plik


ÿþ5. POWAOKI NAPAWANE NakBadanie powBok metodami spawalniczymi - napawanie, polega na dokBadnym stopieniu materiaBu dodatkowego (spoiwa) z nadtopionym materiaBem podBo|a, którego udziaB w naBo|onej napoinie, zale|nie od stosowanej metody, mo|e dochodzi do kilkudziesiciu procent. yródBem ciepBa stapiajcym materiaB dodatkowy w postaci drutu, prta, ta[my lub proszku jest pBomieD gazowy, Buk elektryczny lub wizka lasera, std mo|na wyró|ni nastpujce metody napawania: - gazowe, - elektryczne: Bukowe (elektrod otulon, elektrod nietopliw lub elektrod topliw w osBonie gazowej, Bukiem krytym), |u|lowe, plazmowe. Ogólnym celem napawania jest regeneracja cz[ci maszyn (napawanie regeneracyjne) bdz wytwarzanie elementów maszyn z uszlachetnion warstw wierzchni zwikszajc odporno[ na: korozj, zu|ycie [cierne, erozj, kawitacj, albo zwikszajce |aroodporno[ i |arowytrzymaBo[ (napawanie produkcyjne). NakBadane materiaBy posiadajce wymagane wysokie wBa[ciwo[ci pochodz ze wszystkich grup materiaBowych  metali i stopów, cermetali, ceramiki oraz tworzyw sztucznych. W technice napawania podstawowe znaczenie maj stale niskostopowe, stale wysokostopowe odporne na korozj, wysokowglowe stopy |elaza, stopy na bazie niklu, kobaltu, stopy miedzi i aluminium, czyste metale  cynk, aluminium, tytan, nikiel cyrkon. Mo|liwe jest napawanie warstw o grubo[ci od 0,05 mm do ok. 100 mm w jednym przej[ciu, zale|nie od stosowanej metody (tabl. 5.1), a docelowo o dowolnej grubo[ci i skBadzie chemicznym na elementach o ró|nym ksztaBcie i powierzchni. Do podstawowych kryteriów wyboru metody napawania nale|y ilo[ i wielko[ napawanych elementów, rodzaj materiaBu, jego stan i spawalno[, wymagane wBasno[ci, jako[ i grubo[ powBoki, ksztaBt, wielko[ i stan powierzchni, rodzaj i koszt materiaBów dodatkowych, wymagana wydajno[ i ekonomiczno[ procesu. Tabl. 5.1. Charakterystyka spawalniczych metod nakBadania powBok (* Sposób napawania: R  rcznie, P  póBautomatycznie, A  automatycznie, Z  zrobotyzowane, ** grubo[ w jednym przej[ciu) Proces  sposób Podstawowe materiaBy Zakresy grubo[ci UdziaB materiaBu Wydajno[ nakBadania powBoki* dodatkowe powBok** podBo|a w powBoce napawania mm % kg/h Napawanie gazowe Stopy Fe, Ni, Cr, Co, Cu 0,05 ÷ 3,5 2 ÷ 10 0,5 ÷ 5 - R, P,A wgliki, borki, cermetale Napawanie elektrod Stopy Fe, Ni, Cr, Co, Cu 1 ÷ 5 10 ÷ 40 1 ÷ 5 otulon - R Napawanie Bukowe GMA Metale: Al, Cu,; stopy Fe, 0,5 ÷ 6 5 ÷ 40 2 ÷ 30  P, A, Z Ni, Cr, Co, Cu, Al Napawanie AK Stopy Fe, Ni, Cr, Co 2 ÷ 8 10 ÷ 40 2 ÷ 40  P, A Napawanie Bukowe GTA Al, Cu, W, Ti, Cr, Ni, 1,5 ÷ 5,0 5 ÷ 10 1 ÷ 8 - R, P, A stale niestopowe, stale stopowe, stopy Ni, Cr, Co Napawanie Stale niskowglowe i 12 ÷ 100 10 ÷ 60 20 ÷ 200 elektro|u|lowe stopowe - A Napawanie plazmowe Stopy Fe, Ni, Cr, Co, Cu, 0,2 ÷ 15 5 ÷ 15 0,5 ÷ 20  P, A, Z tlenki, borki, wgliki, cermetale Przygotowanie powierzchni do napawania polega na oczyszczeniu, usuniciu wszelkich wad, a zwBaszcza pkni oraz ewentualnie uBo|eniu wstpnej warstwy, która pozwala unikn wytworzenia si kruchych faz midzymetalicznych w obszarze stopienia napoiny z podBo|em oraz przyczynia si do zmniejszenia napr|eD cieplnych i znacznych odksztaBceD w nakBadanej napoinie. NaBo|one warstwy napawane cechuje du|a jednorodno[ metalurgiczna i strukturalna, poza napoinami nakBadanymi ze stopów o bardzo du|ej twardo[ci (stellity), w których dopuszcza si wystpowanie pkni. W makrostrukturze elementów z powBok napawan wyró|nia si materiaB rodzimy, napoin i stref wpBywu ciepBa SWC, co przedstawiono na rys. 5.1. Napoiny w stanie surowym posiadaj budow dendrytyczn, a ukBad gBównych osi dendrytów odzwierciedla kierunek odpBywu ciepBa podczas krystalizacji materiaBu dodatkowego. Budow napoin pod wzgldem skBadu chemicznego charakteryzuje niejednorodno[ wywoBana warunkami procesu krzepnicia, objawiajca si mikrosegregacj dendrytyczn, której stopieD jest zale|ny od szybko[ci chBodzenia. Szczególnie silna niejednorodno[ wystpuje w pobli|u linii wtopienia wskutek braku dokBadnego wymieszania roztopionego materiaBu rodzimego. Na granicy wtopienia stopieD udziaBu materiaBu rodzimego jest wikszy ni| w spoinie, zwBaszcza gdy s znaczne ró|nice midzy skBadem chemicznym materiaBu rodzimego a materiaBem dodatkowym. Ponadto, zale|nie od metody spawania szeroko[ strefy przylegBej do linii wtopienia, w której wystpuj znaczne ró|nice skBadu, mo|e wynosi od 0,2 do 0,5 mm. a b Rys. 5.1. Budowa napoin ze stali austenitycznej w stanie surowym na stali; a) niestopowej, b) austenitycznej. Dendrytyczna struktura napoin, pod napoinami zarysowana SWC. Traw. a) 10% HNO3, b) HNO3 + HF a Rys. 5.2. Mikrostruktura w obszarze wtopienia napoiny za stali austenitycznej na stali; a) niestopowej, b) austenitycznej. Dendrytyczna budowa austenitu w spoinie, w SWC przegrzane, równoosiowe ziarna materiaBu rodzimego. Traw. HNO3 + HF b 5.1. PowBoki napawane gazowo Metod napawania gazowego nakBada si na nadtopion powierzchni przedmiotu warstwy ciekBego metalu stopionego w pBomieniu gazowym, rys. 5.3. Spoiwo mo|e by w postaci drutu litego lub proszkowego, albo proszku metalicznego. Podstawowym gazem palnym jest acetylen o temperaturze pBomienia ok. 3100°C. Rys. 5.3. Schemat napawania gazowego i regulacji pBomienia; 1  jderko pBomienia, 2 - strefa redukcyjna, 3  strefa utleniajca, 4 - palnik gazowy, 5 - pBomieD gazowy, 6 - prt, 7 - napoina Napawanie acetylenowo-tlenowe wymaga bardzo dokBadnej regulacji pBomienia, dla wikszo[ci stopów jest zalecany pBomieD lekko nawglajcy lub neutralny tylko dla stopów miedzi  pBomieD lekko utleniajcy. Konieczne jest bardzo czsto podgrzewanie wstpne i powolne chBodzenie po napawaniu. Przy napawaniu niektórymi stopami zalecane jest u|ycie topnika. Powierzchnie do napawania musz by bardzo starannie oczyszczone ze wszelkich zabrudzeD, smarów, tlenków. Podczas napawania bowiem powierzchnia musi by równomiernie zwil|ana, co jest niezbdne do poBczenia metalicznego napoiny z podBo|em. Metod napawania gazowego nakBada si gBadkie, równe powBoki o wysokiej jako[ci, przy minimalnym przetopieniu materiaBu podBo|a, którego udziaB w napoinie jest w porównaniu do innych metod napawania bardzo maBy, tabl. 5.1. Dziki temu napoiny ju| w pierwszej warstwie osigaj po|dane wBasno[ci nakBadanego materiaBu; wysok twardo[, odporno[ na korozj i in. Najpowszechniej napawanie gazowe stosuje si do powierzchni o maBych wymiarach i zBo|onych ksztaBtach, np. krawdzie tnce narzdzi, przylgnie zaworów. NakBada si stale wysokostopowe z du|ym udziaBem wglików, stopy niklu, stopy kobaltu. Napawanie spoiwem w postaci drutu lub paBeczki stosuje si do regeneracji lub produkcji nowych elementów ze stali, |eliwa, staliwa, brzów, mosidzów, nakBadajc stale wysokostopowe, stopy na osnowie niklu, kobaltu lub chromu, tak|e stopy miedzi, oBowiu. Napawa si panewki ze stopów miedzi, odlewy staliwne i |eliwne, wirniki, pompy, Bopatki turbin, czopy, Bo|yska, koBa zbate, waBy korbowe, waBki rozrzdu, narzdzia do obróbki skrawaniem i przeróbki plastycznej, narzdzia wiertnicze, czerpaki i zby koparek, zawory i przylgnie zaworowe, narzdzia rolnicze i in. W przemy[le najcz[ciej stosuje si napawanie gazowe cz[ci maszyn i urzdzeD stellitami i podobnymi materiaBami bardzo twardymi, odpornymi na zu|ycie [cierne, adhezyjne, korozj, erozj. Stellity to |arowytrzymaBe stopy Co-Cr-W z udziaBem ok. 1 - 3% wgla o budowie roztworu staBego kobaltu i bardzo twardymi wglikami chromu i wolframu, co pokazano na rys. 5.4. Odmian napawania gazowego jest metoda napawania spoiwem w postaci proszku. Do napawania gazowego proszkowego stosuje si palnik acetylenowo-tlenowy z zasypnikiem i podajnikiem proszku. Proszek metalu o granulacji 0,03 ÷ 0,10 mm jest zasysany przez strumieD gazu palnego i wydostaje si wraz z nim z dyszy palnika. T metod ukBada si warstwy o grubo[ci 0,02 ÷ 3,5 mm, przy czym warstwy mog by poBczone z podBo|em tylko mechanicznie lub te| z nim stopione. W wypadku poBczenia mechanicznego powierzchnie pokrywane musz by [rutowane by zwikszy chropowato[ i przyczepno[. Przy napawaniu podBo|a z nadtopieniem, je[li warstwy maj by grubsze ni| 0,5 mm, wymagane jest podgrzewanie wstpne i naniesienie cienkiej warstwy spajajcej o grubo[ci ok. 0,25 mm, a nastpnie naniesienie warstwy o wymaganej grubo[ci. Ze wzgldu na mo|liwo[ sproszkowania ka|dego niemal metalu i stopu zakres stosowania materiaBów napawanych proszkowego jest bardzo szeroki. Std zasadnicza zaleta tej metody  mo|liwo[ stosowania jej do ukBadania powBok ze stopów, które trudno otrzyma w postaci drutu lub prta. Do podstawowych wad napawania gazowego zalicza si: konieczno[ podgrzewania wstpnego, a czsto obróbki cieplnej, niebezpieczeDstwo powstania napr|eD spawalniczych, konieczno[ bardzo starannego przygotowania powierzchni i nisk wydajno[ procesu, w porównaniu do innych metod napawania (tabl. 5.1). Rys. 5.4. Mikrostruktura napoiny w obszarze poBczenia; dendrytyczna struktura stellitu na stali zaworowej. Traw. FeCl3 + HCl 5.2. PowBoki napawane elektrycznie NakBadanie powBok metod napawania elektrycznego polega na stopieniu materiaBu dodatkowego (powBokowego) w Buku elektrycznym lub przez nagrzewanie oporowe i naBo|eniu go na stopione równocze[nie podBo|e, z którym tworzy spojon metalurgicznie powBok metaliczn. MateriaBem dodatkowym przy napawaniu elektrycznym mo|e by prawie ka|dy metal i stop w postaci elektrody otulonej z drutu rdzeniowego peBnego lub proszkowego, drutu peBnego, drutu proszkowego, ta[my peBnej i ta[my proszkowej oraz proszku. Napawanie elektryczne wykonuje si: rcznie, póBautomatycznie i automatycznie. W przemy[le najcz[ciej stosuje si napawanie: - Bukowe; elektrod otulon, elektrod nietopliw w osBonie gazowej, elektrod topliw w osBonie gazowej, Bukiem krytym, - |u|lowe, - plazmowe. Napawanie Bukowe rczne elektrod otulon polega na stopieniu materiaBu elektrody i metalu pokrywanego ciepBem Buku elektrycznego, wskutek czego powstaje powBoka metaliczna, rys. 5.5a. W temperaturze Buku dochodzcej do 5000°C ulega znacznemu nadtopieniu podBo|e tak, |e w napoinie jego udziaB siga do 40%. W jednym przej[ciu mo|na uBo|y warstw o grubo[ci 1 ÷ 5 mm. Do nanoszenia powBok jako materiaBu dodatkowego stosuje si elektrody otulone z rdzeniem peBnym lub proszkowym: rutylowe zasadowe lub rutylowo-zasadowe, rys. 5.5b. Do podstawowych parametrów napawania zalicza si: rodzaj i nat|enie prdu napawania, napicia Buku, prdko[ napawania, [rednic elektrod i sposób jej prowadzenia wzgldem powierzchni napawanej. Dziki du|ej uniwersalno[ci, niskim kosztom jest powszechnie stosowana do ukBadania napoin ze stali niskowglowych niskostopowych, wysokostopowych, specjalnych, stopów Ni, Cu, Al, Co, a przedmioty napawane mog by dowolnego ksztaBtu, wielko[ci, ze stali, |eliwa, stopów Cu, Al, Ni. Rys. 5.5a. Napawanie Bukowe elektrod otulon; 1  rdzeD metalowy, 2  otulina, 3  osBona gazowa, 4  ciekBy |u|el, 5  jeziorko napoiny, 6  zakrzepnity |u|el, 7 - napoina Rys. 5.5b. Rodzaje elektrod otulonych do napawania Bukowego  [rednio- i grubootulinowa z rdzeniem metalicznym oraz z rdzeniem proszkowym Napawanie Bukowe elektrod nietopliw w osBonie gazowej (metoda GTA) Napawanie t metod polega na wprowadzeniu materiaBu dodatkowego do obszaru Buku jarzcego si midzy nietopliw elektrod wolframow a napawanym przedmiotem, w osBonie gazu obojtnego, co przedstawiono na rys. 5.6. MateriaB dodatkowy w postaci drutu, prta peBnego lub proszkowego albo proszku, ulega stopieniu i tworzy napoin na nadtopionej powierzchni przedmiotu. Dziki osBonie Buku gazem obojtnym(argon, hel), metal napoiny ma bardzo wysok jako[. W jednym przej[ciu mo|na uBo|y warstw 1,5 ÷ 5 mm, a udziaB materiaBu podBo|a w napoinie osiga 5 ÷ 10%. MaBa wydajno[ i std wysoki koszt, przy wysokiej jako[ci jest powodem zastosowania do napawania przede wszystkim naprawczego cz[ci maszyn, wad odlewów. Zastosowanie drutów proszkowych pozwala napawa warstwy o du|ej twardo[ci, niemo|liwe do uzyskania przez napawanie drutami peBnymi. Napawa si stale, |eliwa, stopy aluminium i stopy miedzi, a jako powBoki stosuje si: stellity, stale wysokostopowe, oBów, brz, stopy niklu i stale austenityczne. Rys. 5.6. Metoda napawania automatycznego metod GTA drutem zimnym; W  nietopliwa elektroda wolframowa Napawanie Bukowe elektrod topliw w osBonie gazu (metoda GMA) Napawanie t metod polega na stapianiu materiaBu elektrody i podBo|a przez jarzcy si Buk midzy elektrod topliw a napawanym przedmiotem, w osBonie gazu obojtnego lub aktywnego. Do napawania stosuje si druty peBne oraz proszkowe. Gazami osBaniajcymi Buk i jeziorko spawalnicze przed dostpem gazów z atmosfery s: argon, hel i CO2. Rodzaj osBony gazowej wywiera istotny wpByw na skBad chemiczny napoiny i jej wBa[ciwo[ci. W celu zwikszenia wydajno[ci napawania automatycznego stosuje si dodatkowy drut wprowadzany w obszar jarzcego si Buku tzw. drut gorcy (podgrzewany oporowo) lub drut zimny (bez podgrzewania), rys. 5.7. Stosuje si gBównie do napawania du|ych, pBaskich powierzchni (tabl. 5.1), warstwami o specjalnych wBasno[ciach u|ytkowych, lub regeneracji elementów ze stali niskowglowych, niskostopowych, staliw, |eliw, stopów Cu i Al. Rys. 5.7. Schemat napawania Bukowego elektrod topliw w osBonie gazowej (GMA); 1 - elektroda topliwa, 2 - napoina, 3 - podBo|e PowBoki napawane Bukiem krytym Proces napawania Bukiem krytym polega na stapianiu materiaBu elektrody z warstw wierzchni w jarzcym si Buku elektrycznym pod ochronn warstw topnika, rys. 5.8. Topnik, oprócz ochrony i stabilizacji Buku oraz jeziorka spawalniczego rafinuje ciekBy metal napoiny (odprowadzajc zanieczyszczenia do |u|la), reguluje jej skBad i wpBywa na formowanie lica napoiny. Rys. 5.8. Napawanie Bukiem krytym z dodatkowym gorcym drutem; 1  podajniki drutu, 2  gorcy drut, 3  ciekBy |u|el, 4  topnik, 5  zakrzepBy |u|el, 6  napoina, 7 - podBo|e Elektroda w postaci drutu peBnego lub proszkowego albo ta[my peBnej lub proszkowej, bdz spiekanej, pokazanych na rys. 5.9, jest podawana w sposób cigBy. T metod napawa si warstwy ze stali niskowglowych, stopowych, stopów niklu, kobaltu i chromu, niektórych stopów miedzi i stopów aluminium. Napoiny s wysokiej jako[ci o gBadkim i równym licu. Jednocze[nie wysoka wydajno[ napawania t metod powoduje, |e stosuje si j najcz[ciej w przemy[le do napawania du|ych powierzchni elementów grubo[ciennych. Napawa si gBównie materiaBy odporne na [cieranie na powierzchnie kruszarek, mBotów, rynien zsypowych, walców hutniczych, kóB tocznych, ogniw gsienic, rolek przeno[ników ta[mowych, no|y, wykrojników, Bopatek turbin, pByt sitowych, armatury instalacji w energetyce jdrowej. Rys. 5.9. Przekroje drutów i ta[m peBnych i proszkowych do napawania Bukiem krytym Odmian napawania Bukiem krytym jedn elektrod jest napawanie z wypeBniaczem, gdzie proszek metaliczny poddawany jest ze specjalnego dozownika. Na proszek jest zasypywany z kolei topnik. SkBady chemiczne proszku i drutu elektrod mog by dobierane tak by zapewni wymagany skBad chemiczny napoiny. Z kolei wprowadzenie w obszar Buku drutu elektrodowego zamiast proszku pozwala zwikszy wydajno[ napawania i obni|y przetopienie podBo|a. Grubo[ci uzyskanych warstw w napawaniu Bukiem krytym w jednym przej[ciu wynosz 2 ÷ 8 mm, udziaB materiaBu podBo|a w powBoce wynosi 10 ÷ 40 %, a proces prowadzi si póBautomatycznie lub automatycznie. Napawanie elektro|u|lowe Polega na stapianiu materiaBu dodatkowego z nadtopionym podBo|em ciepBem kpieli |u|lowej nagrzewanej oporowo z utworzeniem napoiny, rys. 5.10. CiekBy |u|el i jeziorko spawalnicze s utrzymywane w komorze utworzonej przez powierzchni napawanego przedmiotu (5) oraz miedziane nakBadki (3) intensywnie chBodzone wod (4). Stopiony metal zbiera si poni|ej kpieli |u|lowej i krzepnc tworzy napoin pomidzy nakBadkami. Zu|ycie topnika jest niewielkie, w odró|nieniu od wielokrotnie wikszego zu|ycia jak przy napawaniu Bukiem krytym i wynosi kilka procent masy stopionego materiaBu dodatkowego. Jako materiaBy dodatkowe stosuje si stale stopowe w postaci drutu lub ta[my, peBnych lub proszkowych. Grubo[ powBok w jednym przej[ciu wynosi 12 ÷ 100 mm. Napawanie pojedyncz ta[m stosuje si do du|ych powierzchni, jak wntrza zbiorników ci[nieniowych, ponadto do walców hutniczych gBadkich i profilowych, mBotków kruszarek, bijaków stalowych, staliwnych lub |eliwnych napawanych stal niestopow, stopow odporn na korozj, |eliwem stopowym. Rys. 5.10. Napawanie |u|lowe trzema elektrodami w postaci drutu; 1 - drut elektrodowy, 2 - podajnik, 3 - nakBadka formujca z zaznaczonym kierunkiem przesuwu, 4  woda chBodzca, 5  napawany przedmiot, 6  topnik, 7  ciekBy |u|el, 8  jeziorko napoiny, 9 - napoina Napawanie plazmowe Polega na stapianiu w Buku plazmowym o temperaturze 18 000 ÷ 24 000ºC materiaBu dodatkowego (w postaci proszku lub drutu) z nieznacznie nadtopionym podBo|em. Podczas napawania plazmowego proszek, np. metalu o ziarnach od 0,06 do 0,3 mm jest wprowadzany do palnika plazmowego z dozownika za pomoc gazu transportujcego (zazwyczaj argonu). Stopiony proszek w Buku plazmowym (5) rys. 5.11, wychodzcym z dyszy jest przenoszony ci[nieniem gazów na podBo|e napawane tworzc napomn o minimalnym udziale podBo|a. Argon zapewnia dokBadn ochron stapianego proszku i jeziorka spawalniczego napoiny oraz przylegBego metalu podBo|a przed dostpem gazów z powietrza. Napoiny charakteryzuj si bardzo wysok czysto[ci metalurgiczn, minimalnym udziaBem materiaBu podBo|a. W jednym przej[ciu ukBada si jednorodne warstwy o grubo[ci 0,25 ÷ 6 mm. Napawa si proszkiem na osnowie kobaltu, niklu, |elaza, chromu, miedzi i cyny, przedmioty ze stali niestopowych, odpornych na korozj, staliwa i niektórych gatunków |eliw. Rys . 5. 11. Schemat napawania plazmowego; 1  podajnik, 2  drut, 3  gaz plazmowy, 4  gaz ochronny, 5  Buk plazmowy, 6  Buk, 7  napoina, 8 - podBo|e Napawanie plazmowe stosuje si do cz[ci silników spalinowych, narzdzi skrawajcych, krawdzi tncych narzdzi do prac ziemnych, zaworów, gniazd zaworowych, czopów walców hutniczych, zBczy przewodów wiertniczych. Napawanie plazmowe z gorcym lub zimnym drutem jest odmian caBkowicie zautomatyzowan, w której materiaBem dodatkowym jest drut podgrzany przed wprowadzeniem do obszaru Buku plazmowego, co zapewnia mniejsze przetopienie podBo|a i wiksz wydajno[ napawania ni| w wypadku wprowadzenia do obszaru Buku drutu zimnego.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
06 Inz pow roz6 Powłoki platerowane
03 Inz pow roz3 Powłoki ogniowe
04 Inz pow roz4 Powłoki natryskowe
02 Inz pow roz2 Powłoki galwaniczne
07 Inz pow roz7 Warstwy dyfuzyjne
08 Inz pow roz8 literatura
01 Inz pow roz1 Wprowadzenie
05?danie szczelnosci powlok metalowych
05 Teoria Stopnia PMCW semIII inż k (2)
05?danie szczelnosci powlok metalowych
Wykład 05 Opadanie i fluidyzacja
Prezentacja MG 05 2012
2011 05 P
05 2

więcej podobnych podstron