Индукционная наплавка порошковой шихтой

Технология индукционной наплавки основана на использо­вании токов высокой частоты (ТВЧ) для нагрева металла детали и за счет теплопередачи расплавления присадочного материала — специальной порошкообразной шихты. Она состоит из твер­дого сплава и флюса на основе буры, борного ангидрида и дру­гих веществ.

Шихту наносят на поверхность детали, которую можно пред­варительно обработать для получения геометрической формы и размеров в соответствии с существующими требованиями. Обра­ботку выполняют лезвийным инструментом или путем пластиче­ского перераспределения металла. Толщина слоя шихты зависит от необходимой толщины наплавленного слоя. Деталь с нане­сенной шихтой вводят в индуктор высокочастотной установки, как при индукционной закалке. Конструкция индуктора и рас­положение детали зависят от конфигурации наплавляемой по­верхности. При прохождении ТВЧ через контур индуктора в по­верхностных слоях детали возникают токи, и наружный слой основного металла быстро нагревается. Шихта, расположенная между индуктором и нагреваемой поверхностью детали, вследст­вие высокого электросопротивления слабо реагирует на воздействие переменного электромагнитного поля. Она нагревается главным образом за счет теплопередачи от основного металла. При температуре 950...970 К флюс шихты плавится, затем он вступает во взаимодействие с оксидами и разрушает окисные пленки на поверхности основного металла и порошкообразных частиц твердого сплава. Флюс выполняет также защитные функ­ции, предотвращая образование окислов, и сдерживает теплоот­дачу в окружающую среду. Дальнейшее повышение температуры шихты вызывает плавление ее металлической части. При этом жидкий сплав вытесняет отработавший флюс с наплавляемой поверхности. Флюс всплывает, так как его удельный вес меньше, чем сплава. Это способствует активизации сил межмолекуляр­ного взаимодействия на границе жидкий металл — наплавляе­мая поверхность. Отсутствие окисных пленок снижает вязкость жидкого сплава, что также облегчает процессы вытеснения и всплытия отработавшего флюса.

После всплытия флюса и появления блестящей стекловидной массы индукционный нагрев детали прекращают. В течение 5...8 с наплавленный сплав остывает и переходит в твердое состояние. Наплавленная деталь охлаждается до комнатной температуры на воздухе или в песке.

Следует отметить, что высокие температуры и различный хи­мический состав флюса, твердого сплава и основного металла создают благоприятные условия для развития диффузии, которая способствует прочному сцеплению наплавленного слоя с дета­лью.

Таким образом, процессы, протекающие при индукционной наплавке порошковой шихтой, можно разделить на следующие этапы:

-нагрев основного металла и теплопередача в шихту до температуры ее плавления, окисление поверхности ос­новного металла и порошкообразных частиц сплава;

- рас­плавление флюса;

- взаимодействие флюса с окисными пленками на поверхности основного металла и порошкообраз­ных частиц твердого сплава с разрушением окислов, развитие диффузии;

- нагрев и расплавление твердосплавной части ших­ты, всплытие отработавшего флюса;

- формирование наплав­ленного слоя в период кристаллизации;

-охлаждение до Т-990К, сопровождаемое диффузионными процессами;

- охлаждение до комнатной температуры, когда диффузионные процессы практи­чески не протекают.

Преимуществами процесса индукционной наплавки являются:

-повышенная износостойкость наплавленного слоя;

- несложное оборудование и оснастка;

-возможность автоматизации процесса;

- чистота рабочего места.

Нельзя наплавлять наружные ци­линдрические поверхности деталей из-за местного перегрева и ухудшения физико-механических свойств основного металла.

Указанные преимущества и недостатки учитывают при изучении возможностей рассматриваемой технологии для восста­новления и упрочнения новых деталей: лемехов плугов общего назначения и предплужников, полольных лап культиваторов, сошников кукурузных сеялок; стрелочных лап культиваторов, лемехов выкопочного лесного плуга; ножей измельчающего ап­парата силосоуборочного комбайна, лопаток мельничных венти­ляторов, дисковых рабочих органов, лемехов глубокорыхлителей, которые имеют значительную восстанавливаемую поверхность (детали последовательно перемещаются в индукторе, а шихту из дозатора наносят перед наплавкой участка детали); трубы пуль­поводов, втулок, гильз цилиндров двигателей, внутренние по­верхности которых восстанавливают и упрочняют индукционной центробежной наплавкой (трубы нагревают кольцевым индукто­ром, а втулки и гильзы цилиндров — внутренним, шихту подают специальным дозатором).