Коэффициент наплавки: Что такое коэффициент наплавки электродов

alexxlab | 11.02.2023 | 0 | Разное

Что такое коэффициент наплавки электродов

При сварочных работах одним из основных показателей, который учитывается при разработке технологического процесса, является коэффициент наплавки электродов. Это величина расплавленного металла электрода, которая пошла непосредственно на формирования шва, без потерь, в зависимости от пропущенного через дугу тока за единицу времени. Фактически, это величина производительности, или эффективности сварных работ. Она позволяет сварщику определить потребное количество электродов, для обеспечения непрерывности работ.

Также выбрать лучшее положение для сварки и заранее знать приблизительное время выполнения назначенного объема работ. Ведь для некоторых видов электродов количество положений при сварке ограничено, и это напрямую влияет на скорость формирования шва. А также подбирать оптимальную разновидность электродов для данного вида работ.

Коэффициент выражается формулой:

α=Gh/I где α – коэффициент наплавки электрода, Gh – масса наплавленного на шов металла за отрезок времени, I – сварочный ток в амперах. Также коэффициент наплавки зависит от типа используемого тока – постоянного или переменного, использует он прямую или обратную полярность.

Если рассматривать состав электродов, то это по сути металлический стержень, со специальным покрытием. Назначение покрытия – это выделение дополнительных ионов, изоляция сварочной ванны для создания в ней определенных условий и защиты электрода от воздействия внешней среды.

Это необходимое условие, ведь в зоне сварной ванны температуры крайне высокие, и если рассмотреть частный случай, при прямом контакте с кислородом многие металлы окисляются, что приведет к излишней трате сварного материала и разупрочнению сварного шва за счет большого количества неметаллических вкраплений. За счет варьирования толщины покрытия электродов производители также регулируют величину наплавки. Их выпускают средней, большой и повышенной толщины.

При использовании электродов со средней толщиной покрытия, они выдают коэффициент наплавки 7-8 г/А-ч. И сварочные работы можно проводить практически в любом пространственном положении. Если брать электроды с большой толщиной дают лучшие показатели производительность – до 12 г/А-ч. При этом допускается проведение работ во всех допустимых положениях, но наибольшую эффективность они покажут в нижнем положении при большей протяженности шва. А в случае использования покрытия повышенной толщины на электродах, они относятся к классу высокопроизводительных. И способны выдать показатель до 18 г/А-ч, но при этом их можно использовать только при сварке в нижнем положении. А если требуется большая длина сварного шва, то они являются самым эффективным выбором для данного варианта сварных работ.

Говоря о коэффициенте наплавки электродов, нельзя не упомянуть о таком важном индивидуальном параметре электрода, как

коэффициент расплавления. Это та часть собственной массы электрода, которая переходит в расплавленный металл под воздействием электрического тока за интервал горения дуги в один час. При этом очевидно, что не вся масса этого металла идет на формирование самого шва. Ведь в процессе сварки металл разбрызгивается, испаряется и выгорает под воздействием сварной дуги. Это зависит от типа сварного соединения, режима сварки, типа покрытия самого электрода и конечно от типа проволоки стержня электрода.

Как правило, потери металла возрастают прямо пропорционально в зависимости от плотности тока и длины электрической дуги. В большинстве случаев, коэффициент наплавки электродов на 7-15% меньше, чем коэффициент расплавления электродов. Но иногда эти величины практически равны. А в частных случаях, например при наличии порошка железа в покрытии электрода, коэффициент наплавки может быть даже больше второго.

В целом в каждом отдельном случае сварочных работ слишком много факторов, и табличные данные всегда дают лишь приблизительные данные. А для определения боле точных показателей, всегда лучше определять конкретные коэффициенты экспериментальным путем.

Рекомендуем вам так же ознакомится ознакомится с материалом расчет расходов сварочных электродов

Электроды для сварки рельсов   

Сварочные электроды для сварким нефтегазопроводов   

Электроды для сварки труб    

Электроды для сварки бронзы   

Коэффициент наплавки – Энциклопедия по экономике

Таблица 58. Коэффициенты наплавки для различных марок электродов

Марка электрода Коэффициент наплавки Коэффициент перехода металла в шов Марка электрода ЦК 1Г1 наплавки фициент перехода металла  [c.232]
Доля электродного металла, перешедшего в сварной шов, различна и зависит от способа и режима сварки, а также от вида шва. Часть металла электрода теряется ввиду разбрызгивания и угара. Эти потери при ручной дуговой сварке достигают 25— 30 %, а при автоматической под слоем флюса составляют только 2—3 % общего количества расплавленного электродного металла. Количество электродного металла, перешедшего в сварной шов, оценивают коэффициентом наплавки. При ручной сварке его значение устанавливают по маркам электродов (табл. 58).  [c.232]

Таким образом, скорость наложения сварного шва прямо пропорциональна коэффициенту наплавки и силе сварочного тока и обратно пропорциональна величине поперечного сечения шва. Кроме того, она зависит от химического состава присадочного материала и его покрытия (влияющих на величину пк и Ок).  [c.233]

Коэффициенты наплавки электродной проволоки ан, принимаемые при расчете основного времени полуавтоматической дуговой сварки в защитном газе, даны в табл. 3.47.  [c.138]

Таблица 3.47 Коэффициент наплавки электродной проволоки, г/(А-ч)

Средний ток 1св одного поста в а Коэффициент включения сварочной, дуги е Диаметр электродов d в мм Коэффициент наплавки ак в г/а-ч Вес металла G, наплавляемого одним постом, в кг  [c.84]

Моральный износ имеет две формы. Первая форма характеризуется тем, что уменьшение стоимости действующего оборудования происходит вследствие уменьшения затрат на его производство, в результате чего пересматриваются и цены на него. Вторая форма морального износа имеет место, когда оборудование технически устарело и подлежит замене более совершенным с более высокими техническими показателями. Так, например, при появлении автоматов для сварки под флюсом, работающих на более интенсивных сварочных режимах и обеспечивающих более высокий коэффициент наплавки, становится невыгодным использовать автоматы устаревших конструкций для сварки незащищенной дугой, обес-20  [c.20]

Влияние морального износа может быть во многих случаях ослаблено модернизацией оборудования, в результате которой улучшается его эксплуатационная характеристика (например, повышаются скорость сварки и коэффициент наплавки, улучшается защита металла шва от воздуха и т. д.).  [c.21]

Установленные веса наплавленного металла суммируются по маркам и длинам электродов, которыми производится наплавка. В соответствии с марками и длинами электродов устанавливаются величины коэффициентов Кс по табл. 1, на которые, соответственно маркам и длинам электродов, умножаются установленные веса наплавленного металла. Путем суммирования полученных величин по маркам электродов определяется расход сварочной проволоки.  [c.453]

По коэффициентам плавления и наплавки рассчитывают потребность в электродном металле для сварного шва установленного сечения и скорости наложения шва.  [c.232]

При наплавке чугуна к нормативному времени, приведенному в табл. 65, применяют поправочный коэффициент Кч — 1,15, при наплавке латуни Кч = 0,85, а при наплавке меди Км = = 0,90.  [c.241]

Скорость наплавки зависит от величины силы тока / (в А) и коэффициента наплавки ан, который определяется в соответствии л маркой члектрода и его покрытия, родом тока (постоянного переменного).  [c.162]

Производительность наплавки указанными электродами в сравнении с известными электродами ЦМ-7 повышается более чем на 50%, а удельный расход электроэнергии снижается на 30 % . Увеличение производительности и экономия электроэнергии при сварке этими электродами обеспечиваются за счет повышения коэффициента наплавки, повышения сварочного тока, а также применения метода глубокого проплавления.  [c.260]

Основное время сварки равно времени горения дуги. Его определяют, как показано выше, делением массы наплавленного металла QH на произведение силы сварочного тока / и коэффициента наплавки ан, т. е. t0 = 60QH/(aH/).  [c.235]

Грунтовка для твердосплавного металла

Сварщики, которые помогают обслуживать оборудование, используемое в строительстве и горнодобывающей промышленности, вероятно, знакомы с наплавкой, потому что этот процесс помогает продлить срок службы часто используемых компонентов. Getty Images

Наплавка — экономичный способ минимизировать износ и увеличить срок службы промышленных деталей и оборудования. На первый взгляд, наплавка может быть запутанной и хлопотной, но на самом деле это не так, как только вы узнаете факты.

Следующие ответы на 22 часто задаваемых вопроса могут помочь вам понять основы технологии, чтобы вы могли выбрать продукты для наплавки, наиболее подходящие для вашей области применения.

1. Что такое наплавка?

Металлические детали часто не могут использоваться по назначению не потому, что они ломаются, а потому, что они изнашиваются в результате истирания, ударов или контакта металла с металлом, что приводит к потере их размеров и функциональности. Наплавка, также известная как наплавка твердым сплавом, представляет собой нанесение наплавленного или износостойкого металла сварного шва на поверхность детали с помощью сварки для продления срока службы детали. Наплавленный металл может быть нанесен в виде сплошной поверхности или в виде узора, такого как вафля, елочка или точечный узор.

Наплавка приобретает все большее значение во многих отраслях промышленности для защиты оборудования, подверженного износу и истиранию. Продление срока службы изнашиваемых деталей может сэкономить вам тысячи долларов и повысить производительность. Наплавку можно использовать для восстановления деталей, которые уже подвергались износу и утратили свой срок службы, или его можно использовать при изготовлении новых деталей для увеличения срока их службы до того, как они будут введены в эксплуатацию. Существует три основных типа наплавки:

• Наращивание или восстановление.

• Наплавка или наплавка.

• Комбинированное наращивание и наложение.

2. Какие основные металлы можно наплавлять?

Углеродистые и низколегированные стали с содержанием углерода менее 1 процента могут подвергаться наплавке. Среднеуглеродистые и низколегированные стали очень распространены, так как они обеспечивают более высокую прочность, чем мягкие стали, и лучшую стойкость к истиранию. Для высокоуглеродистых сплавов может потребоваться специальный буферный слой. Наплавке подлежат следующие основные металлы: нержавеющая сталь, марганцевая сталь, углеродистая и легированная сталь, чугун, сплавы на основе никеля и сплавы на основе меди.

Углеродистые и низколегированные стали обладают сильными магнитными свойствами, и их легко отличить от немагнитной аустенитной марганцовистой стали. Многие низколегированные и высокоуглеродистые стали используются для изготовления оборудования и запасных частей, особенно оборудования, требующего повышенной прочности и стойкости к истиранию. Их нелегко отличить, но их следует идентифицировать, чтобы определить правильную температуру предварительного и последующего нагрева.

По мере увеличения содержания сплава потребность в предварительном и последующем нагреве становится все более важной. Например, сталь, изготовленная из 4130, обычно требует предварительного нагрева до 400 градусов по Фаренгейту. Сталь, используемая для рельсов, обычно содержит больше углерода и требует минимального предварительного нагрева от 600 до 700 градусов по Фаренгейту. Марганцевая сталь не требует предварительного нагрева. На самом деле должны быть предприняты шаги, чтобы температура основного металла не превышала 500 градусов по Фаренгейту.

0005

Рисунок 1
Многие факторы влияют на экономику наплавки, но основным фактором является скорость наплавки, рассчитанная здесь для каждого процесса.

3. Какие сварочные процессы наиболее популярны для нанесения наплавки?

В порядке популярности для нанесения наплавки используются следующие процессы сварки:

1. Дуговая сварка с флюсовой проволокой (FCAW) с открытой дугой или проволокой для наплавки в среде защитного газа

2. Газовая металлическая сварка дуги (GMAW) с газопроводной проволокой

3. Экранированная металлическая сварка (SMAW)

4. Сварная сварка дуги (SAW)

5. Газовая дуга Tungsten Swing (GTAW)

   920202020

6. Газовая дуга Тунгстена (GTAW)

   20202020

7. Газовая газовая дуга (GTAW)

8. Газовая дуга Tungsten ARC (GTAW)

   20202020

9. Газовая дуга Tungsten (GTAW)

10. Газокислородная сварка (OFW) или кислородно-ацетиленовая сварка

11. Плазменная дуговая сварка, лазерная сварка, термическое напыление, распыление и плавление

В настоящее время наблюдается тенденция к использованию полуавтоматических и автоматических процессов сварки с использованием FCAW и GMAW, популярность которых примерно одинакова. GMAW, использующая сплошную проволоку или сварочную проволоку с металлическим сердечником, требует газовой защиты, тогда как FCAW использует сварочную проволоку, которая используется с открытой дугой или без газа, а также с газовой защитой. SMAW с электродами с флюсовым покрытием по-прежнему очень популярен, особенно для наплавки на месте в полевых условиях, потому что это оборудование недорогое и портативное.

Рассмотрим следующие коэффициенты при выборе процесса сварки:

• Доступность сварочного оборудования, включая размер источника питания

• Использование электрода или полуавтоматического провода

• Доступность трудолюбивых расходных материалов

• . сварочные материалы

• Использование проволоки в среде защитного газа, проволоки для открытой дуги или проволоки под флюсом

• Навыки оператора доступны

• Место сварки – в Индии или на открытом воздухе

• Размер и форму компонента, а также область, которая должна быть закреплена

• .

• Требования к механической обработке

• Желаемая отделка

• Подготовка компонентов для ранее наплавленных деталей

• Предварительный подогрев и обработка после сварки (отпуск/медленное охлаждение/охлаждение на воздухе)

4. Какие сварочные процессы являются наиболее экономичными?

Многие факторы влияют на экономику наплавки, но основным фактором является скорость наплавки. На рис. 1 показана расчетная скорость наплавки для каждого процесса сварки.

5. Какие существуют категории износа?

Ниже приведены три наиболее распространенных типа износа:

Абразивный износ, составляющий от 40 до 50 процентов всех случаев износа, возникает, когда такие материалы, как зерно, почва или песок, уголь или минералы, скользят по металлической поверхности. Абразивный износ можно разделить на истирание при выдалбливании, истирание при шлифовании с высоким напряжением и истирание с царапанием при низком напряжении.

Ударный износ (20 процентов) возникает, когда объект ударяется о другой объект, например, о деталь дробилки или колесо железнодорожного вагона, перекатывающее марганцевый переезд, что приводит к отслаиванию или отслаиванию материала.

Адгезионный износ (металл к металлу) (15 процентов) происходит, когда две металлические поверхности скользят друг относительно друга под давлением, создавая условия микросварки из-за теплоты трения. Обычно это происходит в условиях отсутствия смазки или в сухих условиях.

Нагрев и коррозия являются двумя другими видами износа, каждый из которых составляет около 5 процентов всех случаев.

Большинство изнашиваемых деталей выходят из строя не из-за одного вида износа, такого как удар, а из-за комбинации, такой как истирание и удар. Например, зубья горнодобывающего ковша обычно подвергаются как истиранию, так и ударам, хотя один тип может преобладать над другим. Тип износа определяет, какой продукт для сварки с твердым покрытием используется. Определение режима износа и понимание окружающей среды, которой подвергается деталь, имеют решающее значение для выбора наиболее подходящего сплава для твердосплавной наплавки для конкретного применения.

6. Какие существуют категории сплавов для твердосплавных наплавок?

Сплавы на основе железа можно разделить на четыре основные категории:

• Мартенситные. В эту группу входят все закаливаемые стали с твердостью по Роквеллу от 20 до 65 HRC. Эти сплавы, подобно инструментальной стали, твердеют при охлаждении. Они хороши для износа металла по металлу и абразивного износа. Они также могут выдерживать большие нагрузки. Сплавы с HRC менее 45 обычно используются для наплавки перед наплавкой или для восстановления размеров, а после сварки деталь должна подвергаться механической обработке. Мартенситные сплавы с более высокой твердостью, более 50 HRC, используются для сопротивления истиранию.

• Аустенитная. К аустенитным сплавам относятся упрочняемые марганцевые стали и нержавеющие. Эти сплавы обычно мягкие при сварке и затвердевают только после многократной обработки металла шва. Они обладают хорошими ударными характеристиками и умеренной стойкостью к истиранию. Аустенитная марганцевая сталь обычно встречается вокруг дробилок, крестовин и крестовин железнодорожных путей, а также зубьев лопат.

• Карбид металла и мягкая аустенитная матрица. Эти сплавы содержат большое количество карбидов металлов в более мягкой матрице и хорошо подходят для применения в условиях сильного истирания. Сплавы, содержащие большое количество хрома и углерода, семейство карбида хрома, ближе к чугуну или белому чугуну. Иногда они содержат дополнительные количества ниобия и ванадия. Их твердость составляет от 40 до 65 HRC. Сплавы, которые содержат большое количество вольфрама и углерода, семейство карбида вольфрама, иногда содержат небольшое количество бора, который образует бориды и хорошо подходит для применения в условиях сильного истирания.

• Карбид металла в твердой мартенситной матрице. Мартенситная матрица представляет собой инструментальную сталь с твердостью от 45 до 60 HRC. Эти сплавы содержат добавки ниобия, ванадия, молибдена или титана. При надлежащих процедурах их обычно можно наносить без трещин вследствие напряжения.

7. Нормально ли растрескивание сплавов для наплавки?

Многие сплавы карбида хрома дают трещины при охлаждении до умеренных температур, и это нормально. Другие, такие как аустенитные и мартенситные группы, не трескаются при соблюдении правил сварки.

8. Что такое взлом чеков?

Когда происходит растрескивание или растрескивание, трещины образуются перпендикулярно длине борта. Обычно возникающие на расстоянии от 3/8 до 2 дюймов друг от друга, они возникают в результате высоких напряжений, вызванных сокращением металла сварного шва при его охлаждении. Трещины распространяются по толщине наплавленного валика и останавливаются на основном металле, если он не является хрупким. Если основной металл твердый или хрупкий, выберите буферный слой из более мягкого и прочного металла сварного шва, например из аустенитного сплава.

9. Что такое наплавка карбидом хрома?

Как правило, карбиды хрома представляют собой сплавы на основе железа, которые содержат большое количество хрома (более 15 процентов) и углерода (более 3 процентов). Эти элементы образуют твердые карбиды, устойчивые к истиранию. Отложения часто образуют трещины примерно через каждые ½ дюйма, что помогает снять напряжение при сварке. Их низкий коэффициент трения также делает их желательными в тех случаях, когда требуется материал с хорошим скольжением.

Вообще говоря, сопротивление истиранию увеличивается по мере увеличения количества углерода и хрома, хотя углерод оказывает наибольшее влияние. Значения твердости составляют от 40 до 65 HRC. Они также могут содержать другие элементы, которые могут образовывать другие карбиды или бориды, повышающие износостойкость при высоких температурах. Эти сплавы ограничены двумя или тремя слоями.

10. Что такое сложные карбиды?

Сложные карбиды обычно связаны с отложениями карбида хрома, которые имеют добавки колумбия (ниобия), молибдена, вольфрама или ванадия. Эти элементы и углерод образуют свои собственные карбиды или объединяются с существующими карбидами хрома для повышения общей стойкости сплава к истиранию. Они могут иметь все эти элементы или только один или два. Они используются для работы в условиях сильного истирания и высоких температур.

11. Что такое карбиды в мартенсите?

Эти сплавы инструментальной стали содержат многочисленные плотно упакованные карбиды титана, ниобия или ванадия. Твердые сплавы в мартенсите являются отличным выбором для областей применения, требующих образования отложений без трещин с хорошими характеристиками износа. Наплавленные наплавки обычно обладают такими же износостойкими характеристиками, которые ожидаются от продуктов для твердосплавной наплавки из карбида хрома. Поскольку эти сплавы не трескаются, их, как правило, легче наносить повторно.

12. Что такое MIG Carbide?

В этом процессе, также известном как заливка карбида вольфрама, частицы карбида вольфрама подаются из бункера непосредственно в расплавленную сварочную ванну PS9. 8. Когда наплавленный валик остывает, образовавшийся наплавленный металл содержит большие объемы частиц карбида вольфрама, внедренных в матрицу из инструментальной стали твердостью от 55 до 60 единиц по шкале Роквелла. Эти чрезвычайно твердые и износостойкие частицы защищают отвалы бульдозеров и грейдеров, ковши драглайнов и погрузчиков, а также многие другие типы молотов от преждевременного износа во многих сложных и высокоабразивных условиях.

13. Что такое рисунок наплавки?

При работе в каменистой почве, руде или шлаке цель состоит в том, чтобы защитить металлическую поверхность от истирания, вызванного движением камней по ней. Это можно сделать, нанеся ряд гребней или сварных швов параллельно потоку материала, например, рельсы, которые предотвращают контакт каменистой почвы с поверхностью.

При работе в грязи или песке нанесите наплавленные валики твердого сплава на расстоянии от ¼ до 11/2 дюйма друг от друга и перпендикулярно или против потока абразивного материала. Принуждение материала к уплотнению между валиками сварного шва хорошо работает для мелкозернистых песков и почв. Нанесите точечный рисунок на участки, которые не подвергаются сильному истиранию, но подвержены износу, или на труднодоступные места сварки.

Точечный рисунок также используется на тонких основных металлах, когда деформация и деформация могут быть вызваны перегревом основного металла. Для работы в почве с небольшим содержанием глины цель состоит в том, чтобы использовать схему наплавки, которая захватывает почву на поверхности, образуя слой захваченной почвы, который защитит поверхность под ней. Лучше всего это сделать с помощью штриховки или вафельного рисунка. Эта схема также хорошо работает, когда есть комбинация мелкой и грубой почвы.

14. Указывают ли значения твердости на сопротивление истиранию?

Нет. Мартенситный сплав и сплав карбида хрома могут иметь одинаковую твердость, скажем, 58 HRC, и вести себя совершенно по-разному в одних и тех же абразивных условиях. Сплав карбида хрома обеспечивает лучшую стойкость к истиранию, чем мартенситный сплав. Металлургическая микроструктура является лучшим мерилом, но он не всегда доступен.

Единственная временная твердость может использоваться для прогнозирования износа, когда оцениваемые сплавы принадлежат к одному и тому же семейству. Например, в мартенситном семействе сплав с твердостью 55HRC будет иметь лучшую стойкость к истиранию, чем сплав с твердостью 35HRC. Это может быть, а может и не быть как в аустенитных, так и в карбидных семействах. Опять же, вы должны учитывать микроструктуру.

15. Если твердость ненадежна, то как измеряется износ?

Это зависит от типа изнашивания, но в случае абразивного износа — наиболее распространенного механизма износа — ASTM Intl. Испытание на сухое песчаное резиновое колесо G65 широко используется. Образец взвешивают до и после испытания, и результат обычно выражается в граммах потери веса или потери объема. Образец прижимают к вращающемуся резиновому колесу с известной силой в течение заданного числа оборотов. Особый тип песка, размер которого тщательно подобран, просачивается между образцом и резиновым колесом. Это имитирует чистое истирание, а цифры используются в качестве ориентира при выборе материала.

16. Какой тип газа используется при наплавке методом GMAW?

Низкое проникновение и разбавление являются основными задачами при наплавке, поэтому чистый аргон и смеси аргона с кислородом или углекислым газом обычно дают желаемый результат. Вы также можете использовать чистый CO2, но вы можете получить больше брызг, чем при использовании аргоновой смеси.

17. Что такое шаровой (глобулярный) перенос и почему он важен?

Сварочная проволока обеспечивает либо струйный перенос, либо шарообразный (шариковый) перенос расплавленного металла поперек сварочной дуги.

Аэрозольный перенос представляет собой дисперсию мелких капель расплавленного металла, характеризующуюся плавным переносом. Эти провода желательны для соединений, требующих хорошего проникновения.

Проволока для переноса шариков рассеивает более крупные капли или шарики расплавленного металла. Этот тип переноса способствует низкому проникновению и разбавлению, подходит для наплавки. Он имеет более шумную дугу, которая издает слышимый потрескивающий звук, и, как правило, имеет более высокий уровень разбрызгивания, чем проволока для распыления. Параметры сварки, такие как электрический вылет, газ, сила тока и напряжение, могут влиять на размер шара и его перемещение. Все безгазовые или дуговые проволоки имеют шаровидную или шаровидную передачу.

18. Нужно ли предварительно нагревать детали перед наплавкой?

Растрескивание в зоне термического влияния всегда является проблемой при сварке низколегированных и высокоуглеродистых сталей, деталей, подвергающихся высоким нагрузкам, и деталей сложной формы. В общем, все детали должны быть сварены как минимум при комнатной температуре; вам могут потребоваться более высокие температуры предварительного нагрева и промежуточного прохода в зависимости от химического состава основного металла и продукта для твердосплавного покрытия, который вы используете.

Высокоуглеродистые стали требуют предварительного нагрева. Например, сталь, изготовленная из 4130, обычно требует предварительного нагрева до 400 градусов по Фаренгейту. Сталь для рельсов обычно является высокоуглеродистой и требует минимального предварительного нагрева от 600 до 700 градусов по Фаренгейту.0005

Марганцевая сталь и некоторые нержавеющие стали не требуют предварительного нагрева, а температура сварки должна поддерживаться как можно ниже. На самом деле, вы должны стараться поддерживать температуру марганцевого основного металла ниже 500 градусов по Фаренгейту. Проконсультируйтесь с производителем по поводу наилучшего сочетания для предотвращения растрескивания и отслаивания.

19. Когда используется кобальтовый или никелевый сплав для твердосплавной наплавки?

Кобальтовые сплавы содержат много типов карбидов и хороши для сильного истирания при высоких температурах. Они также обладают хорошей коррозионной стойкостью для некоторых применений. Твердость наплавки составляет от 25 до 55 HRC. Доступны также упрочняющие сплавы. Сплавы на основе никеля могут содержать бориды хрома, устойчивые к истиранию. Они могут быть особенно хороши в агрессивных средах и при высоких температурах, когда истирание является проблемой.

20. Почему некоторые продукты для наплавки ограничены двумя или тремя слоями?

Карбид хрома и комплексные карбиды, как правило, ограничены в количестве слоев, которые могут быть нанесены. Хрупкая природа карбидов металлов приводит к растрескиванию, и по мере нанесения нескольких слоев напряжение продолжает расти, концентрируясь в корне трещин до тех пор, пока не произойдет разделение или растрескивание между основным металлом или буфером и наплавкой.

Если иное не указано изготовителем, и при соблюдении правильных процедур, мартенситные упрочняющие сплавы можно наносить в несколько слоев. Аустенитно-марганцевые наплавочные материалы можно наносить неограниченным количеством слоев, если изготовителем не указано иное. Если требуется больше слоев, используйте наплавляемый или буферный сплав.

21. Что такое наплавляемые и буферные сплавы?

Наплавочные и буферные сплавы по твердости и прочности аналогичны сплаву основного металла. Они применяются к сильно изношенным деталям, чтобы восстановить их размеры, когда после сварки необходимо использовать механическую обработку. Имея твердость от 30 до 45 HRC, они применяются в качестве буфера для последующих слоев более износостойкой наплавки. Если сплав для твердосплавного покрытия дает трещины, используйте прочный марганцевый продукт в качестве буфера, чтобы притупить и предотвратить проникновение трещин в основной металл.

Электрод или проволока из мягкой стали никогда не должны использоваться для наплавки или в качестве буферного слоя. Хотя продукты для сварки низкоуглеродистой стали отлично подходят для соединения и изготовления, они не обладают достаточной прочностью и твердостью для поддержки наплавки. Буферный слой из мягкой низкоуглеродистой стали разрушается под слоем твердого покрытия, в результате чего слой твердого покрытия отслаивается и выходит из строя.

22. Можно ли наплавлять чугун?

Да, но обязательно учитывайте температуры предварительного нагрева и промежуточного прохода. Никелевые и никель-железные изделия обычно подходят для восстановления чугуна. На них не влияет содержание углерода в основном металле, и они остаются пластичными. Возможно несколько слоев. Если требуется дополнительная защита от износа, продукты из карбида металла могут хорошо работать поверх никелевого или никель-железного нароста.

Эти часто задаваемые вопросы только начинают касаться наплавки. Производители и специалисты по наплавке могут внести свой вклад в более глубокое понимание наплавки и помочь вам выбрать продукты и процессы для вашего приложения.

Боб Миллер был инженером по материалам и приложениям в Postle Industries Inc., 5500 W. 164th St., Cleveland, OH 44142, 216-265-9000, postle.com.

Часто задаваемые вопросы о сварке наплавкой

Наплавка – экономичный инструмент, который сводит к минимуму износ и увеличивает срок службы.

Под редакцией Марка С. Кухара

Это первая статья в серии из двух частей.

Детали и оборудование всех отраслей промышленности подвержены разрушающему износу. Наплавка является экономически эффективным инструментом, который сводит к минимуму износ и увеличивает срок службы. На первый взгляд, наплавка может показаться запутанной и хлопотной. На самом деле это не так. Понимание некоторых основ наплавки может иметь большое значение для уверенности в выборе продукта для наплавки.

Компания Postle Industries, производитель продуктов для наплавки, предлагает ответы на часто задаваемые вопросы, которые могут помочь вам выбрать продукты для наплавки, наиболее подходящие для вашей области применения.

Что такое наплавка?
Металлические детали часто выходят из строя не по назначению не из-за того, что они ломаются, а из-за истирания, ударов, контакта металла с металлом или какого-либо другого вида износа, что приводит к потере их размеров и функциональности. Наплавка, также известная как наплавка твердым сплавом, представляет собой нанесение наплавленного или износостойкого металла сварного шва на поверхность детали с помощью сварки для продления срока службы детали. Наплавленный металл может наноситься сплошной поверхностью или в виде узора, такого как вафельный узор, елочка, точечный узор и т. д.

Наплавка приобретает все большее значение во многих отраслях промышленности для защиты оборудования, подверженного износу и истиранию. Postle Industries производит продукцию, используемую в горнодобывающей промышленности, дноуглубительных работах, переработке, сельском хозяйстве, железных дорогах, землеройных и строительных работах, цементе, лесозаготовках, производстве электроэнергии, бурении нефтяных и газовых скважин, а также в производстве стали и ковке. Продление срока службы изнашиваемых деталей сэкономит тысячи долларов и повысит производительность. Наплавку можно использовать для восстановления деталей, которые уже подвергались износу и утратили свой срок службы, или использовать при производстве новых деталей для увеличения срока их службы перед их вводом в эксплуатацию.

Существует три основных типа наплавки:

• Наращивание или восстановление.
• Наплавка или наплавка.
• Комбинация наращивания и наложения.

Какие основные металлы можно наплавлять?
Углеродистые и низколегированные стали с содержанием углерода менее 1% могут подвергаться наплавке. Среднеуглеродистые и низколегированные стали очень распространены, поскольку они обеспечивают более высокую прочность, чем мягкие стали, и лучшую стойкость к истиранию. Высокоуглеродистые сплавы могут потребовать специального буферного слоя.

Наплавке подлежат следующие основные металлы:

• Нержавеющая сталь.
• Стали марганцевые.
• Углеродистые и легированные стали.
• Чугун.
• Сплавы на основе никеля.
• Сплавы на основе меди.

Углеродистые и низколегированные стали обладают сильными магнитными свойствами, и их легко отличить от немагнитной аустенитной марганцовистой стали. Существует много низколегированных и высокоуглеродистых сталей, которые используются для изготовления оборудования и запасных частей, особенно для оборудования, требующего повышенной прочности и стойкости к истиранию. Их нелегко отличить, но их следует идентифицировать, чтобы определить правильную температуру предварительного и последующего нагрева. По мере увеличения содержания сплава потребность в предварительном и последующем нагреве становится все более важной.

Например, сталь, изготовленная из 4130, обычно требует предварительного нагрева до 400°F (200°C). Сталь, используемая для рельсов, обычно имеет более высокое содержание углерода и требует минимального предварительного нагрева от 600°F до 700°F (от 315°C до 370°C). Марганцевая сталь не требует предварительного нагрева. На самом деле необходимо предпринять шаги, чтобы температура основного металла не превышала 500°F (260°C).

Какие сварочные процессы наиболее популярны для нанесения твердосплавного покрытия?
В порядке популярности используются следующие процессы сварки:

• Дуговая сварка флюсовой проволокой (FCAW) с наплавкой открытой дугой или в среде защитного газа.
• Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) проволокой в ​​защитных газах.
• Дуговая сварка защищенным металлом (SMAW).
• Дуговая сварка под флюсом (SAW).
• Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW).
• Газокислородная сварка (OFW) или кислородно-ацетиленовая сварка.
• Плазменная дуговая сварка, лазерная сварка, термическое напыление,
• , а также напыление и плавление.

На рынке представлен широкий выбор оборудования и источников питания. Текущая тенденция заключается в использовании полуавтоматических и автоматических процессов сварки с использованием FCAW и GMAW, которые примерно одинаковы по популярности. GMAW, использующая сплошную проволоку или сварочную проволоку с металлическим сердечником, должна использоваться с газовой защитой, тогда как FCAW использует сварочные проволоки, которые используются с открытой дугой или без газа, а также с газовой защитой. Дуговая сварка защитным металлом электродами с флюсовым покрытием по-прежнему очень популярна, особенно для наплавки в полевых условиях — оборудование недорогое и портативное. Факторы, которые следует учитывать при выборе подходящего процесса сварки:

• Наличие сварочного оборудования, включая размер источника питания.
• Сварка штучным электродом или полуавтоматической проволокой.
• Наличие расходных материалов для наплавки.
• Размер сварочного материала.
• Проволока в защитном газе, проволока для открытой дуги или проволока под флюсом.
• Доступен навык оператора.
• Место сварки – в помещении или на открытом воздухе.
• Размер, форма и площадь детали, подлежащей наплавке.
• Толщина отложений.
• Скорость осаждения.
• Положение сварки – можно ли перемещать деталь для сварки в горизонтальном положении.
• Требования к механической обработке, если таковые имеются.
• Желаемая отделка (качество под дугой).
• Подготовка компонентов для ранее наплавленных деталей.
• Предварительный нагрев и обработка после сварки (отпуск/медленное охлаждение/воздушное охлаждение).

При таком большом количестве сварочных процессов, какие из них наиболее экономичны?
Многие факторы влияют на экономику наплавки, но основным фактором является скорость наплавки. В таблице 1 показана расчетная скорость осаждения для каждого процесса.

Износ — такой всеобъемлющий термин. Можно ли разбить его на более управляемые категории?
Да. Существует множество различных категорий износа — их слишком много, чтобы охватить в одной статье, — но наиболее типичными видами износа являются следующие (проценты являются оценкой общего износа):

• Истирание, от 40 до 50%.
• Воздействие, 20%.
• Металлик (металл к металлу), 15%.
• Тепло, 5%.
• Коррозия, 5%.
• Прочее, 5%.

Резьбовое соединение с твердосплавным покрытием Duraband NC

Большинство изнашиваемых деталей выходят из строя не из-за одного вида износа, такого как удар, а из-за комбинации видов износа, таких как истирание и удар. Например, зубья горного ковша обычно подвергаются истиранию и ударам, и в зависимости от того, какой тип материала добывается (мягкая или твердая порода), одна мода может преобладать над другой. Это будет определять используемый продукт для сварки твердосплавным покрытием.

Определение режима износа или понимание окружающей среды, которой подвергается деталь, имеет решающее значение для выбора сплава для твердосплавного покрытия, который лучше всего подходит для конкретного применения. Выбор продуктов для твердосплавного покрытия может быть сложным и может потребовать испытаний и испытаний.

Наиболее распространенные виды износа:

1. Абразивный износ возникает, когда такие материалы, как зерно, почва или песок, уголь или минералы, скользят по металлической поверхности. Абразивный износ можно разделить на истирание при выдалбливании, истирание при шлифовании с высоким напряжением или истирание с царапанием при низком напряжении.
2. Ударный износ возникает, когда объект ударяется о другой объект, например, деталь дробилки или колесо железнодорожного вагона, катящееся по марганцевому переезду, что приводит к отслаиванию или отслаиванию материала.
3. Износ металла по металлу или адгезионный износ — это происходит, когда две металлические поверхности скользят друг относительно друга под давлением, создавая условия микросварки из-за теплоты трения. Как правило, встречается в условиях отсутствия смазки или в сухих условиях

Молотки с твердосплавным покрытием Postalloy 2834-MCO для предотвращения износа.

Существует ли удобный способ классификации множества доступных сплавов для твердосплавного покрытия при выборе сплава для твердосплавного покрытия?

Да. Сплавы на основе железа можно разделить на четыре основные категории:

Мартенситные – сюда входят все закаливаемые стали с твердостью по Роквеллу от 20 до 65 HRC. К проволочным изделиям относятся Postalloy 2892-MCG, 2898-MCG и Super Edge. К электродам относятся Postalloy 21 и 27. Эта группа, как и инструментальная сталь, затвердевает при охлаждении. Они хороши для износа металла по металлу и абразивного износа. Они также могут выдерживать большие нагрузки. Сплавы ниже 45 HRC обычно используются для наплавки перед наплавкой или для восстановления размеров, а после сварки деталь должна подвергаться механической обработке. Мартенситные сплавы с более высокой твердостью выше 50 HRC используются для сопротивления истиранию.

Аустенитные. Аустенитные сплавы включают упрочняемые марганцевые стали и нержавеющие стали, такие как проволока Postalloy 2850-FCO и Frogtuff-FCO или электроды Postally 205 и 207. Эта группа, как правило, мягкая при сварке и затвердевает только после многократной обработки металла шва под воздействием ударов. Они обладают хорошими ударными характеристиками и умеренной стойкостью к истиранию. Аустенитная марганцевая сталь обычно встречается вокруг дробилок, крестовин и крестовин железнодорожных путей, а также зубьев лопат.

Карбид металла и мягкая аустенитная матрица. Эти сплавы содержат большое количество карбидов металлов в более мягкой матрице и подходят для применения в условиях сильного абразивного износа. Сплавы, которые содержат большое количество хрома и углерода, известны как семейство карбида хрома и ближе к чугуну или белому чугуну. Иногда они содержат дополнительные количества ниобия, ванадия и других элементов. Их твердость варьируется от 40 HRC до 65 HRC. Сплавы, содержащие большое количество вольфрама и углерода, относятся к семейству карбидов вольфрама. Некоторые из них содержат небольшое количество бора, который образует бориды и подходит для применения в условиях сильного истирания. Продукция включает проволоку Postalloy 2832-MCO, 2834-MCO, 2836-MCO и электроды Postally 214, 215HD или 218HD.

Карбид металла в твердой мартенситной матрице. Мартенситная матрица по существу представляет собой инструментальную сталь с твердостью в диапазоне от 45 HRC до 60 HRC. Эти сплавы содержат добавки ниобия, ванадия, молибдена или титана. При надлежащих процедурах их обычно можно наносить без трещин вследствие напряжения. Продукты включают Postalloy 2826NC-MCG и 2828NCTi-FCO.

Многие наплавочные сплавы трескаются. Это нормально?
Зависит от наплавочного сплава. Многие сплавы карбида хрома, такие как Postalloy 2834-MCO, дают трещины при охлаждении до умеренных температур; это нормально. Другие, такие как аустенитные и мартенситные группы, не трескаются при использовании с надлежащими процедурами сварки.

Что такое взлом чеков?
Рельефное растрескивание или растрескивание, как его иногда называют, встречается в семействах карбида хрома и может быть идентифицировано как трещины, перпендикулярные длине валика. Обычно они встречаются от 3/8 дюйма. (8 мм) до 2 дюймов. (50 мм) друг от друга и являются результатом высоких напряжений, вызванных сокращением металла шва при его охлаждении.

Трещины распространяются по толщине наплавленного валика и останавливаются у основного металла, если он не является хрупким. В случаях, когда основной металл твердый или хрупкий, следует выбрать буферный слой из более мягкого и прочного металла сварного шва. Семейство аустенитных сплавов является хорошим выбором для буферных отложений.

Трещины напряжения в карбиде хрома.

Что такое наплавка карбидом хрома?
Как правило, это сплавы на основе железа, которые содержат большое количество хрома (более 15%) и углерода (более 3%). Эти элементы образуют твердые карбиды (карбиды хрома), устойчивые к истиранию. Отложения часто трескаются примерно через каждые ½ дюйма, что помогает снять напряжение при сварке. Их низкий коэффициент трения также делает их желательными в тех случаях, когда требуется материал с хорошим скольжением.

Изделия из проволоки включают Postalloy 2820-MCO, 2832-MCO и 2834-MCO. Электроды включают Postally 214 и 215HD.

Стойкость к истиранию увеличивается по мере увеличения количества углерода и хрома, хотя наибольшее влияние оказывает углерод. Значения твердости варьируются от 40 HRC до 65 HRC. Они также могут содержать другие элементы, которые могут образовывать другие карбиды или бориды, повышающие износостойкость при высоких температурах. Эти сплавы ограничены двумя или тремя слоями.

Что такое сложные карбиды?
Сложные карбиды обычно связаны с отложениями карбида хрома, которые имеют добавки колумбия (ниобия), молибдена, вольфрама или ванадия. Добавление этих элементов и углерода образует их собственные карбиды и/или соединяется с существующими карбидами хрома для повышения общей стойкости сплава к истиранию. Они могут иметь все эти элементы или только один или два. Они используются в условиях сильного истирания или высоких температур.

Зуб погрузчика. Иллюстрация карбида вольфрама MIG. Молоток зерновой мельницы.

Что такое карбиды в мартенсите?
Это сплавы типа инструментальной стали с многочисленными плотно упакованными карбидами титана, ниобия, ванадия или других элементов. Твердые сплавы в мартенсите являются отличным выбором для областей применения, требующих образования отложений без трещин с хорошими характеристиками износа. Наплавленные наплавки обычно обладают такими же характеристиками износостойкости, которые ожидаются от продуктов для твердосплавного покрытия из карбида хрома.