SU1761402A1 - Способ плазменной наплавки - Google Patents

Abstract

Использование: во всех отрасл х народного хоз йства дл  выполнени  коррозион- но- и износостойкой наплавки. Сущность изобретени : наплавку производ т неплав щимс  электродом с синхронными поперечными колебани ми основной сжатой дуги и токоведущей присадочной проволоки . Используют также дополнительную сжатую дугу, центр катодного п тна которой размещают на рассто нии от 2,6 до 3,4 среднего арифметического значени  диаметров столбов двух сжатых дуг от центра катодного п тна основной сжатой дуги в направлении наплавки. Мощность дополнительной сжатой дуги должна составл ть от 1,3 до 1,8 мощностей основной сжатой дуги 2 табл., 1 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к области сварочного производства, в частности, к наплавке изделий коррозионностойкими и износостойкими материалами.

В насто щее врем  коррозионностой- ка  и износостойка  наплавка находит широкое применение в различных отрасл х народного хоз йства.

Известен процесс плазменной наплавки с использованием присадочной проволоки , при котором дл  улучшени  качества наплавленного валика присадочную проволоку подогревают от независимого источника переменного тока. Подогрев проволоки осуществл ют пропусканием тока высокой частоты в пределах от 400 до 1000 Гц. Однако недостаток этого способа заключаетс  в сложности реализации и ограничении производительности (не более 10 кг/ч).

Наиболее близок к за вл емому способ плазменной наплавки неплав щимс  электродом в среде защитного газа, при котором осуществл ют поперечные колебани  сжатой дуги, а в зону дуги в процессе наплавки подают присадочную проволоку, колеблющуюс  синхронно с колебани ми дуги, причем дл  дополнительного подогрева присадочной проволоки через нее пропускают часть тока сжатой дуги. Недостаток этого способа наплавки в том, что при увеличении производительности наплавки выше 5 кг/ч необходимо увеличивать общий ток дуги, а следовательно, возрастает нагрузка на катод плазменной горелки, кроме того, увеличиваетс  глубина проплавлени  основного металла, в св зи с тем, что расплавление проволоки и основного металла осуществл етс  одной дугой.

Целью предложенного способа  вл етс  повышение производительности процесса плазменной наплавки и улучшени  качества наплавл емого сло  путем регулиVI

О

Ј О

го

ровани  тепловложени  в основной и присадочный материалы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе плазменной наплавки неплав щимс  электродом в среде защитного газа, при котором осуществл ют поперечные колебани  дуги, а в зону дуги в процессе наплавки подают присадочную проволоку, колеблющуюс  синхронно с колебани ми дуги, причем дл  дополнительного подогрева присадочной проволоки через нее пропускают часть тока сжатой дуги , процесс ведут с использованием дополнительной сжатой дуги, центр катодного п тна которой размещают на рассто нии от 2,0 до 3,2 среднего арифметического значени  диаметров столбов основной и дополнительной сжатых дуг от центра катодного п тна основной плазменной дуги в направлении наплавки, причем ее мощность должна составл ть от 1,3 до 1,8 мощности основной плазменной дуги.

Сопоставимый анализ за вл емого решени  с прототипом показывает, что при неизменном общем тепловложении в зону обрабатываемой поверхности при размещении в указанном диапазоне центров катодных п тен основной и дополнительной дуг и увеличива  мощность дополнительной дуги от 1,3 до 1,8 мощности основной дуги удаетс  обеспечивать перераспределение тепловложени  в различные зоны обрабатываемой поверхности, тем самым добиватьс  хорошего качества наплавки при высокой производительности процесса . Это объ сн етс  тем, что при заданном рассто нии между центрами катодных п тен двух дуг, уменьшение мощности допол- нительной дуги ниже 1,3 мощности основной дуги, приводит к тому, что дополнительна  дуга сильно отклон етс  к основной , тем самым увеличива  тепловложени  в присадочный металл. При увеличении мощности дополнительной дуги выше 1,8 мощности основной дуги, основна  дуга смещаетс  в зону расплавленного основного металла, что приводит к увеличению тепловой энергии, вводимой в основной металл. Как уже отмечалось выше подобное  вление электромагнитного взаимодействи  дуг наблюдаетс  лишь при определенном рассто нии между центрами катодных п тен двух дуг, которое составл ет от 2.0 до 3,2 среднего арифметического значени  диаметров столбов основной и дополнительной дуги и определ етс  по формуле

+ d

Зст.ср

ст.доп

где dci.cp - средний диаметр столба двух дуг; dcr.ocH - диаметр столба основной сжатой дуги;

dc-г.доп диаметр столба дополнительной сжатой дуги.

При увеличении рассто ни  между центрами катодных п тен двух дуг выше 3,2 dcT.Aon происходит уменьшение силы электромагнитного взаимодействи  между угла0 ми и это сильно ухудшает регулирование тепловложени  в основной и присадочный материалы. Увеличение этого рассто ни  приводит к удлинению сварочной ванны, увеличению энергии на ее поддержание в

5 расплавленном состо нии и тем самым уменьшает производительность процесса. Уменьшение указанного рассто ни  ниже 2,0 dcT.cp приводит к сильному электромагнитному взаимодействию плазменных дуг и

0 как следствие этого к их совместному горению в общем столбе, что ухудшает регулирование тепловложени  в различные зоны обрабатываемой поверхности.

Предложенный способ плазменной на5 плавки с использованием электромагнитного взаимодействи  двух сжатых дуг, позвол ет, не измен   общей мощности дуг оперативно перераспредел ть ее на расплавление основного металла или приса0 дочной проволоки, что в свою очередь дает возможность в широких пределах варьировать производительность наплавки по ширине и высоте наплавленного валика, при этом обеспечива  минимальное проплавле5 ние основного металла, а, следовательно поддержива  высокое качество наплавлен ного валика. Особенно эффективен спосоС при необходимости получени  наплавл емых участков с различными теплофизиче0 скими свойствами.

На чертеже представлена схема осуществлени  способа.

Способ осуществл етс  следующим об разом.

5Первую основную дугу 1 возбуждают

между электродом 2 и изделием 3. Вторук дополнительную дугу 4 возбуждают межд электродом 5 и изделием на рассто нии о , 2 до 3,2 dcT.cp. После возбуждени  двух ду;

0 включают подачу проволоки 6 и скорость V сварки. Ток первой и второй дуги устанавли вают таким образом, чтобы отношение мощ ности дополнительной дуги к мощности основной дуги было в пределах от 1,3 до 1,

5 в зависимости от производительности про цесса по ширине и по высоте наплавленногс валика, а также в зависимости от составе основного и присадочного материалов.

Токи основной и дополнительной дуги выбранные таким образом, чтобы отноше

ние мощностей двух дуг было в указанных пределах, дают возможность за счет электромагнитного взаимодействи  дуг регулировать тепловложение в основной и присадочный материалы.

Пример. Производилась наплавка на сталь 10Х2ГНМ высоколегированной стальной проволокой 05Х20Н9ФБС. В качестве источников питани  примен ли ВСВУ-315 иТИР/ЗООМ. Ток основной дуги измен ли в пределах от 190А до 240, дополнительной - от 260 до 310А. Общую мощность вводимую в две дуги поддерживали посто нной, В качестве плазмообразующего газа использовали Аг с расходом 5 л/мин при диаметре основного и дополнительного сопла равном

5мм, при этом диаметр столба основной дуги равно как и дополнительной составил

6мм. В качестве защитного газа использовали смесь 98% Аг и 25Н2 с расходом 20 л/мин. Амплитуда колебаний 50 мм, частота колебаний сварочной головки 40 кол/мин. Скорость продольного перемещени  сварочной головки измен ли в пределах от 7 до

11 м/ч.

Результаты экспериментов приведены в табл. 1 и 2.

Как видно из табл.1 уменьшение мощности дополнительной дуги ниже 1,3 мощ- ности основной дуги приводит к несплавлению основного металла с наплавленным , а следовательно, резко ухудшает качество наплавленного валика. Это объ сн етс  сильным прит жением дополнитель- ной дуги к основной, тем самым увеличива  тепловложени  в присадочную проволоку. Увеличение указанного отношени  мощностей выше 1,8 приводит наоборот к резкому увеличению проплавлени  основного ме- талла, Это объ сн етс  тем, что основна  дуга сильно прит гиваетс  к дополнительной , и обе дуги гор т вместе на основной металл.

TI

Уменьшение рассто ни  между центрами анодных п тен двух дуг приводит к уве- личениюэлектромагнитного

взаимодействи  дуг и как следствие к их совместному горению, что ухудшает регулирование тепловложени  и приводит к резкому увеличению проплавлени  основногс металла и уменьшению производительности процесса.

Увеличение рассто ни  между центрами анодных п тен приводит к несплавлению основного металла с наплавленным и к снижению производительности процесса. Это объ сн етс  тем, что при таком рассто нии между центрами анодных п тен двух дуг уменьшаетс  их электромагнитное взаимодействие и нарушаетс  совместное горение двух дуг в общую сварочную ванну.

Применение данного способа целесообразно во всех отрасл х народного хоз йства дл  создани  коррозионностойких слоев. Способ улучшает качество наплавки и повышает его производительность, а это, в свою очередь, приводит к экономии дорогосто щих материалов и энергоресурсов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ плазменной наплавки неплав щимс  электродом с синхронными попереч- ными колебани ми сжатой дуги и гоковедущей присадочной проволоки, о т- личающийс  тем что, с целью повышени  производительности процесса и улучшени  качества наплавки путем уменьшени  проплавлени  основного металла , процесс ведут с использованием дополнительной сжатой дуги, мощность которой в 1,3-1,8 раза больше мощности основной сжатой дуги, а центр катодного п тна ее размещают на рассто нии от 2,6 до 3,4 среднего арифметического значени  диаметров столбов двух сжатых дуг от центра катодного п тна основной сжатой дуги в направлении наплавки.

   Таблица 1

   Примечание. Рассто ние между центрами анодных п тен 2-х дуг составл ло 3,0 ист ср при d ст ср 6 мм.

   Примечание. 10сп 210А; 1ДОп 290А; WAOn/W0cH 1,6; dcr. мм

   ГГГГГГГГГГГГГППГь

   Таблица 2