Электрошлаковая наплавка. Достоинства и недостатки электрошлаковой наплавки.

Электрошлаковая наплавка

Разновидность электрошлакового процесса. Технология, основанная на нанесении расплавленного металла на рабочую поверхность изделия, при которой оплавление основного и расплавление присадочного металлов происходит за счет тепла, выделяющегося в шлаковой ванне при протекании через нее электрического тока. Ванна жидкого шлака, имея меньшую, чем у расплавленного металла, плотность, постоянно находится над поверхностью металлического расплава, защищая его от воздействия воздуха. Капли присадочного металла, проходя через шлак, подвергаются металлургической обработке и очищаются от вредных примесей. Направление конвекции шлака зависит от диаметра электрода: при наплавке тонким электродом преобладает вынужденная электромагнитная конвекция, шлак опускается у электрода и поднимается по краям шлаковой ванны, при использовании толстого электрода преобладает свободная тепловая конвекция, шлак опускается по краям шлаковой ванны и поднимается вблизи электрода.

Различают наплавку с принудительным (электрошлаковая наплавка в водоохлаждаемых кристаллизаторах и формирующих устройствах) и свободным (электрошлаковая наплавка лентами) формированием наплавляемого слоя. По начальной стадии электрошлакового процесса различают «твердый» старт (наведение шлаковой ванны происходит непосредственно в зоне наплавки) и «жидкий» старт (в полость кристаллизатора заливают заранее приготовленный шлак).

Сущность электрошлаковой наплавки с принудительным формированием наплавляемого слоя заключается в следующем. В шлаковую ванну, находящуюся в полости, образованной наплавляемой поверхностью и водоохлаждаемым кристаллизатором, подается электродный присадочный материал. Ток, проходя между электродом и наплавленным металлом через жидкий шлак, разогревает его до высокой температуры, достаточной для расплавления подаваемого присадочного материала (от 1650 Со до более, чем 2000 Со) и оплавления поверхности изделия. Расплавленный металл опускается на дно шлаковой ванны и, кристаллизуясь, образует наплавленный слой.

В качестве присадочного материала используются один или несколько электродов из сплошных или порошковых проволок, ленты, пластинчатые электроды большого сечения, плавящиеся мундштуки. При использовании неплавящихся (графитовых, вольфрамовых) электродов возможно применение электронейтральных некомпактных присадочных материалов: дроби, жидкого металла.

При электрошлаковой наплавке композитных покрытий в шлаковую ванну сыпят сверху гранулированный твёрдый сплав, температура плавления которого выше температуры плавления металла-связки, необходимость применения которого обусловлена недопустимостью вторичного расплавления некоторых твёрдых сплавов, из-за чего наплавка монопокрытий из таких материалов невозможна. Твёрдость и износостойкость обеспечивается частицами твёрдого сплава, а металл-связка держит их на поверхности детали.

Достоинства электрошлаковой наплавки

  • высокая устойчивость процесса и нечувствительность к кратковременным изменениям тока и его прерыванию;
  • высокая производительность (до 150 кг наплавленного металла в час);
  • экономичность процесса (на наплавление равного количества электродного металла электроэнергии затрачивается на 15-20 % меньше, чем при дуговой наплавке);
  • рафинирование (очистка) металла от вредных примесей и высокая защита ванны жидкого металла от воздуха;
  • возможность получения за один проход наплавленного слоя практически любой толщины (от нескольких миллиметров до десятков сантиметров);
  • возможность обеспечения малой величины проплавления основного металла.

Недостатки электрошлаковой наплавки

  • недопустимость прерывания процесса до окончания наплавки;
  • необходимость изготовления технологической оснастки, формирующей наплавляемый слой (в некоторых случаях);
  • крупнозернистую структуру металла шва и зоны термического влияния.

Наибольшее распространение электрошлаковая наплавка получила при наплавке на изделия слоев металла большой толщины (валки прокатных станов, заготовки для биметаллического проката и т. д.), при которой наиболее полно реализуются все ее преимущества. Этот способ используется для нанесения износостойких, жаростойких, коррозионностойких и других покрытий с особыми свойствами на поверхности деталей машин металлургического, нефтехимического, горнодобывающего и строительного оборудования.

Благотворительный интернет-фонд Помоги.Орг