Електрошлакове наплавлення

Електрошлакове наплавлення (ЕШН) - різновид електрошлакового процесу; технологія, заснована на нанесенні розплавленого металу на робочу поверхню виробу, при якій оплавлення основного і розплавлення присадкового металів відбувається за рахунок тепла, що виділяється в шлаковій ванні при протіканні через неї електричного струму. Ванна рідкого шлаку, маючи меншу, ніж в розплавленого металу, щільність, постійно знаходиться над поверхнею металевого розплаву, захищаючи його від дії повітря. Краплі присадкового металу, проходячи через шлак, піддаються металургійній обробці і очищаються від шкідливих домішок. Напрям конвекції шлаку залежить від діаметру електроду: при наплавленні тонким електродом переважає вимушена електромагнітна конвекція, шлак опускається з електроду і піднімається по краях шлакової ванни, при використанні товстого електроду переважає вільна теплова конвекція, шлак опускається по краях шлакової ванни і піднімається поблизу електроду.

Розрізняють наплавлення з примусовим (ЕШН у водоохолоджуваних кристалізаторах і формуючих пристроях) і вільним (ЕШН стрічками) формуванням наплавленого шару. Суть ЕШН з примусовим формуванням наплавленого шару полягає в наступному. У шлакову ванну, що знаходиться в порожнині, між поверхнею, що наплавляється, і водоохолоджуваним кристалізатором, подається електродний присадковий матеріал. Струм, протікаючи між електродом і наплавленим металом через рідкий шлак, розігріває його до високої температури, достатньої для розплавлення присадкового матеріалу (від 1650 до більш, ніж 2000 ^оС), що подається, і оплавлення поверхні виробу. Розплавлений метал опускається на дно шлакової ванни і, кристалізуючись, утворює наплавлений шар.

Як присадний матеріал використовуються один або декілька електродів з суцільних або порошкових дротів, стрічки, пластинчасті електроди великого перетину. При використанні неплавких (графітових, вольфрамових) електродів можливе вживання електронейтральних некомпактних присадних матеріалів: дробу, рідкого металу.

При ЕШН композитних покриттів в шлакову ванну засипають зверху гранульований твердий сплав, температура плавлення якого вища за температуру плавлення металу-зв’язки. Твердість і зносостійкість забезпечується частками твердого сплаву, а метал-в'язка тримає їх на поверхні деталі.

Переваги ЕШН:

- висока стійкість процесу і нечутливість до короткочасних змін струму і його переривання;

- висока продуктивність (до 150 кг наплавленого металу в годину);

- економічність процесу (на наплавлення рівної кількості електродного металу електроенергії витрачається на 15…20 % менше, ніж при дуговому наплавленні);

- рафінування (очищення) металу від шкідливих домішок і високий захист ванни рідкого металу від повітря;

- можливість формування за один прохід наплавленого шару практично будь-якої товщини (від декількох міліметрів до десятків сантиметрів);

- можливість забезпечення малої величини проплавлення основного металу.

До недоліків слід віднести:

- недопустимість переривання процесу до закінчення наплавлення;

- необхідність виготовлення технологічного оснащення, що формує шар;

- грубозернисту структуру металу шва і зони термічного впливу.

Найбільшого поширення ЕШН набула при наплавленні на вироби шарів металу великої товщини (валки прокатних станів, заготовки для біметалічного прокату і т. д.) при якій якнайповніше реалізуються всі переваги ЕШН. Цей спосіб використовується для нанесення зносостійких і інших покриттів з особливими властивостями на поверхні деталей машин металургійного, нафтохімічного, гірничого і будівельного устаткування.

запитання для самоконтролю

1 Що таке наплавлення? Суть процесу. Його технологічні особливості.

2 В чому полягає основна різниця між процесами зварювання та наплавлення?

3 Яким чином можна регулювати глибину проплавлення основного металу?

4 В чому полягає підготовка матеріалів та заготовок до наплавлення?

5 Опишіть класифікацію наплавочних матеріалів МІЗ. Яка ознака покладена в основу цієї класифікації? Охарактеризуйте основні типи наплавочних металів.

6 Класифікація методів електродугового наплавлення.

7 Ручне дугове наплавлення. Суть та особливості застосування.

8 Яким чином можна зменшити деформацію виробів при наплавлення?

9 Опишіть основні технологічні прийоми, які використовуються при наплавленні штампів та ріжучого інструменту.

10 Приведіть схему наплавлення плоских поверхонь зернистими сумішами вугільним електродом.

11 Суть і схема електродугового наплавлення під шаром флюсу.

12 Які функції виконує флюс під час наплавлення?

13 Види флюсів та їх технологічні особливості.

14 Основні технологічні параметри електродугового наплавлення під шаром флюсу.

15 Переваги та недоліки електродугового наплавлення під шаром флюсу.

16 Суть процесу електродугового наплавлення в середовищі захисних газів.

17 Які гази використовуються при наплавленні в середовищі захисних газів?

18 Приведіть схему наплавлення в середовищі диоксиду вуглецю.

19 Основні технологічні параметри наплавлення в середовищі захисних газів.

20 Які хімічні процеси відбуваються при наплавленні в середовищі диоксиду вуглецю?

21 Суть процесу аргонодугового наплавлення.

22 Технологія наплавлення відкритою дугою самозахисним дротом.

23 Схема вібродугового наплавлення. Переваги та недоліки цього процесу. Області застосування.

24 Вплив геометричної орієнтації електроду відносно оброблюваної поверхні при вібродуговому наплавленні на якість наплавлення.

25 Суть процесу плазмового наплавлення. Переваги та недоліки. Області застосування цього виду наплавлення.

26 Що таке плазма? За допомогою якого приладу вона утворюється?

27 Суть газополуменевого наплавлення. Області застосування. Переваги та недоліки процесу.

28 Які матеріали використовуються при газополуменевому наплавленні?

29 Опишіть основні техніки газополуменевого наплавлення.

30 Суть індукційного наплавлення. Переваги та недоліки процесу.

31 Опишіть основні способи індукційного наплавлення.

32 Електрошлакове наплавлення. Суть процесу. Області використання. Переваги та недоліки.

Перелік використаних та рекомендованих джерел

1 Воловик Е. Л. Справочник по восстановлению деталей. – М.: Колос, 1981. – 351 с.

2 Восстановление деталей машин: Справочник / Под ред. В.П.Иванова. – М.: Машиностроение, 2003. – 672 с.

3 Кузнецов В.Д., Пашечко В.М. Фізико-хімічні основи модифікування структури та легування поверхні: Навчальний посібник. – К.: НМЦ ВО, 2000. – 160 с.

4 Кузнецов В.Д., Пашечко В.М. Фізико-хімічні основи створення покриттів: Навчальний посібник. – К.: НМЦ ВО, 1999. – 176 с.

5 Молодык Н. В., Зенкин А. Р. Восстановление деталей машин. – Справочник. - М.: Машиностроение, 1989, 480 с.

6 Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. – М.: Машиностроение, 1987 – 328 с.

7 Собелев Н.И., Титунин Б.А. Пластинирование деталей машин. – Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987 – 224 с.

8 Харламов Ю.А., Будагьянц Н.А. Основы технологии восстановления и упрочнения деталей машин: Учебное пособие в 2 томах. – Луганск: Издательство Восточно-украинского национального университета им. В.Даля, 2003 – 496 с.

9 Хасуй А., Моричаки О. – Наплавка и напыление. – М.: Машиностроение, 1985 - 240 с.

10 Хмимко-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник. Боресенок Г.В., Васильев Л.А., Ворошнин и др. М.: Металлургия, 1981 – 424 с.

11 Чернець А., Пашечко М., Невчас А. Дослідження та розрахунок трибосистем ковзання, методи підвищення довговічності і зносостійкості. Т.1. Методи прогнозування та підвищення зносостійкості триботехнічних систем ковзання. В 3-х томах. – Дрогобич: Коло, 2001. – 492 с.

12 Чернець А., Пашечко М., Невчас А. Дослідження та розрахунок трибосистем ковзання, методи підвищення довговічності і зносостійкості. Т.2. Поверхневе зміцнення конструкційних матеріалів трибосистем ковзання. В 3-х томах. – Дрогобич: Коло, 2001. – 511 с.

13 Чернець А., Невчас А., Скварок Ю. Дослідження і підвищення зносостійкості матеріалів та оцінка довговічності і надійності трибологічних систем. – Дрогобич; Люблін, 2000. – 321 с.

14 Ющенко К.А., Борисов Ю.С., Кузнєцов В.Д. і інші. Інженерія поверхні. – К.: «Наукова думка», 2007 – 558 с.