Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Наплавка металла — это нанесение одного или нескольких слоёв присадочного материала на поверхность детали с целью восстановления её геометрии или придания поверхности новых физико-механических свойств. Технология применяется в машиностроении, металлургии, горнодобывающей промышленности и энергетике — везде, где требуется продлить ресурс изношенных деталей без их полной замены.
Наплавка и сварка основаны на одних физических принципах — источник тепла расплавляет присадочный и основной металл, образуя прочное металлургическое соединение. Ключевое отличие состоит в цели: при сварке создаётся неразъёмное соединение двух деталей, при наплавке — формируется функциональный слой на поверхности одной детали.
При наплавке принципиально важна минимальная доля основного металла в наплавленном слое. Чем меньше перемешивание, тем точнее удаётся воспроизвести заданный химический состав и свойства покрытия. При ручной дуговой наплавке доля основного металла в первом слое достигает 25–50%; применение неплавящегося электрода (TIG-процесс) позволяет снизить этот показатель до 20%, а плазменная и лазерная наплавка порошком — до 3–5%.
Два функциональных направления наплавки: восстановительная — возвращает детали исходные размеры (шейки валов, зубья шестерён, посадочные поверхности); упрочняющая — наносит слой с повышенной твёрдостью, износостойкостью или коррозионной стойкостью, превосходящий по свойствам основной металл.
Наиболее универсальный способ. Детали могут иметь любую конфигурацию, работа выполняется в любом пространственном положении. Для наплавки применяют специальные наплавочные электроды по ГОСТ 10051-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами. Типы» (действующий, с поправкой от 25.09.2024), а также электроды для сварки высоколегированных сталей по ГОСТ 10052-75.
Производительность ручной наплавки — 0,8–2,5 кг/ч наплавленного металла. Доля основного металла в первом слое достигает 25–50%. Способ рекомендован для единичных и мелкосерийных ремонтных работ, сложных поверхностей и труднодоступных мест.
Один из наиболее производительных промышленных способов. Дуга горит под защитным слоем флюса, что исключает разбрызгивание и обеспечивает стабильное качество наплавленного слоя. Применяют наплавочную проволоку по ГОСТ 10543-98 (действующий; марки Нп-30, Нп-50, Нп-65, Нп-30ХГСА и другие) или наплавочную ленту шириной 25–100 мм.
Производительность при наплавке одиночной проволокой составляет 2–15 кг/ч, при наплавке ленточным электродом — до 30 кг/ч. Доля основного металла в первом слое при ленточном электроде снижается до 10–15%. Способ применяется для крупных цилиндрических деталей: прокатных валков, роторов турбин, коленчатых валов, валов насосов.
Наплавка в среде углекислого газа (CO₂) или смесях Ar+CO₂ с подачей сплошной или порошковой проволоки. Производительность — 2–8 кг/ч. Способ обеспечивает хорошее формирование валика, доступность оборудования и возможность работы в полевых условиях. Для восстановления геометрии деталей применяют наплавочные проволоки по ГОСТ 10543-98; для получения специальных свойств — порошковые проволоки по ГОСТ 26101-84 «Проволока порошковая наплавочная. Технические условия» (действующий).
Источник тепла — плазменная дуга или плазменная струя. Присадочный материал подаётся в виде порошка или проволоки. Технология позволяет получить минимальную долю основного металла — 3–10% уже в первом слое, что принципиально важно при нанесении дорогостоящих коррозионно-стойких или жаростойких покрытий. Производительность плазменной наплавки с подачей порошка — 1–6 кг/ч. Используют порошки по ГОСТ 21448-75 «Порошки из сплавов для наплавки. Технические условия» (действующий; марки на основе никеля ПГ-СР2, ПГ-СР3, ПГ-СР4; на основе железа ПГ-С1, ПГ-УС25, ПГ-АН1).
Высококонцентрированный лазерный луч расплавляет присадочный порошок или проволоку непосредственно в зоне обработки. Доля основного металла — менее 5%, зона термического влияния минимальна, деформации детали практически отсутствуют. Производительность — до 2 кг/ч при толщине наплавленного слоя 0,2–3 мм. Применяется для прецизионных деталей, восстановления режущего инструмента, лопаток турбин.
Источник нагрева — шлаковая ванна, разогреваемая электрическим током; дуга в установившемся процессе отсутствует. Способ позволяет формировать наплавленный слой в жидком состоянии с помощью водоохлаждаемых кристаллизаторов. При использовании ленточного электрода сечением 0,5×60 мм достигается производительность до 30 кг/ч, доля основного металла в наплавленном слое составляет 6–10%. При наплавке мощными установками с крупными электродами производительность достигает 150 кг/ч и более. Высокая погонная энергия вызывает рост зерна в зоне термического влияния, что является основным недостатком метода.
Стержень электрода изготавливают из наплавочной проволоки диаметром 3,2–8 мм или методом литья. В маркировке наплавочных электродов присутствует буква Н. Для наплавки слоя низколегированной стали применяют электроды марок ОЗН-300У, ОЗН-350У, ОЗН-400У. Для упрочнения зубьев ковшей экскаваторов, бил мельниц, щёк дробилок применяют электроды Т-590, Т-620, обеспечивающие твёрдость наплавленного слоя HRC 56–62 без дополнительной термообработки. Для уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры — электроды ЦН-6Л, ЦН-12М.
Сплошная наплавочная проволока по ГОСТ 10543-98 (действующий) выпускается в широком диапазоне марок: Нп-30, Нп-40, Нп-50, Нп-65, Нп-80 — для восстановительной наплавки деталей со средними нагрузками; Нп-30ХГСА, Нп-30Х5, Нп-30Х10Г10Т — для износостойких покрытий. Стандарт содержит рекомендуемое приложение с твёрдостью наплавленного металла и областью применения каждой марки. Порошковые проволоки по ГОСТ 26101-84 (действующий) маркируются префиксом ПП-Нп и применяются для деталей в условиях абразивного изнашивания (например, марки ПП-Нп-200Х12М, ПП-Нп-200Х12ВФ).
Порошки для плазменной, газопорошковой и индукционной наплавки выпускают по ГОСТ 21448-75 (действующий). По гранулометрическому составу они делятся на четыре класса: К (крупный), С (средний), М (мелкий), ОМ (очень мелкий). Для газопорошковой наплавки применяют класс ОМ, для плазменной — класс М, для индукционной — классы К и С. Прутки для дуговой наплавки неплавящимся электродом — по ГОСТ 21449-75 (марки Пр-С1, Пр-С2, Пр-В3К — стеллитоподобные сплавы и сормайты).
Перед наплавкой поверхность детали очищают от ржавчины, окалины, масла и влаги. Изношенные участки с задирами, трещинами или значительной неравномерностью износа предварительно вырубают или шлифуют до здорового металла. При наличии трещин зону дефекта засверливают по краям, трещину разделывают V-образно и зачищают до металлического блеска.
Подогрев обязателен при наплавке деталей из сталей с содержанием углерода выше 0,4%, легированных сталей, чугуна, а также при толщине стенки свыше 20 мм. Температура подогрева зависит от марки стали и способа наплавки: для среднеуглеродистых сталей — 150–300°C, для высоколегированных инструментальных — до 400–600°C. Контроль температуры — термокарандашами, термокрасками или контактным термометром.
Наплавку ведут параллельными валиками с перекрытием 30–50% ширины предыдущего валика. При многослойной наплавке каждый предыдущий слой очищают от шлака и брызг перед нанесением следующего. Участки с порами или трещинами вырубают и заваривают заново. Для снижения деформаций крупных деталей применяют симметричную схему наплавки или наплавку в обратноступенчатом порядке. Постоянный состав наплавленного металла устанавливается начиная с третьего слоя.
Отжиг или отпуск после наплавки снимает остаточные напряжения и стабилизирует структуру. Режим термообработки определяется маркой наплавочного материала и требованиями к конечной твёрдости детали. Ряд наплавочных электродов (например, Т-540, ЦН-4, ЦН-1 для уплотнительных поверхностей) требуют термообработки для достижения рабочей твёрдости HRC 35–40. Электроды Т-590, Т-620 дают твёрдость HRC 56–62 непосредственно после наплавки без дополнительной термообработки.
Контроль выполняется в соответствии с требованиями нормативной документации на конкретный вид изделия. Основные методы:
Для трубопроводной арматуры требования к наплавке, наплавочным материалам и методам контроля наплавленных поверхностей устанавливает ГОСТ 33258-2015 «Арматура трубопроводная. Наплавка и контроль качества наплавленных поверхностей. Технические требования» (действующий).
Наплавка металла — эффективный инструмент продления ресурса деталей и придания их поверхностям специальных свойств. Выбор способа наплавки определяется требуемой производительностью, допустимой долей основного металла, геометрией детали и заданными характеристиками покрытия. Для серийного производства предпочтительны механизированные способы — наплавка под флюсом проволокой или лентой. Для единичных ремонтных работ — ручная дуговая наплавка покрытыми электродами по ГОСТ 10051-75. Минимальное перемешивание с основным металлом обеспечивают плазменная и лазерная технологии. Корректный выбор наплавочных материалов в соответствии с действующими ГОСТ, соблюдение режимов предварительного подогрева и полноценный контроль качества по ГОСТ Р 55724-2013 и ГОСТ 18442-80 — необходимые условия надёжной и долговечной наплавки.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.