Одним из существующих способов экономии меди и ее сплавов является изготовление биметаллических изделий – сталь + медные сплавы (медь, бронза, латунь и др).
Изготовление биметаллических деталей, в зависимости от площади поверхности под наплавку и свойств наплавочного материала, наряду с другими способами, может выполняться газовым ацетиленовым пламенем, ручной аргонодуговой или автоматической наплавкой под флюсом.
При этом одним из основных требований к качеству наплавленной поверхности является отсутствие газовых раковин и вкраплений железа (фото), переходящего из основного металла в наплавленный слой вследствие перемешивания.
По заказу машиностроительных предприятий группой WTC были выполнены работы по отработке режимов и разработке технологий наплавки бронзы на углеродистые стали способами ручной аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом, автоматической наплавки под флюсом и газовой наплавки в среде ацетилена латуни Л62 на сталь 40Х после окончательной термической обработки.
По разработанной группой WTC методике производственных испытаний были изготовлены образцы из стали 35 для электродуговой наплавки бронзы проволокой БрКМЦ 3-1 Ø 5 мм, и стали 40 Х (термически обработанной на твердость 286 НВ) для газовой наплавки латуни в среде ацетилена проволокой марки Л62 Ø 5 мм. Наплавку образцов из стали осуществляли при различных параметрах сварочной дуги и режимах предварительного подогрева.
В результате макроанализа шлифов, вырезанных из образцов, наплавленных дуговыми способами, установлено, что в зоне перемешивания наплавленного и основного металла наблюдается неоднородность макроструктуры в виде темных фаз внедрения железа в структуре наплавленного бронзового металла. От линии сплавления со стороны основного металла наблюдаются мелкие вкрапления меди на глубину от 0,15 до 0,7 мм.
С увеличением тепловой мощности сварочной дуги зона перемешивания увеличивается. При этом установлено, что предварительный подогрев основного металла позволяет снижать в определенном диапазоне тепловую мощность сварочной дуги и получить качественный наплавленный металл при минимальной высоте наплавленного слоя.
Наплавку латуни на сталь 40 Х газовой ацетиленовой сваркой выполняли при расходе ацетилена от 400 до 1100 л/час при угле наклона наконечника мундштука горелки к наплавляемой поверхности от 20 до 30°. В результате работ установлено, что при газовой наплавке наблюдается более однородная узкая зона перемешивания латуни со сталью (фото), а наилучшее качество наплавленной поверхности достигается при наплавке короткими участками с предварительным подогревом поверхности и присадкой буры.
Для сохранения свойств и показателей твердости основного металла в процессе наплавки рекомендовано принудительное охлаждение прилегающих к наплавке поверхностей продувкой углекислым газом.
В результате работ группой WTC были определены оптимальные параметры режимов наплавки бронзы и латуни, обеспечивающие требуемые свойства поверхностей поршней и штоков гидроцилиндров при минимально необходимой высоте наплавленного слоя. Указанные данные были отражены в технологической карте на наплавку бронзы и латуни по которой выполняется упрочнение на производственных предприятиях.
При разработке технологических карт, в том числе и на ремонт деталей, специалисты WTC учитывают специфику свариваемого и наплавляемого материалов, технические возможности производственных мощностей. Практика работы с медью и ее сплавами свидетельствует, что разработанная технологическая карта или инструкция позволяет выполнить качественно сварку, наплавку или ремонт.
Если возникла необходимость в ремонте детали из меди, бронзы или латуни, то к процедуре ремонта сварочными технологиями необходимо тщательно подготовиться, так как при неправильно выполненном ремонте медных сплавов зачастую возникают трудно исправимые дефекты, при образовании которых требуется полное удаление наплавленного металла и около шовной зоны металла детали, что делает ремонт экономически нецелесообразным.
В этом случае для ремонта важна технологическая карта, разработанная к конкретной ремонтной детали. В технологической карте будет указан способ ремонта дефектов, как осуществить разделку дефекта – механической обработкой, зубилом или воздушно-дуговой строжкой, форму разделки под сварку или наплавку, наплавочный материал и последовательность выполнения ремонта.
Технологическая карта содержит методы контроля качества сварки, наплавки или ремонта меди, бронзы и латуни. В результате разработки технологической карты вы получите необходимую конкретную информацию по ремонту, сварке и наплавке меди и ее сплавов.
Эту работу необходимо поручить компетентным специалистам, знающим особенности сварки меди, бронз и латуней, а так же способы ремонта их дефектов.
Вследствие высокой теплопроводности меди, бронзы или латуни необходимо применять мощные источники нагрева и сварочный процесс с повышенной погонной энергией. Так при необходимости сварки меди или бронзы покрытым электродом ее ведут постоянным током обратной полярности с применением предварительного и сопутствующего подогрева или без него (в зависимости от конфигурации детали).
Покрытыми электродами можно варить латунь толщиной от 4 мм, при этом интенсивные выделения цинка затрудняют работу сварщика латуни.
Оловянистые бронзы имеют невысокую прочность и пластичность при температуре 400 С. Резкие изменения температуры ведут к образованию термических напряжений, которые складываются с остаточными сварочными и вызывают образование трещин в шве или околошовной зоне. Поэтому для оловянистых бронз необходимо до предела уменьшить зону разогрева посредством плавного понижения температуры от шва.
При многослойной сварке или наплавке оловянистых бронз рекомендуется выполнять проковку каждого валика при температуре не выше 200C. Алюминиевые бронзы обладают повышенной теплопроводимостью. Поэтому при наплавке изделий с толщиной стенки более 16 мм необходим сопутствующий подогрев.
При многослойной сварке или наплавке короткими валиками подогрев осуществляется перед наложением первого валика, а последующие без подогрева. Сварку алюминиевых бронз неплавящимся электродом в среде инертных газов обычно выполняют на переменном токе, поскольку наличие окисной пленки алюминия затрудняет сварку на постоянном токе прямой полярности.
Полуавтоматическую сварку бронз выполняют на постоянном токе обратной полярности. В качестве защитного газа используется аргон и гелий. Применение гелия обеспечивает сварку бронз до толщины 12 мм без предварительного подогрева длинной дугой при напряжении на 25% большем чем в среде аргона. Для сварки и наплавки меди и ее сплавов применяют сварочные материалы идентичного химического состава, при этом для сварки бронз не содержащих свинец рекомендуются проволоки из фосфористой бронзы с 4,5-7,5 % олова.
Широкое применение находит автоматическая сварка и наплавка под слоем флюса меди, алюминиевых и кремнемарганцевых бронз. Для сварки и наплавки применяются флюсы типа АН-20С, АН-60, АН-348А, ОСЦ-45. Во избежание перегрева медного сплава и его стекания, сварку и наплавку ведут с перерывами для охлаждения детали до температуры 200 C. Пример разработанной группой WTC технологической карты автоматической дуговой сварки под слоем флюса узлов из меди токоподвода электродуговой сталеплавильной печи представлен ниже.
Заказать разработку технологической карты на сварку/наплавку/ резку/строжку/правку группы WTC
