Специальные методы восстановления деталей

7ОС-1.03.08.0000ПЗ

Основными преимуществами этого  метода являются:

1. гибкость регулирования тепловложения как в основной металл, так и в наплавляемый материал;
2. минимальная зона термического влияния; высокая плотность и прочность наплавленного металла;
3. снижение деформаций изделий; высокая производительность;
4. удобство нанесения покрытий.

С помощью плазменной наплавки металлическим порошком можно получить жаростойкие и наиболее износостойкие  покрытия из сплавов на основе никеля и кобальта. Этот способ позволяет получить тонкий равномерный слой покрытия с гладкой беспористой поверхностью, часто не требующей дополнительной механической обработки. При плазменной наплавке токоведущей присадочной проволокой дуга горит между катодом плазмотрона и проволокой, являющейся анодом, равномерно подаваемой в пространство между соплом и изделием. При таком способе обеспечивается более высокая производительность процесса наплавки при малой глубине проплавления основного металла, однако возможности получения тонкого и равномерного слоя при таком способе наплавки ограничены. Кроме того, применение присадочного материала в виде порошка позволяет использовать для наплавки практически любые сплавы, что трудно осуществить при использовании проволоки в качестве присадочного материала. При плазменной наплавке в качестве плазмообразующего, защитного и транспортирующего газов обычно используется аргон. Расход газа и диапазон рабочих токов и напряжений при наплавке примерно тот же, что и при плазменной сварке. В отличие от наплавки процесс напыления характеризуется большей концентрацией теплового потока и высокой скоростью течения плазменной струи. Появление этого отличия связано с тем, что при плазменном напылении в качестве материалов покрытия применяются тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, тантал и др.) или окислы металлов (Аl₂О₃, MgO, ZrO₂), силициды (MoSi₂), карбиды (В₄С, SiC), бориды (ZnB₂, HfB2), т. е. неметаллические материалы, обладающие весьма высокой температурой плавления. Эти материалы, приготовленные в виде мелкогранулированного порошка (размеры частиц 40-70 мкм), проходя через плазменную струю, успевают нагреться в основном лишь до пластического состояния. Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

 

7ОС-1.03.08.0000ПЗ

 

 

 

5 Выбор сварочных материлов

 

Для наплавки применяются  проволоки сплошного сечения  и порошковые, ленты холоднокатаные, порошковые и спеченные, порошки, покрытые электроды, литые прутки, кольца, флюсы  плавленые и керамические и другие материалы.

Порошки широко применяются  как для наплавки, так и для  напыления. Для индукционной наплавки применяют немагнитные порошки  со сравнительно крупными частицами осколочной или хлопьевидной формы, при которой порошок хорошо смешивается с флюсом, не сепарирует и не ссыпается с наплавляемой поверхности. Для плазменной и лазерной наплавки предпочтительнее порошки со сферическими или округлыми частицами, обладающие хорошей текучестью. Для наплавки используются порошки на основе железа, никеля и кобальта. По ГОСТ 21448-75 выпуска-ют порошки на основе железа типа «сормайт»: ПГ–С1; ПГ–УС25; ПГ–С27; ПГ–ФБХ6–2; ПГ–АН1. Кроме того, производятся порошки на железной основе по ведомственным ТУ: ПР-10Р6М5; ПГ-АН2; ЛГС-1; ЛГС-2.

ГОСТ 21448-75 предусматривает выпуск порошков трех марок для наплавки на основе никеля: ПГ-СР2; ПГ-СР3; ПГ-СР4. По ведомственным ТУ производят порошки: ПР-Н68Х21С5Р; ПГ-12Н-01; ПГ-12Н-02; ПГ-10Н-01.

Для наплавки клапанов выберем  порошок марки ПГ-СР4 по ГОСТ 21448-75. Химический состав порошка приведен в таблице 4.

Таблица 4 – Химический состав порошка ПГ-СР4 по ГОСТ 21448-75

Марка	Химический состав, %
	Основные компоненты
	Основа	Углерод	Хром	Кремний	Бор	Железо	Фосфор	Сера
ПГ-СР4	Ni	0,6-1,0	15-18	3,0-4,5	2,8-3,8	Не более 5,0	0,04	0,04

 

 

6 Выбор технологических режимов наплавки

 

Наплавку клапанов планируется  производить на режимах представленных в таблице 5.

 

Таблица 5 – Режимы плазменной наплавки фасок клапанов

Параметр	Значения
Сила тока, А	100-140
Напряжение, В	20-30
Расход газа (аргона), л/мин:    - плазмообразующего    - транспортирующего (защитного)	1,5-2 5-7
Скорость наплавки, см/с	0,65-0,70
Расстояние от плазматрона  до фаски клапана, мм	8,12
Ширина слоя, мм	6-7
Высота слоя, мм	2-2,2
Глубина проплавления, мм	0,08-0,34
Твердость HRC наплавленного слоя сплавом:	46-54

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

7ОС-1.03.08.0000ПЗ

 

 

 

 

7 Выбор оборудования

 

Для проведения наплавки рассмотрим два вида оборудования.

Оборудование для плазменной порошковой наплавки – напыления клапанов (PTA–ПРОЦЕСС)

Состав:

• вращатель с токопроводом
• устройство позиционирования клапана
• плазматрон с устройством позиционирования
• механизм колебаний плазматрона
• порошковый питатель
• блок газовой аппаратуры
• устройство поджига дуги
• источник питания сварочной дуги
• блок управления циклом наплавки
• пульт управления

Технические характеристики:

• номинальная мощность – 30+5% кВт
• диапазон регулирования пилотного тока - 15; 200 А
• номинальное напряжение источника пилотного тока - 40 В
• диапазон регулирования основного тока - 15; 200 А
• номинальное напряжение источника основного тока - 40 В
• продолжительность включения источников ПВ - 100%

предельные размеры наплавляемых клапанов:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

7ОС-1.03.08.0000ПЗ

диаметр тарелки - 200 мм

• длина - 550 мм

плазмотрон:

• номинальный пилотный ток – 200 А
• номинальный основной ток – 200 А
• расход охлаждающей воды при давлении 3 кг/см2 – 230 л/ч
• плазмообразующий, защитный и транспортирующий газ – аргон, аргон + водород;

расход газа:

• плазмообразующий – 1,6; 6 л/мин
• защитный – 8; 12 л/мин
• транспортирующий – 2; 4 л/мин
• наплавляемый порошок: Ni и Co сплавы – 50; 200 мкм

Комплекс оборудование плазменной порошковой наплавки форм, клапанов ТСЗП-PTA-4.

Установка плазменной наплавки ТСЗП-PTA-4 предназначена для  наплавки деталей от горловых колец  и клапанов до чистовых форм и седел  запорной арматуры порошковыми материалами  методом плазменной наплавки.

• Повышение конкурентоспособности: предлагаемые нами методы применяются всеми ведущими зарубежными производителями арматуры, стекла, клапанов, валков.
• Увеличение межремонтных циклов: срок эксплуатации деталей увеличивается от 3 до 10 раз.
• Сокращение простоев: уменьшение количества остановок, и, соответственно, меньше времени на отладку оборудования для выхода на нужный режим.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

7ОС-1.03.08.0000ПЗ

Назначение комплекта  оборудования:

• комплекс плазменной наплавки ТСЗП-PTA-4 предназначена для плазменно-порошковой наплавки деталей от простой до самой сложной формы.
• За счет абсолютного контроля проплавления на данной установке можно получить необходимую структуру наплавленного слоя уже при первом проходе.
• По сравнению со сварочной горелкой, в данном случае благодаря значительному сокращению времени простоя продуктивность процесса наплавки возрастает практически вдвое, а расход порошка сокращается на 40%.
• Установка плазменно-порошковой наплавки запорной арматуры ТСЗП-PTA-4 монтируется в одном корпусе, который объединяет блок газоподготовки, источник питания, питатель порошка, систему перемещения детали и пульт оператора для управления процессом.

Возможности управления установкой ТСЗП-PTA-4:

• Ручной режим – оператор управляет установкой ТСЗП-PTA-4 вручную с пульта посредством панели управления. Этот режим удобен для наплавки несложных деталей, в случае необходимости исправления брака в наплавке или для разработки новых программ.
• Автоматический режим – установка ТСЗП-PTA-4 работает по программе в автоматическом режиме по ранее сохраненной программе.

Комплект оборудования:

Источник питания;

1. Плазмотрон PT250;
2. Порошковый питатель;
3. Панель управления;
4. Манипулятор;
5. Инструкция пользователя на русском языке;
6. Набор ЗИП.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

 

7ОС-1.03.08.0000ПЗ

Основные технические  данные машины:

Электрическая потребляемая мощность - 27 кВт;

Температура эксплуатации установки -  5 – 55 град. Цельсия;

Сварочный ток - 40 – 250 А;

Подача порошка - 0 – 40 г/мин;

Рабочий газ - Аргон 99,96 %;

Расход газа - 2400 литров / час.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

 

7ОС-1.03.08.0000ПЗ

8 Выбор технологического процесса восстановления

 

Технологический процесс  восстановления тарелки клапана  содержит следующие основные операции:

1. Мойка и сушка в машине Magido L-90
2. Очистка торца и фаски от нагара
3. Дефектация (входной контроль)
4. Механическая обработка и правка (при необходимости)
5. Плазменная наплавка
6. Контроль качества наплавки
7. Механическая обработка после наплавки
8. Притирка, полировка
9. Контроль качества

Механическую обработку  клапанов выполняют в такой последовательности: зачистить торец тарелки клапана; обточить тарелку клапана по наружному диаметру в номинальный размер, обработать предварительно тарелку фаски; обработать фаску шлифованием под номинальный размер. Первые три операции выполняют на токарном станке резцами с твердосплавными пластинами.

 

 

9 Виды и методы контроля

 

Методы контроля качества сварных соединений могут быть разделены на две основные группы: