частицы металла отрыва-
ются от поверхности изделия и уносятся. При определен-
ных условиях в обтекающем деталь слое жидкости воз-
никают зоны пониженного давления, приводящие к
зарождению так называемых кавитационных пузырь-
ков. Когда пузырьки замыкаются, по поверхности ме-
талла происходят гидравлические удары, разрушающие
ее. Термическая усталость 2, возникающая в результате
действия циклических нагревов и охлаждений, приводит
к образованию на поверхности детали сетки трещин.

Износ при трении металла о металл зависит от дав-

1 Кавитация (от латинского слова cavus — пустой, полый)—об-
разование пустот в движущейся жидкости.

2 Термическая усталость — частный случай усталостного разру-
шения металла при высоких температурах.
ления, скорости относительного перемещения трущихся
поверхностей и соотношения их твердости. Этот вид из-
носа подразделяют на окислительный и износ схватыва-
нием. При окислительном износе на трущихся поверх-
ностях возникают хрупкие пленки окислов, образующие
при разрушении тонкий абразивный порошок. Износ
схватыванием более интенсивен. При малых скоростях
скольжения, высоких удельных нагрузках и отсутствии
смазки возникает пластическая деформация, приводя-
щая к появлению участков холодной сварки 1 или схва-
тывания. Последующий разрыв мест схватывания при-
водит к образованию наростов, вызывающих быстрое
изнашивание трущихся поверхностей. При высоких ско-
ростях скольжения и отсутствии смазки процесс износа
идет еще интенсивнее, так как высокий нагрев и раз-
мягчение облегчают процесс схватывания и налипания
частиц на более прочный металл. Обычное присутствие
ударных нагрузок и высокие температуры усиливают
все виды износа.

Для восстановления и упрочнения деталей применя-
ют разнообразные наплавочные материалы, способные
сопротивляться различным видам износа., С целью об-
легчения их выбора наплавочные материалы классифи-
цируют по виду и общему количеству легирующих при-
месей.

Низкоуглеродистые низколегированные стали исполь-
зуют для восстановительной наплавки различных роли-
ков, колес электромостовых кранов, посадочных мест
под подшипники, осей, валов и многих других деталей,
а также для создания подслоя при наплавке износостой-
кими сплавами. Химический состав (в процентах) на-
плавленного металла и его твердость после наплавки
приведены в табл. 1.

Наплавку сталей этой группы осуществляют ручным,
полуавтоматическим, автоматическим под флюсом и в
защитных газах способами. Металлы № 1, 2 и 3 на-
плавляют вручную электродами марок ОЗН-250У, ОЗН-
300У и ОЗН-350У соответственно, автоматически стан-
дартными сварочными проволоками марок Св-08ГА и
Св-10Г2 под флюсом. Металлы № 4 и 5 наплавляют
автоматически под флюсом проволоками марок Нп-

1 Холодная сварка — сварка давлением, осуществленная без на-
грева металла внешними источниками теплоты.
а. о е  о  £	Тип металла	с	Si	Мп	Сг	Твердость после наплавки НВ
1	10Г2	0,10			2,0		230—260
2	11ГЗ	0,11	—	3,0			280—310
3	12Г4	0,12	—	4,0	—	320—360
4	15Г2ХС	0,15	1,2	1,7	0,7	220—270
5	30Х4Г	0,30	0,5	1,4	4,0	350—450

ЗОГСА, Нп-30Х5 соответственно или сварочной проволо-
кой Св-08А под керамическим флюсом АНК-18 с пред-
варительным подогревом детали до температуры 200—
300°С с последующим замедленным охлаждением. При
наплавке массивных деталей, независимо от химическо-
го состава наплавляемого металла, нужен предваритель-
ный подогрев до указанных температур. При наплавке
деталей с повышенным содержанием углерода (более
0,4%) и серы (более 0,03%) во избежание образования
кристаллизационных трещин наплавку необходимо вести
с минимальным проплавлением основного металла для
уменьшения его доли в наплавленном. Оптимальную
структуру и твердость наплавленного металла этой груп-
пы получают при предварительном подогреве детали до
температуры 200—250°С.

Углеродистые низколегированные стали, содержащие
более 0,4 % С и до 5% легирующих примесей, применя-
ют для износостойкой наплавки штампов холодной и
горячей штамповки, ножей грейдеров и бульдозеров,
ножей для резки бумаги и других деталей. Химический
состав (в процентах) наплавленного металла и твер-
дость после наплавки приведены в табл. 2.

Таблица 2

о с  о е  2	Тип металла	С	Si	Мп	Сг	Мо	Ni	Ti	Твердость после наплавки  HRC

55ХНМ	0,6	0,35	0,6	0,8	0,2	1,6	—	40—50
70ХЗСМН	0,7	1,00	0,9	з,о	0,6	0,5	—	55—60
70ХЗСМТ	0,7	1,00	0,7	2,8	0,5	—	0,2	52—60*
80Х4С	0,8	1,30	0,8	4,0	—	—	—	56—62

* Твердость после термической обработки.
Металл № 6 наплавляют проволокой Нп-55ХНМ,
№7 — спеченной лентой ЛС-70ХЗМН, № 8 — электрода-
ми ЭН-60М, № 9 — электродами 13КН/ЛИВТ. Наплав-
ленный металл этой группы имеет повышенную склон-
ность к образованию горячих и холодных трещин, по-
этому перед наплавкой изделие подогревают до темпера-
туры 350—400°С. В случае необходимости механической
обработки наплавленного металла деталь подвергают
отжигу. После механической обработки наплавленного
металла деталь закаливают.

Высокомарганцевые аустенитные стали, содержащие
до 13% обладают высокой стойкостью против уда-
ров и способностью наклепываться, в результате чего
твердость их поверхности возрастает до НВ 450—500,
при этом сердцевина остается вязкой. Этими сталями
наплавляют детали дробильно-размольного оборудова-
ния, железнодорожные крестовины и другие изделия, ра-
ботающие в условиях абразивного износа с ударными
нагрузками. Химический состав (в процентах) наплав-
ленного металла и твердость приведены в табл. 3.

Таблица 3

Ке по пор.	Тип металла	с	Si	Мп	Сг	Ni	Твердость НВ	
							после наплавки	после наклепа
10	Г13	1,0	0,6	13,0					220—280	450—500
11	Г13Н4	0,8	0,5	13,0	—	4,0	170—230	400—450
12	Г13Х25НЗ	0,8	0,4	14,0	25	3,0	220—320	—

Металл № 10 наплавляют под флюсом электродной
проволокой Нп-ПЗА, № И—самозащитной порошко-
вой проволокой Г1П-АН105, № 12 — вручную электрода-
ми ЦНИИН-4. Чтобы реализовать замечательные свой-
ства сталей этой группы — пластичность сердцевины и
высокую твердость на рабочей поверхности,— необходимо
получение аустенитной структуры и последующее воздей-
ствие на рабочую поверхность ударов и давлений, вызы-
вающих пластическое деформирование. В противном
случае наплавленный металл не будет обладать преиму-
ществами перед низкоуглеродистыми сталями. Наплавка
высокомарганцевых аустенитных сталей должна сопро-
вождаться достаточно высокой скоростью охлаждения в
интервале температур 800—500°С с целью фиксации
аустенитной структуры. Медленное охлаждение наплав-
ленного металла приводит к распаду аустенита и выде-
лению карбидов по границам зерен. При этом наплав-
ленный металл получается хрупким и склонным к обра-
зованию трещин. В связи с распадом аустенита при
нагреве стали этой группы не предназначены для работы
при высоких температурах.

Хромоникелевые аустенитные стали, обладающие вы-
сокой стойкостью против коррозии, используют в качест-
ве наплавочных материалов при изготовлении аппара-
тов в химическом и нефтяном машиностроении. При ле-
гировании марганцем стали этой группы приобретают
высокую вязкость и способность сильно наклепываться,
поэтому их применяют для наплавки деталей, подвер-
женных кавитационному износу, таких, как лопасти гид-
ротурбин, плунжеры гидропрессов и др. Химический
состав (в процентах) наплавленного металла приведен
в табл. 4.

Таблица 4

№ по пор |	Тип металла	с	Si	Мп	Сг	Ni	Мо	Ti	Nb
	02Х18Н9	0,02	0,7	1,0	18,5	9,0						
14	08Х18Н9Т	0,08	0,8	1,0	18,5	9,0	.—	0,2	—
15	07Х18Н10Б	0,07	0,7	1,0	18,5	10,0	—	—	1,о
16	06Х18Н10МЗТ	0,06	0,8	1,0	18,5	10,0	2,5	0,3	—
17	08Х20Н10Г6	0,08	0,7	6,0	20,0	10,0	—	—	—
18	20Х25Н16Г7	0,20	0,8	7,0	25,0	16,0	—		—

Для наплавки металла указанного типа применяют
покрытые электроды, проволоки или ленты данного хими-
ческого состава. Наплавку ведут под флюсом или в сре-
де аргона. С целью повышения стойкости наплавленного
металла к межкристаллитной коррозии наплавку на
углеродистые стали следует выполнять с минимальной
долей основного металла в наплавленном, что лучше
всего достигается при электрошлаковой наплавке двумя
параллельными лентами. Хромоникелевые аустенитные
стали наплавляют без подогрева.

Хромистые стали, обладающие высокими стойкостью
против коррозии и прочностью при повышенных темпера-
турах, применяют для наплавки уплотнительных поверх-
ностей задвижек для пара и воды, плунжеров гидро-
прессов, штампов и других деталей. В табл. 5 приведены
средний химический состав (в процентах) наплавленного
металла и твердость после наплавки.

Таблица 5

№ по пор-	Тип металла	С	Si	Мп	Сг	Мо	W	V	Ti	Твердость после наплавки ///?<
19	1X13	0,10	1,0	0,4	13,0									34—40
20	3X13	0,25	0,4	0,4	13,0	—	—	—	—	45—52
21	1Х17Т	0,12	0,4	0,4	17,0	—	. —	—	0,2	37—44
22	120Х12М	1,20	0,3	о,з	12,0	0,7	—	—	—	38—45
23	200X12ВФ	2,0	0,3	0,4	12,5	—	1,2	0,2	—	40—48

Металл № 19 наплавляют самозащитной порошковой
проволокой ПП-АН106, № 20 — стандартными напла-
вочными проволоками Нп-30Х13 и Нп-40Х13, № 21 —
сварочной проволокой СВ-10Х17Т. Металлы № 22 и 23
наплавляют порошковыми проволоками ПП-АН103 и
ПП-АН104. Для предупреждения образования пор на-
плавку хромистых сталей выполняют на предельно ко-
роткой дуге при напряжении 24—26 В. Наплавленный
металл склонен к образованию трещин, поэтому на-
плавку ведут с предварительным и сопутствующим подо-
гревом детали до 150—250°С. Особые трудности возни-
кают при наплавке металлов № 22 и 23 из-за повышен-
ной склонности к образованию горячих и холодных
трещин. Возникновение холодных трещин удается пред-
отвратить предварительным подогревом детали до тем-
пературы 500°С с последующим замедленным охлажде-
нием. Кристаллизационные трещины чаще всего возни-
кают при наплавке на низкоуглеродистую сталь в резуль-
тате диффузии углерода из наплавленного металла в
основной. Для предотвращения трещин наплавку необ-
ходимо вести с минимальной глубиной проплавления
основного металла, что лучше всего достигается при ин-
дукционной наплавке с жидким присадочным металлом.

Хромовольфрамовые и хромомолибденовые стали, об-
ладающие высокой стойкостью к термической усталости
и износу, применяют для наплавки валков горячей про-
катки, штампов горячей штамповки и других деталей.
Средний химический состав (в процентах) наплавлен-
ного металла и твердость приведены в табл. 6.
о с  о с  2	Тип металла	С	SI	Мп	Сг	W	Мо	V	Твердость HRC £при температуре, °C	
									20	600
24	25Х5ФМС	< Г  0,25	1,1	о', 6	5,2			1,2	0,4	40—46	26—30
25	ЗХ2В8	0,32	0,6	0,8	2,5	8,5	—	о,з	44—50	34—40
26	ЗХЗВЗМЗФ	0,30	1,0	0,7	3,2	2,5	2,4	0,7	44—48	33—36
27	5Х4ВЗФ	0,50	0,5	0,8	4,0	3,5	—	0,4	40—44	—
28	110Х14В12Ф2	1,20	0,5	0,7	14,5	13,0	—	1,7	40—55	—

Металлы № 24, 25 и 26 наплавляют порошковыми
проволоками ПП-25Х5ФМС, ПП-ЗХ2В8 и ПП-АН132 со-
ответственно, № 27 — спеченной лентой ЛС-5Х4ВЗФС и
№ 28 — покрытыми электродами ВСН-6. Для преду-
преждения трещин наплавку ведут при температуре де-
тали 350—400°С с последующим замедленным охлажде-
нием.

• Массивные детали необходимо отпускать при темпе-
ратуре 450—550°С и замедленно охлаждать вместе с
печью. Для наплавки внутренних поверхностей приме-
няют самозащитные порошковые проволоки, например
марки ПП-АН130. В этом случае следует использовать
источник питания с жесткой внешней характеристикой.

Высокохромистые чугуны применяют для наплавки
деталей, работающих в условиях абразивного, газоабра-
зивного и гидроабразивного износа при обычных и высо-
ких температурах. Например, детали засыпанных аппа-
ратов доменных печей, броневые плиты лотков, валки
коксовых дробилок, ножи бульдозеров, зубья ковшей
экскаваторов и т. п. Химический состав (в процентах)
наплавленного металла и твердость приведены в табл. 7.

Таблица 7

№ по пор.|	Тип металла	с	Si	Мп	Сг	Ni	W	Мо	V	Б	J3 , о I О 1 S »=С <у о-ч «О Q и ® О «с Не
29.	250Х30СР	2,4	2,0	1,0	26,0			—	—			1,7	54—58
30	300Х28Н4С4	3,0	3,5	1,8	28,0	4,0	—	—	—	—	48—54
31	320Х23С2ГТР	3,2	2,3	1,3	23,0	—	—	—	1,0	1,0	55—62
32	400X28 Н2С2ВМ	3,9	1,0	1,0	27,0	1,8	0,3	о,1	—	—	52—56
33	500Х38СГН	4,9	2,1	2,0	38,0	1,4	—	—	—	—	55—60
Металлы № 29, 30, 32 и 33 наплавляют порошками
из сплавов или смесями порошков газопламенным и
плазменным способами, а также дуговым — не-
расходуемыми электродами, металл № 31 — покры-
тыми электродами дуговым способом. Для наплавки
металла № 30 применяют порошковые проволоку
ПП-АН101 и ленту ПЛ-АН101. Наплавленный металл
этой группы имеет высокую склонность к образованию
холодных трещин, предотвратить которые почти невоз-
можно. Даже предварительный подогрев до 600°С и за-
медленное охлаждение не исключают возникновения
трещин. Поэтому упрочненные детали эксплуатируют с
трещинами в наплавленном слое, которые не оказывают
существенного влияния на износостойкость. Главное
условие высокой износостойкости — отсутствие трещин
вдоль потока абразивных частиц.

Практика показала, что для уменьшения образования
трещин наплавку высокохромистыми чугунами целесо-
образно осуществлять на металл с максимально низким
пределом текучести. Для этой цели часто используют
подслои, наплавленные сварочной проволокой Св-08А.
С целью сохранения высокой износостойкости при на-
плавке высокохромистых чугунов необходимо стремиться
к минимальной доле основного металла в наплавленном,
так как разбавление наплавленного металла основным
резко снижает его износостойкость.

Никелевые сплавы обладают высоким сопротивле-
нием износу в сочетании с жаростойкостью и стойкостью
против коррозии. Ими наплавляют уплотнительные по-
верхности арматуры для пара высоких параметров, вы-
хлопные клапаны дизельных двигателей, плунжеры

Таблица 8

сх о с  Е  £	Тип металла	С	Si	Мп	Сг	W	Мо	Nb	Ti	Си	в	Fe
34	35Х13Н80С2Р2	0,35	2,5	0,8	13						1,8	1,5
35	55Х15Н75СЗРЗ	0,55	3,0	0,8	15			—			2,5	4,0
36	80Х17Н70С4Р4	0,80	3,8	0,8	17			—			з,з	4,5
37	200Х26Н60В9	2,00	0,8	0,8	26	9,0						3,0
38	05Х20Н70ГЗБЗТ	0,05	0,4	2,8	20	—	—	3,0	0,6	—	—	3,5
39	09Х16Н57М17В5	0,09	0,8	0,8	16	4,5	17	—	—	—	—	5,0
40	03Д28Н70ГТ	0,03	0,5	1,8	—	—	—	—	0,4	28	—	4,0
кислотных насосов, штампы горячей штамповки и т. п.
В табл. 8 приведен химический состав (в процентах)
наплавленного металла.

Наплавку металлов № 34, 35 и 36 осуществляют по-
рошками ПГ-СР2, ПГ-СРЗ и ПГ-СР4 газопорошковым
плазменно-порошковым способами. Металл № 37 наплав-
ляют плазменной дугой по неподвижной присадке. На-
плавку металла № 38 выполняют проволоками, лентами
соответствующего состава под флюсом или в аргоне.
Сплавы № 39 и 40 наплавляют покрытыми электродами
или спеченной лентой соответствующего состава под
флюсом. При наплавке деталей материалами этой груп-
пы для предупреждения образования трещин необходи-
мо их предварительно подогревать до температуры
320—450°С.

Хромокобальтовые сплавы, называемые стеллитами,
обладают высокой жаропрочностью, сопротивлением ис-
тиранию при температуре до 1000°С. Эти сплавы содер-
жат до 4% Fe и до 1% Мп и Si. Их применяют для
наплавки клапанов авиационных двигателей, матриц
штампов, буровых долот, уплотнительных поверхностей
паровой арматуры сверхвысоких параметров и др. Хими-
ческий состав (в процентах) наплавленного металла и
твердость приведены в табл. 9.

Таблица 9

1 № по пор!	Тип металла	С	Сг	Ni	W	Мо	Твердость после наплавки HRC
41	110Х28К63В4.	1,10	28			4,0			42
42	140Х29К58В8	1,40	29	—	8,0	—	47
43	230Х30К51В12	2,30	30	—	12,0	—	54
44	250Х32К44В17	2,50	32	—	17,0	—	58
45	25Х27К61М5НЗ	0,25	27	3,о	—	5,0	20

Сплав № 45 после наклепа повышает твердость до
HRC 42. Стеллиты наплавляют вручную дуговым спосо-
бом покрытыми электродами ЦН-2 или газовым пламе-
нем прутками ПВ-ВЗК и Пр-ВЗК-Р. Важное условие по-
лучения наплавленного металла высокой износостойко-
сти — минимальный переход железа из основного ме-
талла в наплавленный. При дуговых способах наплавки
только в третьем слое удается получить наплавленный
металл с минимальным содержанием железа, при газо-
пламенном — в первом слое, так как доля основного
металла в нем не превышает 10%. Другая трудность
наплавки стеллитов — их высокая склонность к образо-
ванию холодных и горячих трещин. Поэтому стеллиты
наплавляют при подогреве детали до температуры
600—700°С, не снижая этой температуры в процессе
наплавки. После наплавки деталь необходимо нагреть в
печи до 600—700°С и для выравнивания температуры
выдержать, затем вместе с печью медленно охладить.

Бронзы — сплавы на основе меди — наплавляют на
сталь и чугун для изготовления червячных колес, вкла-
дышей шпиндельных соединений и других деталей.
В табл. 10 приведен характерный химический состав (в
процентах) наплавленных бронз.

Таблица 10

№ по пор.	Тип металла	А1	Fe	Мп	Si	Твердость после наплавки НВ
46	БрКМц 3-1			0,3	1,5	3,4	80—100
47	БрАМц 9-2	9	—	2,0	0,4	130—160
48	БрАЖМц 10-3-1,5	10	3,0	1,5	0,1	170—200

Наплавляют проволокой или лентой соответствующе-
го состава под флюсом, в среде аргона дуговым или
плазменным способами.

Дефекты в наплавленном металле

В процессе наплавки как в наплавленном ме-
талле, так и в околошовной зоне могут возникать дефек-
ты, которые снижают эксплуатационную способность
наплавленного металла, а в некоторых случаях могут
вызвать аварийный выход детали из строя. Дефекты
различают по месту расположения (наружные и внут-
ренние) и причинам возникновения. По причинам воз-
никновения их делят на две группы. К первой группе от
носят дефекты, образующиеся в связи с особенностями
металлургических и тепловых процессов наплавки: тре-
щины, поры, шлаковые включения и др. Ко второй
группе относят дефекты, возникающие из-за нарушений
режима наплавки, неисправности оборудования, низкой
квалификации сварщиков: подрезы, подвороти, наплывы
И др.
Наиболее распространены при наплавке трещины. Их
подразделяют на горячие (кристаллизационные), холод-
ные и околошовные. При сварке трещины всегда недопу-
стимы. При наплавке трещины недопустимы там, где они
могут вызвать поломку детали. Например, наличие даже
единичной трещины на посадочном месте вала двигателя
может вызвать усталостный излом детали. В некоторых
случаях трещины в наплавленном металле допустимы,
так как не влияют на работоспособность изделия в це-
лом. Это прежде всего относится к деталям, работаю-
щим в условиях абразивного износа (лотки, била, дета-
ли засыпных аппаратов доменных печей и др.). Однако
при наплавке ножей и штампов трещины недопустимы,
так как приводят к выкрашиванию наплавленного слоя.

Горячие или кристаллизационные трещины возни-
кают в процессе первичной кристаллизации наплавлен-
ного металла, поэтому их расположение, как правило,
совпадает с направлением роста столбчатых кристалли-
тов. При кристаллизации сварочной ванны, имеющей
направленный отвод теплоты через границы твердого
металла, образуются древовидные кристаллиты, называ-
емые дендритами, растущие в виде стволов перпендику-
лярно к плоскости теплоотвода. Первые стволы дендри-
тов (оси первого порядка) являются поверхностями кри-
сталлизации, от которых перпендикулярно к ним в раз-
ные стороны растут ветви, называемые осями второго
порядка. Оси второго порядка становятся элементами
отвода теплоты и на них начинают расти оси третьего
порядка и т. д. Столкновением растущих осей различных
порядков заканчивается постройка кристаллита, имею-
щего ориентированное столбчатое строение.

Таким образом основными элементами литого строе-
ния наплавленного металла являются дендрит и кри-
сталлит. Они могут быть ориентированы как в продоль-
ном, так и в поперечном направлениях. Образование
горячих трещин в наплавленном металле зависит от ве-
личины и темпа роста растягивающих напряжений, дей-
ствующих в процессе его кристаллизации. При наплавке
кристаллизующийся металл постоянно находится под
воздействием растягивающих напряжений, возникающих
вследствие несвободной усадки наплавленного металла,
который в процессе охлаждения подвержен пластиче-
ской деформации. При кристаллизации некоторое время
металл находится в твердо-жидком состоянии. Это
состояние характеризуется повышенной хрупкостью, так
как возникший жесткий каркас из дендритов еще ослаб-
лен наличием жидких прослоек.

Если нарастание напряжений опережает повышение
пластичности металла, пока он находится в опасном
интервале температур, называемом температурным ин-
тервалом хрупкости, возникают межкрйсталлические
разрушения — горячие трещины. Если же процесс на-
растания напряжения происходит тогда, когда металл
уже прошел твердо-жидкое состояние и приобрел доста-
точную прочность и пластичность, то возникшие напря-
жения лишь вызовут пластическую деформацию и обра-
зования горячих трещин не произойдет. Следовательно,
сопротивляемость наплавленного металла образованию
горячих трещин тем выше, чем меньше температурный
интервал хрупкости и чем выше пластичность металла
в этом интервале.

Большое влияние на пластичность металла оказывает
форма сечения наплавленного валика, определяющая
расположение столбчатых кристаллитов и их ориента-
цию. Форма сечения валика характеризуется коэффици-
ентом формы, представляющим собой отношение шири-
ны валика к его высоте. С ростом коэффициента формы
повышается сопротивляемость наплавленного металла
образованию трещин. Часто вызывает образование го-
рячих трещин совместное содержание в наплавленном
металле углерода и серы. Установлено, что при содержа-
нии менее 0,01% S горячие трещины в наплавленном
металле не возникают даже при содержании до 0,6% С,
при содержании 0,035% S горячие трещины образуются
при содержании 0,1% С. Таким образом, уменьшение
содержания серы приводит к снижению вредного влия-
ния углерода на возникновение горячих трещин в на-
плавленном металле.

Кристаллизационные трещины могут возникать при
выполнении наплавки с глубоким проваром, вызываю-
щим обогащение наплавленного валика углеродом и се-
рой за счет перехода элементов из основного металла.
Для предупреждения таких трещин необходимо снижать
долю основного металла в наплавленном. Это достига-
ется уменьшением тока дуги, шага наплавки, ведением
процесса наплавки на прямой полярности, наплавкой
подслоя из низкоуглеродистой стали и т. п. Мощной ме-
рой, снижающей склонность наплавленного металла к
образованию горячих трещин, может быть предвари-
тельный и сопутствующий подогревы изделия, уменьша-
ющие величину и скорость нарастания растягивающих
напряжений и смещающие момент их возникновения к
тому времени и при таких температурах, когда наплав-
ленный металл уже приобрел высокие пластичность и
прочность.

Холодные трещины в наплавленном металле образу-
ются при сравнительно невысокой температуре
(~200°С). Они возникают тогда, когда металл, каза-
лось бы, уже приобрел высокие прочностные свойства.
Характерная черта появления холодных трещин — за-
медленное их развитие в течение нескольких часов и
даже суток. Затем при достижении определенной вели-
чины трещины развиваются мгновенно, взрывоподобно с
характерным звуковым эффектом. Холодные трещины
возникают как по границам зерен, так и по телу зерна.
Образованию холодных трещин способствуют повышен-
ное содержание углерода, водорода и некоторых других
элементов в наплавленном металле. Для образования
трещин необходимо наличие каких-либо сил, способных
вызвать деформацию. Такими силами служат остаточ-
ные сварочные напряжения, возникающие вследствие
термических циклов наплавки. Однако только этого не-
достаточно для появления холодных трещин. Необходи-
ма еще предрасположенность металла к их образованию.

Существуют две гипотезы, объясняющие образование
холодных трещин: водородная и закалочная. Согласно
первой гипотезе водород, попадающий в наплавленный
металл, диффундирует к границе околошовной зоны,
скапливается в микропустотах атомной решетки, превра-
щается из атомарного в молекулярный, создает колос-
сальные давления, разрушающие металл. Вторая гипо-
теза объясняет появление холодных трещин возникнове-
нием сложных напряженных состояний в наплавленном
металле, обусловленных увеличением его объема при
образовании закалочной структуры — мартенсита. Сва-
рочные и структурные напряжения суммируются и, если
их величина превысит предел прочности наплавленного
металла, произойдет его разрушение, т. е. образуется
холодная трещина. При этом напряженное состояние
наплавленного металла снимается. Такие трещины по-
являются в основном при наплавке среднелегированных
и высоколегированных сталей.
Обе гипотезы дополняют друг друга, в общем объяс-
няя причины образования холодных трещин. Исходя из
верности обеих гипотез, необходимо ограничивать попа-
дание в наплавленный металл водорода, источником
которого служат ржавчина, влага, содержащаяся во
флюсе, защитных газах или в электродных покрытиях.
Для связывания водорода в газообразное соединение,
нерастворимое в жидком металле, в покрытия или во
флюс вводят химические соединения — плавиковый
шпат, кремнефтористый натрий, тетрафторид кремния
или титана и т. п., — образующие фтористый водород,
водяной пар или гидроксил. С целью предупреждения
образования холодных трещин применяют предваритель-
ный и сопутствующий подогревы изделия при наплавке.
Последующие высокий отпуск и замедленное охлаждение
изделия после наплавки полностью устраняют опасность
возникновения холодных трещин. Для снятия напряже-
ний в наплавленном слое применяют проковку отдель-
ных валиков. Один из путей, предупреждающих образо-
вание холодных трещин, — выбор наиболее рациональ-
ного легирования наплавленного металла.

Околошовные трещины подразделяют на горячие и
холодные (закалочные). Горячие трещины при некото-
рых условиях образуются во время наплавки на участ-
ках сплавления и перегрева околошовной зоны. Трещи-
ны развиваются по границам зерен основного металла и
могут распространяться в наплавленный слой. Образо-
вание горячих трещин в околошовной зоне объясняют
сосредоточением на границах зерен вредных примесей,
образующих легкоплавкие включения и прослойки. Ми-
нимальное количество вредных примесей (водорода,
кислорода, серы и фосфора) способствует предупрежде-
нию образования горячих трещин в околошовной зоне.
Установлено, что катаный и кованый металл лучше про-
тивостоят образованию околошовных трещин, чем литой.
Положительное влияние оказывает использование спосо-
бов наплавки с минимальным тепловложением.

Холодные трещины в околошовной зоне появляются в
результате возникновения напряжений, обусловленных
образованием мартенсита и высоких давлений, создавае-
мых водородом, заполнившим микроскопические пустоты
в кристаллических решетках. Для предупреждения зака-
лочных трещин применяют те же меры, что и для пред-
отвращения холодных трещин в наплавленном металле.
Поры в наплавленном металле представляют собой
округлые пустоты, расположенные отдельными группа-
ми или цепочками внутри металла и на его поверхности.
Возникают поры в процессе первичной кристаллизации.
Вопрос о допустимости пор в наплавленном металле ре-
шают конкретно в каждом отдельном случае, в зависи-
мости от условий работы изделия, хотя поры при на-
плавке всегда нежелательны. Поры — это пузырьки
водорода, азота, углекислого газа или пара, не успевшие
выделиться до кристаллизации наплавленного металла.
Образование пор, вызванных водородом и азотом, обус-
ловлено резким уменьшением их растворимости в ме-
талле при его кристаллизации.

В жидком состоянии железо растворяет значительное
количество водорода и азота. При снижении температу-
ры жидкого металла растворимость в нем водорода и
азота постепенно уменьшается и образующиеся пузырь-
ки газов свободно всплывают на поверхность жидкой
ванны. При кристаллизации металла снижение раство-
римости в нем водорода и азота происходит скачкооб-
разно и уменьшается в 1,7 и 4 раза соответственно, что
ведет, к зарождению большого количества газовых пу-
зырьков на поверхности раздела жидкой и твердой фаз.
Не все пузырьки успевают при этом всплыть на поверх-
ность, часть их остается в наплавленном металле. При
недостаточной раскисленности наплавленного металла в
нем возникают поры от окиси углерода и водяного пара.

Для предупреждения возникновения пор в наплав-
ленном металле флюсы и электроды прокаливают, по-
верхность металла перед наплавкой очищают от ржав-
чины и других загрязнений, применяют обезвоженные
защитные газы. С увеличением коэффициента формы
сварочной ванны уменьшается вероятность возникнове-
ния пор. При дуговых видах наплавки минимальную
пористость получают применением постоянного тока
обратной полярности. Эффективный способ уменьшения
пористости — нагрев детали, снижающий скорость кри-
сталлизации наплавленного металла.

Шлаковые включения образуются вследствие плохой
очистки от шлака поверхности предыдущих слоев при
многопроходной наплавке, затекания шлака в несплош-
ности металла, возникающие в результате подворотов,
наплывов и других дефектов, применения электродов с
чрезмерно тугоплавким покрытием, большой скорости
наплавки и т. д. Размеры шлаковых включений могут
быть от микроскопических до частиц диаметром в не-
сколько миллиметров. Форма их бывает округлой и вы-
тянутой.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАПЛАВКИ

Наплавку металлов осуществляют при помощи
электродных материалов с использованием флюсов или
защитных газов. Для наплавки применяют электроды,
цельнотянутую и порошковую проволоки, холодноката-
ную, порошковую и спеченную ленты, неплавящиеся
вольфрамовые и угольные электроды, порошки и литые
прутки. Флюсы подразделяют на плавленые и керамиче-
ские, а защитные газы — на активные (углекислый газ)
и нейтральные (аргон, гелий).

Электродные материалы

Электроды для ручной дуговой наплавки вы-
пускают по ГОСТ 10051—75. Некоторые марки специ-
альных электродов для наплавки чугуна и цветных ме-
таллов (меди, бронз, алюминия) выпускают по техниче-
ским условиям. Применяют также электроды для ручной
дуговой сварки сталей по ГОСТ 9467—75 и ГОСТ
10052—75. Для полуавтоматической и автоматической
наплавки под флюсом и в защитном газе применяют
стальную наплавочную проволоку сплошного сечения по
ГОСТ 10543—75, а также порошковые проволоку и лен-
ту по техническим условиям.

Порошковую проволоку для наплавки изготовляют из
мягкой металлической оболочки и запрессованного в ней
сердечника из порошков — смесей тонкомолотых ферро-
сплавов, чистых металлов, карбидов, боридов, других
материалов. Выпускают порошковую проволоку трех
типов: для наплавки под флюсом, в среде защитных га-
зов и самозащитную (табл. 11).

Холоднокатаную стальную ленту для наплавки под
флюсом изготовляют в основном по техническим усло-
виям.

Спеченную ленту на железной основе изготовляют по
ГОСТ 22366—77 методом порошковой металлургии пу-
тем холодной прокатки и последующего спекания в
..	Диаметр, Тип наплавленного

Марка проволоки мм н	металла

ПП-АН120	3,6	20Х2Г2М
ПП-АН122	2,6	30Х5Г2М
ПП-АН105	2,8  3,0	Г13Н4
ПП-АН133	3,6  5,0  6,0	1Х17Н7С5
ПП-АН106	2,8	1Х14Т
ПП-АН103	3,6	У20Х12М
ПП-АН104	3,6	У20Х12ВФ
ПП-АН125	3,2	У20Х15СТР
ПЛАН-170	3,2	70Х20РЗТ
ПП-ЗХ2В8	3,6  4,0  5,0  6,0	ЗХ2В8
ПП20Х4В10  Н4ФТ-0	—	20Х4В10  Н4ФТ
Объект наплавки	Твердость наплав- ленного металла
Колеса кранов, тормозные шкивы, ролики рольгангов, посадочные места валов  Катки, валы, оси, шнеки  Железнодорожные крестовины, заварка де- фектов литья деталей из стали 110Г13Л  Уплотнительные поверхности энергетической аппаратуры, работающей при высоких темпера- турах и давлениях  Плунжеры гидросистем, уплотнительные по- верхности газовой и нефтяной аппаратуры  Детали, работающие в условиях абразивного изнашивания и ударных нагрузок, ролики роль- гангов, ножи холодной резки металла  Зубья ковшей экскаваторов, ножи грейферов и бульдозеров, била дробилок, палеты аглома- шин, лопасти дымососов  Рабочие органы землеройных машин, козырьки ковшей экскаваторов, рабочие колеса и улитки	НВ 350—400  HRC 50—56  HRC 20—25  HRC 28—34  HRC 42—48  HRC 40—44  HRC 50—58  HRC 60—65
насосов  Валки горячей прокатки, ножи горячей рез- ки, бойки молотков	HRC 44—52
Ножи горячей резки металла, прессовый и штамповочный инструмент	HRC 38—45
Марка проволоки	Диаметр, мм	Тип наплавленного металла
ПП АНЧ-2 ПП-АНЧ-5	3,0  3,0	Чугуы Чугун
ПП БрАЖ9-4	—	Бронза
ПП Бр 8-21	—	Бронза
ПП-25Х5ФМС  ПП-АН130	3,6  4,0  5,0  6,0  2,8	25Х5ФМС  25Х5ФМС
ПП-АН132  ПП ТН250 ПП4Х2В8	4,0  5,0  6,0  3,0  4,0  5,0  6,0	ЗХ4В2МФС  20ХГТ  4Х2В8
Объект наплавки

Детали из чугуна с пластинчатым графитом

Детали из высокопрочного чугуна с шаровид-
ным графитом

Восстановление деталей машин из алюминие-
вых бронз, наплавка бронзового слоя на сталь-
ные детали, заварка дефектов литья

Наплавка бронзового слоя на стальные дета-
ли, работающие в условиях высоких давлений и
ударных нагрузок, восстановление деталей из
оловянно-свинцовой бронзы

Ножи горячей резки, валки горячей прокатки

Ножи горячей резки, штампы горячей штам-
повки, прессовый инструмент

Валки листовых станов горячей прокатки

Валы, оси

Валки горячей прокатки, ножи горячей резки

НВ 170—190

НВ 180—280

HRC 40-46

HRC 40—46

HRC 40—50

НВ 250—300

HRC 45—51
защитной атмосфере из смеси металлических порошков,
ферросплавов, графита и других материалов. Благодаря
пористости спеченная лента обладает повышенным
электросопротивлением, обусловливающим усиленный
нагрев вылета электрода в процессе наплавки. Это обес-
печивает повышение производительности наплавки на
25—30% по сравнению с холоднокатаной лентой анало-
гичного состава. Равномерное распределение составля-
ющих частиц по сечению спеченной ленты обеспечивает
получение более однородного по химическому составу
наплавленного металла, чем при использовании порош-
ковой ленты. Еще одно преимущество спеченной ленты —
возможность изготовления ее из особо чистых порошков,
например, с минимальным содержанием углерода, что
чрезвычайно важно при наплавке аустенитных хромони-
келевых сплавов с высокими требованиями к стойкости
против межкристаллитной коррозии.

Порошковую ленту изготовляют из металлической
оболочки, молотых порошков и в отличие от порошковой
проволоки не подвергают волочению (табл. 12).

Порошки для наплавки широко используют в таких
технологических процессах, как плазменная, газовая (га-
зопорошковая), индукционная, печная, дуговая наплав-
ки, плазменное напыление. Порошки изготовляют путем
распыления струи жидкого металла водой или газом
высокого давления и другими методами. Форма частиц
может быть сферической или осколочной. Порошки со
сферической формой частиц отличаются хорошей сыпу-
честью, что обеспечивает их нормальную подачу из до-
зирующих устройств в зону наплавки.

Неплавящиеся электроды изготовляют по техниче-
ским условиям из вольфрама, а также из специального
электротехнического угля и синтетического графита.
В качестве вольфрамовых электродов применяют прутки
из чистого вольфрама, а также из вольфрама с присад-
ками окиси лантана, тория или иттрия, что обеспечивает
увеличение устойчивости дугового разряда и повышение
стойкости электродов. Вольфрамовые электроды приме-
няют при плазменной и дуговой наплавках в защитном
газе. Наплавку вольфрамовыми электродами выполняют
переменным или постоянным током прямой полярности,
что обеспечивает их минимальный расход. Угольные
электроды для наплавки изготовляют из электротехни-
ческого угля в соответствии с ГОСТ 10720—75.
Марка ленты	Способ наплавки
ЛС70ХЗНМ	Под флюсом АН-60, АН-20П, АН-26П
ЛС5Х4ВЗФС	Под флюсом АН-60
ЛС5Х4В2М2ФС	То же
ЛС5Х4В4М2ФС	>
ЛС08Х21Н9Г	Под флюсом АН-26П
ЛСУ10Х7ГР1	Под флюсом АН-60
ЛС1Х14НЗ	Под флюсом АН-26П, АН-20П
ЛС20Х10Г10Т	То же
Объекты наплавки

Твердость
наплавленного
металла HRC

Спеченная лента

Штампы холодной штамповки, ножи бульдозеров,
подрессорные опоры грузовых автомобилей, опор-
ные катки гусеничных машин

Штампы горячей штамповки, ножи для резки
горячего металла, прокатные валки

То же

>

Фланцы, патрубки, сосуды энергетической, хи-
мической и нефтехимической аппаратуры и другие
детали с повышенными требованиями стойкости
против межкристаллитной коррозии

Катки и колеса гусеничных машин, ножи буль-
дозеров и грейферов, другие детали, работающие в
условиях интенсивного абразивного изнашивания
и умеренных ударных нагрузок

Плунжеры гидропрессов, катки гусеничных ма-
шин, валки горячей прокатки

Плунжеры гидропрессов, камеры насосов, кра-
новые колеса, детали автосцепных устройств

54—58

40—44

48—50
52—54

54—58

38—42
СЛ to	Марка ленты	Способ наплавки

ПЛ-АН101	Под флюсом АН-15М
ПЛ-АН111	Открытой дугой
ПЛ-АН 150	Под фл юсом АН -15М,  АН-26
ПЛ-АН126	Открытой дугой и под флюсом АН-348А
ПЛ-АН171	Открытой дугой и под флюсом АН-15М
Объекты наплавки

Порошковая лента

Ножи бульдозеров и грейдеров, детали засыпных
аппаратов доменных печей, била и валки дробилок

Контактные поверхности больших конусов и чаш
засыпных аппаратов доменных печей

Детали нефтяной и энергетической аппаратуры

Детали ходовой части гусеничных машин, звенья
агломерационных машин, ролики рольгангов, ко-
леса кранов

Корпуса и рабочие колеса землесосов, детали
смесителей, шнеки, рабочие органы машин для пе-
реработки грунта

50—55

48—55

28—34

38—15

65—68
Литые прутки применяют для газовой наплавки, ду-
говой наплавки в защитном газе, в качестве стержней
для покрытых электродов.

Флюсы и защитные газы

Флюсы подразделяют по их назначению, спо-
собу изготовления, химическому составу, строению час-
тиц. Различают флюсы общего назначения и специаль-
ные. Первые используют для механизированной дуговой
наплавки углеродистых и низколегированных сталей,
вторые — для дуговой и электрошлаковой наплавки
легированных сталей и сплавов, цветных металлов.

Плавленые флюсы изготовляют плавлением шихты в
электрических или пламенных печах с последующим гра-
нулированием расплава мокрым или сухим способом.
Исходные материалы для производства плавленого флю-
са: кварцевый песок, марганцевая руда, глинозем, пла-
виковый шпат, полевой шпат, магнезит и т. п.

Для изготовления керамических флюсов применяют
смеси порошкообразных материалов, замешанных на
жидком стекле и гранулированных до заданной фракции
с последующей сушкой и прокалкой.

Для дуговой автоматической наплавки углеродистой
и низколегированной проволокой используют плавленые
высококремнистые марганцевые флюсы АН-348А,
АН-348АН, ОСЦ-45М, АН-60, ФЦ-9. Для дуговой наплав-
ки легированной и высоколегированной проволокой и
лентой применяют плавленые низколегированные флюсы
АН-20С, АН-20СМ, АН-20П, АН-60, АН-22, АН-26,
АН-30, АН-70, 48-ОФ-6. Для получения легированного й
высоколегированного наплавленного металла применяют
углеродистую электродную проволоку Св-08 в сочетании
с керамическими флюсами типа ЖСН или АНК. Для
электрошлаковой наплавки используют флюсы АН-348А,
АН-8. Для наплавки высокохромистых чугунов исполь-
зуют безмарганцевый флюс АН-28, наплав.ку медными
сплавами выполняют под флюсом АН-60, АН-348А.

Защитные газы выпускают по ГОСТ 10157—79 (ар-
гон); ГОСТ 20461—75 (гелий); ГОСТ 9293—74 (азот) и
поставляют в стальных баллонах соответствующей
окраски.
ПРИМЕНЕНИЕ НАПЛАЙКЙ

Форма и размеры наплавляемой поверхности
в определенной степени влияют на выбор способа и тех-
ники наплавки, а также технологического оборудования
и наплавочной аппаратуры. По форме наплавляемой по-
верхности все детали можно условно подразделить на
тела вращения, плоские детали и детали сложной фор-
мы.

Автоматическую наплавку тел вращения обычно
выполняют либо по винтовой линии, либо по кольце-
вой схеме с перемещением электрода после замыкания
кольцевого валика на шаг наплавки. Такая наплавка
характеризуется непрерывностью процесса и симметрич-
ностью по отношению к оси изделия сварочных напря-
жений, в результате чего деформации или отсутствуют,
или весьма незначительны.

При наплавке плоских деталей в связи с несиммет-
ричностью сварочных напряжений возникают деформа-
ции. Для их уменьшения применяют способы наплавки
с минимальной погонной энергией, обеспечивающие не-
значительную глубину проплавления основного металла.
В некоторых случаях изделие после наплавки рихтуют.

Изделия сложной формы наплавляют с минимальной
погонной энергией способами, при которых не затруд-
нен визуальный контроль наплавляемой поверхности.
Детали сложной формы часто наплавляют полуавтома-
тически в среде защитных газов. Для небольших изде-
лий применяют газопорошковую наплавку или газопла-
менное напыление с последующим оплавлением.

Наплавка тел вращения

Наиболее характерные детали тел вращения:
листопрокатные валки, колеса кранов, ролики рольган-
гов, конуса и чаши загрузочных устройств доменных
печей.

Листопрокатные валки наплавляют практически на
всех металлургических заводах в основном электродуго-
вым способом под флюсом, реже — электрошлаковым.
Для повышения производительности процесса приме-
няют многодуговую наплавку, а также наплавку лентой
и порошковой проволокой большого сечения.

В качестве установок для наплавки листопрокатных
валков используют, как правило, переоборудованные
Рис. 12. Четырехдуговая установка для наплавки валков

вальцетокарные станки, имеющие ряд дополнительных
специальных устройств и приспособлений. Источниками
питания электрической дуги могут быть сварочные пре-
образователи или выпрямители. Однако выпрямители
предпочтительнее, так как они обеспечивают более
высокую надежность процесса, а также бесшумны в ра-
боте. Хорошо зарекомендовали себя при наплавке листо-
прокатных валков сварочные выпрямители ВС-600,
ВСЖ-1600, ВДУ-1601.

Предварительный, сопутствующий наплавке и после-
дующий нагревы валка производят индукторами про-
мышленной частоты, газовыми горелками, в специальных
электропечах.

В качестве примера ниже описан процесс наплавки
валков ДУО листопрокатного стана 2800 на четырехду-
говой установке (рис. 12), оснащенной наплавочными
автоматами А-985 и сварочными выпрямителями
ВСЖ-1600 (по одному на каждый автомат).

Перед наплавкой валок нагревают до температуры
400°С в стенде из трех индукторов, расположенных рав-
номерно по длине валка. Нагревают валок от 20 до
400°С со скоростью не более 20 град/ч. При неподвиж-
ном положении индукторов перепад температур на по-
верхности валка между участками, расположенными в
зоне витков индукторов и вне их, равен 80—100°С и вы-
ше, вследствие чего в валке могут образоваться допол-
нительные термические напряжения. Для обеспечения
Параметр	Марка проволоки	
	ПП-ЗХ2В8	ПП-АШ32
Сила тока, А	350—600	580—670
Напряжение, В	30—35	31—36
Скорость наплавки, м/ч	35—45	42—47
Скорость подачи проволоки, м/ч	83—108	60—90

равномерного нагрева индукторы необходимо передви-
гать вдоль нагреваемого валка. С этой целью электро-
привод механизма перемещения индукторов включается
и выключается автоматически через определенные про-
межутки времени по заданной программе. Замеряют
температуру валка с помощью термокарандаша или
термоэлектрического термометра.

При восстановлении изношенных валков предвари-
тельно наплавляют подслой проволокой Нп-ЗОХГСА диа-
метром 3—6 мм под флюсом АН-348А. При этом темпе-
ратура нагрева валка должна быть не ниже 200°С. Пос-
ле наплавки подслоя наплавляют рабочий слой порош-
ковыми проволоками ПП-ЗХ2В8 диаметром 3,6 мм или
ПП-АН132 диаметром 6 мм под флюсом АН-20. При
этом температура валка должна быть не ниже 350°С.
Толщину рабочего слоя выдерживают в пределах
5—20 мм (табл. 13).

Режим термообработки наплавленных валков в элек-
тропечи следующий: температура нагрева 400°С; ско-
рость нагрева 20 град/ч; выдержка 16 ч; охлаждение до
100°С; скорость охлаждения 4—6 град/ч.

В ИЭС им. Е. О. Патона разработана технология
электрошлаковой наплавки (ЭШН) чугунных валков с
гладкой бочкой электродом-трубой, а также с присадкой
дроби в токоподводящем кристаллизаторе.

В первом случае валок устанавливают в вертикаль-
ное положение соосно с кристаллизатором, внутри его.
Ток поступает к электроду-трубе и к подине, на которой
установлен валок. Процесс начинают на подине, служа-
щей затравкой. Образовавшаяся шлаковая ванна огра-
ничена с внутренней стороны наплавляемым валком, а с
внешней — неподвижным кристаллизатором. Источником
питания служит специальный трансформатор, рассчитан-
ный на силу тока до 15 кА (рис. 13).
Схема наплавки зерни-
стым присадочным метал-
лом предполагает отказ от
плавящегося электрода и
замену его неплавящимся,
функции которого выполня-
ет один из элементов токо-
подводящёго кристаллиза-
тора.

Разработана технология
наплавки валков спеченной
электродной лентой на се-
рийных наплавочных авто-
матах, снабженных специ-
альной приставкой А-1747.
При этом обеспечивается
устойчивый дуговой процесс,
равномерное плавление лен-
ты, хорошее формирование
валика. Наплавленный ме-
талл отличается высокой

Рис. 13. Схема установки
для ЭШН валков электро-
дом-трубой:
/-электрод-труба; 2 — валок;
3 — кристаллизатор; 4 — шлако-
вая ванна; 5 — затравка

плотностью, отсутствием пор, трещин, шлаковых вклю-
чений и других дефектов. Наплавка спеченной лентой
может выполняться в широком диапазоне режимов,
обеспечивающих плотность тока в пределах 10—35 А/мм2,
скорость подачи ленты 15—120 м/ч, скорость наплавки
6—40 м/ч. Для наплавки прокатных валков используют
спеченную ленту ЛС-5Х4ВЗФС или ЛС-5Х4В2М2ФС.
Наплавку ведут под пемзовидным флюсом АН-60.

Колеса кранов многократно восстанавливают и уп-
рочняют автоматической наплавкой под флюсом. В ка-
честве электродного материала применяют легирован-
ную проволоку Нп-ЗОХГСА, Нп-65Г, высоколегирован-
ную Нп-30Х10Г10Т и др. Наиболее широкое применение
получила наплавочная легированная проволока
Нп-ЗОХГСА.

Колеса наплавляют по винтовой или кольцевой ли-
нии с автоматическим смещением электрода на шаг пос-
ле каждого полного оборота изделия. В первом случае
для наплавки используют универсальные наплавочные
установки УМН-4 и УМН-10. При наплавке по кольце-
вой линии наплавочная установка снабжена специаль-
ной электрической схемой, обеспечивающей кратковре-
менное включение привода тележки для перемещения
автомата на один шаг после каждого полного оборота.
При наплавке по кольцевой линии отпадает необходи-
мость в громоздкой тележке для осуществления рабоче-
го перемещения автомата, вследствие чего наплавочная
установка может быть простой и компактной. Наплавку
проволокой Нп-ЗОХГСА диаметром 4—5 мм ведут на
постоянном токе обратной полярности под флюсом АН-
348А. Режим наплавки:

Сила тока, А....................................... 300—350

Напряжение, В...................................... 30—32

Скорость подачи проволоки, м/ч..................... 73—95

Скорость наплавки,	м/ч ............................ 20—25

Шаг наплавки, мм................................... 8—10

Вылет электрода, мм................................ 30—35

Смещение с зенита, мм.............................. 20—40

Предварительный нагрев колеса перед наплавкой
до температуры 250—300°С создает условия для преду-
преждения образования горячих и холодных трещин.
Колеса малых диаметров (менее 400 мм) нагревают в
процессе наплавки за счет теплоты дуги, поэтому пред-
варительному нагреву не подвергают. Для предупреж-
дения холодных трещин и уменьшения остаточных
напряжений применяют подогрев после наплавки с обяза-
тельным, возможно более глубоким сквозным прогревом.
Замедленное охлаждение проводят в термостате. Источ-
ником теплоты для нагрева колес могут служить газо-
вые горелки или индукторы промышленной частоты.

Ролики рольгангов наплавляют ленточным электро-
дом под керамическим флюсом. Ролики из сталей
34ХН1М, 15ХН1М, 15ХМ1Ф, диаметром 210—600 мм,
длиной бочки до 2300 мм наплавляют с предваритель-
ным подогревом до температуры 300—400°С на установ-
ках УМН-10. В качестве электродных материалов ис-
пользуют холоднокатаную ленту из низкоуглеродистой
стали 08КП сечением 50X50 мм и керамический флюс
ЖСН-5. Твердость наплавленного слоя HRC 40. Наплав-
ленные ролики подвергают механической обработке.
Режим наплавки:

Сила тока, А...................................... 650—700

Напряжение, В..................................... 30—32

Скорость наплавки, м/ч............................ 20

Вылет электрода, м/ч.............................. 180—200

Большие конуса и чаши загрузочных устройств до-
менных печей наплавляют с помощью различных техно-
Рис. 14. Установка для наплав-
ки больших конусов и чаш до-
менных печей:

1 — станина; 2 — наплавочный ап-
парат;' 3 — конус; 4 — направля-
ющие для перемещения наплавоч-
ного аппарата; 5 — портал

(7)	2,5—5,0
	ОО ио сч
* •	1 I
о	1 1 сч ю СЧ СО
	о ио
	со" ио
о	2,2-  4,5-
	эК
3	»s з
X X	
S 3 ч 5 д 2	g $ ё £
Я X ч с я	S’ д со ж
X	
к	
и	
g £	
3 ®	о —«
о 2? си	XX
о  Е	<<
	
	СС

логических процессов, однако наи-
большее практическое значение в на-
стоящее время имеют наплавка по-
рошковой самозащитной лентой, а так-
же печная наплавка композиционны-
ми сплавами. В качестве примера рас-
смотрена технология дуговой наплав-
ки больших конусов и чаш порошко-
вой лентой. Такую наплавку произво-
дят на заводах тяжелого машино-
строения, а также на некоторых ме-
таллургических заводах, используя
для этой цели установки У-50, У-75,
У-125, снабженные наплавочными ав-
томатами А-1640 и сварочным выпря-
мителем ВДУ-1601 или ВСЖ-1600
(рис. 14). Электродные материалы
для наплавки — порошковые ленты
ПЛ-АН111, ПЛ-АН101, ПЛ-АН171 и
др. Порошковую ленту ПЛ-АН111 при-
меняют для наплавки контактного
пояса, остальные — для наплавки про-
межуточного и защитного поясов. Лен-
та ПП-АНН состоит из никелевой
оболочки, заполненной порошкооб-
разным кароидом хрома и другими компонентами, спо-
собствующими стабильному горению дуги, мелкокапель-
ному переносу металла и защите его от окружающей
среды.

Технология непрерывной широкослойной наплавки
конусов и чаш с расположением валиков вдоль образую-
щей обеспечивает более благоприятную ориентацию тре-
щин в наплавленном слое, по сравнению с обычной на-
плавкой по винтовой линии. В этом случае возникающие
в наплавленном слое трещины ориентированы преиму-
щественно поперек направления запыленного газового
потока и способствуют зарождению очагов износа.

Различный характер износа защитного и контактного
поясов требует применения различных по своим физиче-
ским свойствам материалов, а также различной толщи-
ны наплавляемого слоя. Химический состав (в процен-
тах) наплавленного металла соответствует указанному в
табл. 14.

Особое внимание перед наплавкой уделяют плотнос-
ти основного металла на наплавляемых участках. Имею-
щиеся в этих местах литейные дефекты в виде раковин,
пор, песочин, расслоений, трещин удаляют вырубкой с
последующей заваркой электродами Э-42А и зачисткой
наждачным кругом. Подготовленный к наплавке конус
устанавливают на наплавочной установке в горизонталь-
ном положении образующей наплавляемого пояса.

С помощью газовых горелок предварительно нагре-
вают конус или чашу до температуры 100—150°С. В теп-
лое время года допускают наплавку без предваритель-
ного подогрева, однако в холодное время года перед
наплавкой необходимо обязательно нагреть конус или
чашу до удаления влаги после «отпотевания». Первым
наплавляют промежуточный пояс, затем защитный,
после чего выполняют первую термическую обработку.
Термообработанную деталь подвергают механической
обработке — проточке под наплавку контактного пояса.
После наплавки контактного пояса вторично термически
обрабатывают, а затем шлифуют. Режимы наплавки ука-
заны в табл. 15.

Обе термические обработки выполняют по одному
режиму, однако с соблюдением условий, обеспечиваю-
щих равномерный нагрев детали и исключающих пря-
мое воздействие пламени горелок на обрабатываемую
деталь.
Параметр	Пояс	
	промежуточный и за- щитный (конус и чаша)	контактный  (конус и чаша)
Сила тока, А Напряжение, В Скорость наплавки, м/ч Шаг наплавки, мм Смещение с зенита, мм  Размах колебаний мм  Вылет электрода, мм	700—800 28—32 40—55 10—14  20—100 (конус) 10—50 (чаша) 300—400  40—60	700—800 28—32 30—35  9—9,5 90—200  Ширина контактного пояса  50—55

Использование электропечи в этом случае предпоч-
тительнее, так как она обеспечивает равномерный наг-
рев детали. В холодное время года, а также при нали-
чии сквозняков деталь после термообработки охлаждают
в термостате. Режим термообработки следующий: посад-
ка в печь при температуре 200—250°С; нагрев до темпе-
ратуры 650°С со скоростью 40—50°С в час; выдержка
в печи при температуре 620—650°С в течение 8—10 ч;
охлаждение с печыо со скоростью 40—50°С в час до
150°С; дальнейшее охлаждение на воздухе. В случае,
если эллиптичность детали после термообработки пре-
вышает 3 мм, конус или чашу рихтуют, после чего обя-
зательно проводят дополнительную термообработку по
указанному выше режиму.

Малые конусы наплавляют различными способа-
ми— дуговым под флюсом, самозащитной порошковой
лентой, печным — индукцисщным, электрошлаковым. На-
плавку ведут в манипуляторе с горизонтальным распо-
ложением образующей конической поверхности.

Разработана технология индукционной наплавки с
применением высокочастотной установки ЛЗ-206, позво-
ляющей осуществить нагрев детали токами частотой
60—70 кГц. В качестве наплавочного применяют компо-
зиционный материал, состоящий из зерен релита (45%),
гранулированного порошка ПГ-СР4 (50%) и флюса
(5%), в состав которого входят борная кислота, техни-
ческая бура, селикокальций и сварочный флюс АН-348А.
Обладая хорошими смачивающими свойствами, сплав
ПГ-СР4 растворяет окисные пленки на поверхности на-
плавляемой детали и на зернах релита, обеспечивая
получение надежного паяного соединения элементов ком-
позиционного сплава, а также последующего с основным
металлом. Наплавляют в манипуляторе со скоростью
1,7 м/ч. Толщина наплавленного слоя 8 мм.

Электрошлаковую наплавку ведут в вертикально
расположенном кристаллизаторе, размещенном на уров-
не горизонтального диаметрального сечения конуса. В
качестве плавящихся электродов для получения матри-
цы композиционного сплава применяют порошковую
проволоку, химический состав которой обеспечивает
высокие износостойкость сплава и температуру его плав-
ления 1400—1500°С.

Поступающий в кристаллизатор порошок релита,
поверхностно очищается в шлаковой ванне, нагревается
и оседает на дно металлической ванны, после кристал-
лизации которой образуется износостойкий компози-
ционный сплав.

При определенных режимах электрошлаковой на-
плавки получают трехзонное строение наплавленного
металла, при котором зерна релита в матрице сосредо-
точены в средней части слоя, а зона сплавления с основ-
ным металлом и наружный слой, обрабатываемый ме-
таллорежущим инструментом, свободны от релита.
Трехзонное строение наплавленного слоя получают в
результате того, что зерна релита тонут в металличес-
кой ванне, и скользя по ее стенкам, имеющим в сечении
форму параболы, сосредоточиваются в донной части.
Наплавку конуса выполняют за один полный оборот.

Режим наплавки:

Сила тока, А......................................... 2000

Напряжение, В...................................... 42

Глубина шлаковой ванны, мм......................... 55—60

Сухой вылет электрода, мм............................... 80

Скорость подачи электродов, м/ч......................... 95

Число электродов................................... 4

Диаметр электродов,	мм............................ 4

Время наплавки, ч..................................... 3,5

Производительность наплавки, кг/ч...................... 80

Скорость наплавки, мм .................................. 2

Подача релита, г/мин.................................. 760

Наплавленный слой, мм:
толщина.............................................. 20

ширина.............................................. 180

Замыкание наплавленного слоя производят с постанов-
кой дополнительного кристаллизатора. Ширину и толщи-
6?
йу наплавленного слоя задают конструкцией основного
кристаллизатора.

Наплавка плоских деталей

Примерами деталей с плоскими поверхностя-
ми, наплавляемых при изготовлении, могут служить кер-
новые губки стрипперных кранов, вкладыши шпиндель-
ных соединений приводов клетей прокатных станов, но-
жи обжимных станов и т. п.

Керновые губки упрочняют плазменной наплавкой
порошком из сплава ПГ-С27 (сплав типа сормайт) с
размером частиц 0,1—0,5 мм. Стойкость деталей, упроч-
няемых плазменной наплавкой, оказывается в 2 раза
выше наплавленных вручную электродами ЦС-1. Это
объясняется отсутствием трещин и других дефектов в
наплавленном слое, чрезвычайно малым проплавлением
основного металла.

Для наплавки используют установку с приставкой
А-1105 конструкции ИЭС им. Е. О. Патона, включающую
плазменную горелку, колебательный механизм, питатель
для подачи порошка, пульт управления, аппаратный
шкаф. Режим наплавки:

Сила тока, А........................................ 160—180

Напряжение, В..................................... 32—35

Расход газа, л/мин:
плазмообразующего................................. 2—3

транспортирующего............................... 4—5

защитного....................................... 20—25

Расход порошка, кг/ч..............................1,75—2

Скорость наплавки, м/ч ........................... 1,85—2

Частота колебаний плазмотрона,	кол/мин................. 40

Амплитуда колебаний плазмотрона,	мм.................... 25

Наплавку производят без подогрева с охлаждением
на воздухе. В качестве плазмообразующего, транспор-
тирующего и защитного газов используют аргон. Твер-
дость наплавленного металла HRC 48—52.

Вкладыши шпиндельных соединений, изготовленные
из стальных поковок, наплавляют бронзой для создания
антифрикционного рабочего слоя. По сравнению с
литыми вкладышами из бронзы биметаллические де-
тали отличаются повышенной работоспосбностью, так
как в наплавленном слое отсутствуют раковины, рыхло-
ты, поры, газовые пузырьки и другие литейные пороки,
почти всегда присутствующие в отливках. Высокие экс-
плуатационные качества биметаллических деталей объ-
ясняются также наличием прочной стальной основы,
что особенно важно для деталей, работающих на изгиб
и с ударными нагрузками.

Требования, предъявляемые к наплавленным вкла-
дышам, весьма жестки, так как эти детали, как правило,
воспринимают большие нагрузки и установлены в
ответственных местах тяжелонагруженных механизмов.
Наплавленный бронзовый слой должен быть однород-
ным, недопустимо присутствие в нем шлаковых включе-
ний, .значительного количества пор и трещин. Для
наплавки используют аппараты А-384 МК, укрепленные
на тележках, имеющих рабочее перемещение со ско-
ростью наплавки.

Рабочие плоскости стальных вкладышей наплавляют
бронзовой проволокой БрАЖМц 10-3-1,5 диаметром
6 мм под флюсом АН-60 дуговым способом. Перед
наплавкой поверхность вкладыша очищают от грязи,
масла и окалины стальной щеткой. С обоих торцов
к наплавленным плоскостям приваривают стальные
выводные планки толщиной 10—15 мм, после чего де-
таль нагревают газовым пламенем до температуры
300—350° С. Наплавляют в три слоя. Режим наплавки:

Сила тока, А.............................. 650—750

Напряжение, В............................. 34—36

Скорость наплавки, м/ч.................... 10—12

Скорость подачи проволоки, м/ч .............. 83

После наплавки деталь помещают в термостат для
замедленного охлаждения. Наплавленный металл
характеризуется высоким качеством.

Ножи обжимных станов (блюмингов и слябингов)
предназначены для порезки металла толщиной до
300 мм при температуре 750—1100° С.

Условия работы ножей чрезвычайно тяжелые. В мо-
мент реза на них действуют значительные динамические
нагрузки и высокий нагрев, после чего следует резкое
охлаждение водой. Признаками полного износа явля-
ются значительное округление всех четырех режущих
кромок и возникновение на них глубоких трещин.

Требования, предъявляемые к ножам, сводятся
в основном к сохранению высоких режущих свойств,
прочности и твердости при температурах резки, а так-
же термической выносливости. Эти свойства в опреде-
ленной степени присущи сталям с большим содержанием
64
никеля, вольфрама, молибдена. Однако использование
этих дорогостоящих сталей для изготовления ножей
нецелесообразно, так как рабочие участки ножа состав-
ляют не более 5% массы детали.

Хорошо зарекомендовали себя на практике биметал-
лические ножи с наплавленными в процессе изготовле-
ния режущими кромками. Механизированная дуговая
наплавка порошковой проволокой и спеченной лентой
под флюсом — наиболее простой и эффективный способ
получения биметаллических ножей.

Порошковую проволоку ПП ЗХ2В8 диаметром 3,6 мм
применяют при одно- или трехэлектродной наплавке под
флюсом АН-20С. Порошковую проволоку ПП-АН132
диаметром 6 мм используют при одноэлектродной на-
плавке под флюсом АН-20С; спеченную ленту
ЛС-5Х4В2М2ФС шириной 30 мм — при наплавке под
флюсом АН-60. Режимы наплавки ножей различными
электродными материалами указаны в табл. 16.

Таблица 16

Электродный материал	Сила тока, А	Напря- жение, В	Ско- рость на- плав- ки, м/ч	Примечание
Порошковая проволока: ППЗХ2В8	300—350	30—32	20	Одноэлект-
ППЗХ2В8	850—900	30—32	20	родная Трехэлект-
ПП-АН132	750—800	32—34	20	родная Одноэлект-
Спеченная лента ЛС-5Х4В2М2ФС	650—700	30—32	12	родная

Твердость наплавленного металла HR.C 50—52.

Перед наплавкой ножи нагревают до температуры
400° С с помощью индукторов, газовых горелок, элект-
рических или газовых печей. После наплавки их под-
вергают отпуску при температуре 400° С с последующим
охлаждением в термостате. Внешние дефекты опре-
деляют визуально. Непровары и трещины в наплав-
ленном слое недопустимы, так как способствуют выкра-
шиванию кромок.
После механической обработки наплавленные кром-
ки ножей подвергают электроискровому легированию
на установке ЭФИ-25. В качестве электрода используют
пластины твердого сплава ВК или ТК. Ширина упроч-
няющей полоски, наносимой на каждую режущую кром-
ку, равна 10—12 мм.

Наплавка деталей сложной формы

Рис. 15. Схема наплавки
лопатки:

1 — участок у входной кром-
ки; 2 — полка крепления к
основному диску

Характерными деталями с поверхностью слож-
ной формы могут быть лопатки рабочих колес воздухо-
дувных машин (эксгаустеров), изношенные била дроби-
лок для измельчения шихтовых материалов, крестовины
стрелочных переводов железнодорожных путей.

Лопатки рабочих колес экс-
гаустеров изнашиваются преи-
мущественно со стороны вхо-
да запыленного газового пото-
ка в месте прилегания к ос-
новному диску. В этих местах
образуются сквозные свищи,
расположенные вдоль лопаток

и плавно сужающиеся в нап-
равлении газового потока. Из-
вестны случаи, когда такие
свищи полностью перерезают

лопатку, что приводит к отры-
ву покрывающего диска и аварийной остановке эксгаус-
тера. Применяют различные способы упрочнения лопа-

ток наплавкой.

Газопламенное напыление с последующим оплавле-
нием порошками из сплавов ПГ-СР2, ПГ-СРЗ, ПГ-СР4
выполняют горелками ГАЛ-4-72. Наплавке подвергают
полку, прикрепленную к основному диску, полосу вдоль
полки и участок у входной кромки (рис. 15). Толщина
наплавки 2 мм. Режим наплавки:

Давление, Па:

кислорода .......................................

ацетилена .......................................

Расход, л/ч:

кислорода .......................................

ацетилена .......................................

Расход порошка, г/мин..............................

4,5-103

0,25-105

1800

1600

До 60

Разработана технология индукционной наплавки
лопаток с использованием ТВЧ. Для осуществления
процесса на поверхность детали наносят слой порош-
ковой шихты заданной толщины, после чего с помощью
индуктора нагревают поверхность до полного расплав-
ления шихтового материала. В состав шихты входят
в разных объемных соотношениях зерна тугоплавких
соединений (релит или дробленый твердый сплав типа
ВК или ТК) и порошок из сплава ПГ-СР4, а также
флюс в количестве 10% общего объема металлических
составляющих. В состав флюса входят смесь техни-
ческой буры и борной кислоты со сварочным флюсом
АН-348А. Компоненты шихты тщательно смешивают
перед наплавкой в смесителе. При расплавлении шихты
металлическая ее часть опускается на дно ванны, а
шлак всплывает на поверхность, образуя защитную
корку. При этом необходимо выдержать условия, при
которых температура плавления металлической части
шихты должна быть на 100—150° С ниже температуры
плавления основного металла, а шихта должна быть
немагнитной.

Установка для наплавки состоит из манипулятора,
специального водоохлаждаемого кондуктора, предотвра-
щающего деформацию лопатки при наплавке и индук-
тора высокочастотной установки. Наплавленный ме-
талл— плотный, без пор, раковин, шлаковых включений
и трещин. После охлаждения наплавленной детали
шлак отделяют без затруднений. Последующая механи-
ческая обработка наплавленных поверхностей не
требуется.

Била дробилок восстанавливают после износа дуго-
вой наплавкой с помощью установки на базе наплавоч-
ного автомата А-1004. Отличительные особенности
автомата — изготовление трубчатой электродной прово-
локи, возможность выполнения многорядной, много-
слойной наплавки поверхности сложной формы с пол-
ностью автоматизированным циклом рабочих перемеще-
ний в плоскости наплавки, высокая производительность
процесса. В качестве наплавочного материала исполь-
зуют стальную ленту сечением 0,5X20 мм, составля-
ющую в дальнейшем оболочку трубчатой проволоки,
обеспечивающей получение в наплавленном слое сплава
типа Т-620.

Диаметр трубчатой проволоки 7 мм, коэффициент
заполнения до 52%. Флюс АН-8 обеспечивает достаточ-
ную жидкотекучесть шлака и хорошее формирование
наплавленного слоя. В качестве источника питания дуги
применяют сварочный выпрямитель ВС-1000. Режим
наплавки:

Сила тока, А..................................... 950—1000

Напряжение, В.................................. 36—40

Скорость, м/ч:

подачи проволоки.............................. 290—300

перемещения каретки........................... 25—30

Число слоев.................................... 3

Продолжительность наплавки одного била при
указанном режиме составляет 2,5—3 мин. Масса
наплавленного металла 1,7—2 кг. Масса расходуемого
флюса 100—120 г. Средняя высота наплавленного слоя
30 мм. Сплавление с основным металлом удовлетвори-
тельное, трещины, поры и признаки усадочной рых-
лости в наплавленном слое отсутствуют.

Весьма эффективна также технология электрошла-
ковой наплавки, применяемая для восстановления
изношенных деталей и изготовления новых.

Крестовины стрелочных переводов железнодорожных
путей из стали 110Г13 восстанавливают с помощью
полуавтоматической наплавки самозащитной порошко-
вой проволокой ПП АН-105 диаметром 2,8 мм. С по-
верхности, подлежащей наплавке, тщательно удаляют
дефекты в виде пленок и трещин для получения без-
дефектного наплавленного слоя. Наплавку ведут с
помощью полуавтомата, например А-765, на постоянном
токе обратной полярности. В качестве источника пита-
ния применяют сварочные выпрямители или преобра-
зователи ВС-600, ПСГ-500, а также другие с жесткой
внешней характеристикой.

Наилучшее формирование наплавленного металла
получают при токе 200—220 А и напряжении 22—24 В.
Твердость наплавленного слоя после наплавки НВ 200—
220, однако после наклепа в начальный период эксплу-
атации она повышается до НВ 380—400.

Восстановленные крестовины успешно эксплуатируют
з условиях внутризаводских железнодорожных путей.

Воздушные фурмы доменных печей подвержены аб-
разивному износу шихтовыми материалами плавки.
Фурмы представляют собой сварную медную конструк-
цию, охлаждаемую в процессе эксплуатации водой. Из-
нашивается передняя часть фурмы, называемая рыль-
цем. Она выступает из кладки шахты печи. С целью по-
вышения стойкости против абразивного износа рыльца
воздушных фурм доменных печей наплавляют износо-
стойкими материалами.

Рыльце по форме представляет собой усеченный ко-
нус со скосом в нижней части. Рыльце при помощи свар-
ки соединено с медным корпусом фурмы. Наплавке под-
вергают торец и верхнюю часть рыльца. Рыльца изго-
товляют из меди М3 по ГОСТ 859—78 литьем или
штамповкой.

Для наплавки изнашивающихся поверхностей приме-
няют порошковые проволоки ППЗХ2В8 или ПП-АН132
диаметром 3,6 мм. Наплавку ведут без подогрева под
флюсом АН—26. Перед наплавкой флюс прокаливают
при температуре 300°С с выдержкой 1 ч для флюса
АН—26С, 500°С с выдержкой 2 ч для флюсов АН—26П,
АН—26СП.

Наплавку осуществляют на стандартном сварочном
оборудовании. Например, используют автомат для ду-
говой наплавки типа А—874Н и манипулятор типа
Ml 1050 или Ml 1070. Наилучшие результаты получены
при наплавке с поперечными колебаниями электрода.
Поверхности, подвергаемые наплавке, предварительно
очищают от загрязнений и обезжиривают.

Наплавку рыльца производят в следующей последо-
вательности. Сначала наплавляют конусную часть рыль-
ца, для чего фурму устанавливают в манипулятор при
горизонтальном расположении ее оси. Наплавку ведут с
колебанием электрода при одновременном вращении
изделия. Затем наплавляют торцовую часть рыльца, для
чего фурму при помощи механизма наклона манипуля-
тора устанавливают в вертикальное положение. Торец
наплавляют также с колебаниями электрода при вра-
щении изделия.

Толщина наплавленного слоя должна быть 5 мм. Про-
должительность наплавки одного рыльца составляет
20—25 мин. Трещины, поры и другие дефекты в наплав-
ленном слое отсутствуют, сплавление его с основным ме-
таллом удовлетворительное, твердость HRC 44—48.

Наплавка тел вращения сложной формы (например,
валков сортопрокатных, обжимных или пилигримовых
станов) может быть успешно осуществлена при исполь-
зовании специального наплавочного оборудования,обес-
печивающего наклон детали с целью ведения процесса
в нижнем положении. Конструкция этих установок обес-
печивает прохождение оси электрода через центр кри-
визны калибра, который является центром наклона вал-
ка. Во время наплавки калибра электрод не перемеща-
ется, изделие вращается вокруг своей оси, одновременно
его ось наклоняется с такой скоростью, что за время од-
ного оборота валка наплавленный валик перемещается
от электрода на шаг наплавки.

При наплавке изделий, у которых сочетаются поверх-
ности различных форм (конической, цилиндрической,
сферической и др.) процесс осуществляют участками пу-
тем комбинирования движения электрода вдоль изделия
и его наклона. Очередность наплавки различных участ-
ков поверхности сложной формы тщательно продумыва-
ется с целью получения наплавленного металла высоко-
го качества и исключения заклинивания между валика-
ми шлаковой корки.

В процессе наплавки тел вращения сложной формы
необходимо контролировать толщину наплавляемого
слоя. Осуществляют этот контроль при помощи наложе-
ния шаблонов, изготовленных с необходимым зазором и
щупов. Реже применяют оптический метод контроля пу-
тем получения на экране силуэта наплавляемой поверх-
ности и сравнения его с заданным профилем.

Наплавку внутренних поверхностей цилиндрической
формы производят, в основном, в один слой при наклон-
ной оси вращения изделия самозащитными порошковы-
ми проволоками, т. к. подача флюса и удаление шлако-
вой корки в этом случае затруднены. Подачу электрод-
ной проволоки осуществляют через удлиненный и изог-
нутый мундштук. Наплавку начинают в самой нижней
точке наплавляемой поверхности. Электрод перемеща-
ется параллельно оси вращающегося изделия и наплав-
ка осуществляется по винтовой линии.

В практике наплавочных работ часто приходится
восстанавливать и упрочнять детали сложной формы,
полная механизация наплавки которых невозможна или
нецелесообразна. В этих случаях применяют полуавто-
матическую наплавку самозащитными порошковыми
проволоками или в среде защитных газов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.	Антошин Е. 0. Газотермическое напыление покрытий.
М.: Машиностроение, 1974, 96 с.

2.	Высокопроизводительные, процессы наплавки и наплавочные
материалы. Коммунарск.: Изд. ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР,
1973, с. 40—51.

3.	Наплавка металлов. Л.: ЛДНТП, 1970. Ч. 1, с. 3—9, 53—56.
Ч. 2, с. 46—48.

4.	Николаев Г. А., Ольшанский Н. А. Специальные методы
сварки. Изд. 2-е. М.: Машиностроение, 1975. 232 с.

5.	Новые способы механизированной наплавки. Киев.: ДНТП,
1968, с. 3—9, 14—18, 96—99.

6.	Опарин Л. И. Некоторые особенности нагрева и плавления
металлокерамической электродной ленты. — Автоматическая свар-
ка, 1970, № 3, с. 41—43.

7,	Пирогов С. Я-, Шеенко И. Н., Соколов В. Ф. Упрочнение
лопаток ротора агломерационных машин индукционной наплавкой.—
Автоматическая сварка, 1975, № 7, с. 47—49.

8.	Повышение производительности и качества наплавочных ра-
бот при ремонте и изготовлении деталей машин и механизмов. М.:
МДНТП, 1977, с. 98—99, 111—112.

9.	Потапьевский А. Г. Сварка в защитных газах плавящимся
электродом. М.: Машиностроение, 1974. 237 с.

10.	Теоретические и технологические основы наплавки. На-
плавленный металл. Киев.: Наукова думка, 1977, с. 13—17, 112—
115.

11.	Теоретические и технологические основы наплавки. Новые
процессы механизированной наплавки / Под ред. И. И. Фрумина.
Киев.: Изд. ИЭС им, Е. О. Патона АН УССР, 1977, с. 3—19, 59—
68, 74—75, 83—91.

12.	Технология электрической сварки металлов и сплавов плав-
лением / Под ред. Б. Е. Патона. М.: Машиностроение, 1974, 768 с.

13.	Фрумин И. И. Автоматическая электродуговая наплавка.
Харьков.: Металлургиздат, 1961, 421 с.

14.	Шехтер С. Я., Резницкий А. М., Разинский В. В. Влияние
формы металлической ванны на строение композиционного сплава
при электрошлаковой наплавке. — Автоматическая сварка, 1979,
№ 8, е. 58—60.

15.	Юзвенко Ю. А. Наплавка. Киев.: Наукова думка, 1976. 68 с.

16.	Юзвенко Ю. А., Шимановский В. П., Гавриш В. А. и др. Ду-
говая наплавка деталей засыпного устройства доменной печи. — Ав-
томатическая сварка, 1972, № 2, с. 61—64.
СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие..............................................  3

Виды и способы наплавки................................... 5

Сущность процесса	наплавки............................. 5

Дуговая наплавка....................................... 6

Газовая наплавка ..................................... 11

Электрошлаковая наплавка...............................14

Плазменная наплавка .................................. 18

Индукционная наплавка ................................ 21

Технология наплавки ..................................... 22

Наплавленный металл....................................22

«Легирование наплавленного	металла ............. 28

Техника наплавки ..................................... 29

Выбор химического состава	наплавленного металла .	32

Дефекты в наплавленном металле.........................41

Материалы для наплавки....................................47

Электродные материалы..................................47

Флюсы и защитные газы..................................53

Применение наплавки ..................................... 54

Наплавка тел вращения..................................54

Наплавка плоских деталей	................. 63

Наплавка деталей сложной	формы...............66

Список литературы ....................................... 71

ИБ №3140

Семен Яковлевич Шехтер,
Александр Михайлович Резницкий

НАПЛАВКА МЕТАЛЛОВ

Редактор Т. Е. Черешнева
Художественный редактор Ю. Г. Ворончихин
Технический редактор В. И. Орешкина
Корректор О. Е. Мишина
Обложка художника В. П. Сысоева

Сдано в набор 16.10.81. Подписано в печать 05.01.82. Т-00401. Формат 84Х1087з2-
Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая.

Усл. печ. л. 3,78. Уч.-изд. л. 4,0. Тираж 25000 экз. Заказ № 1348. Цена 20 к.

Ордена Трудового Красного Знамени
издательство «Машиностроение». 107076. Москва, Б-76, Стромынский пер., 4.
Московская типография № 32 Союзполиграфпрома при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.

Москва, 103051, Цветной бульвар, 26.


20 коп.