Применение механизированной сварки и наплавки порошковой проволокой

Л.Н. Орлов, канд. техн. наук, ООО «ТМ.Велтек» (Киев) А.А. Голякевич, ООО «ТМ.Велтек» (Киев)

Опубликовано в журнале «Сварка и Металлоконструкции» 2015 №02

В условиях спада производства и ограниченных оборотных средств предприятия при ремонте эксплуатируемого оборудования отдают предпочтение ресурсосберегающим реновационным технологиям, к которым можно отнести дуговую сварку и наплавку порошковой проволокой. В настоящее время применение порошковой проволоки перспективно при ремонте сельскохозяйственной техники, оборудования по переработке сырья различного назначения. В экономически развитых странах на рынке запасных частей восстановленные детали преобладают, поскольку они в 1,5–2,5 раза дешевле новых, а по ресурсу, как правило, им не уступают. Это достигается, прежде всего, благодаря присутствию на этом рынке фирм, производящих машины, и фирм, специализирующихся на восстановлении изношенных деталей. В последнее время прослеживается тенденция к снижению качества деталей. Это связано с тем, что изготавливать и восстанавливать детали стали предприятия, которые до сих пор этим не занимались.
     Основные затраты на ремонт и техническое обслуживание техники составляют до 17,2% всей стоимости валовой продукции сельскохозяйственного производства. В структуре этих расходов 71–74% приходится на закупку запасных частей и материалов и только 7,2–10,1% — на восстановление и укрепление изношенных. Для ремонта наиболее перспективно применение дуговой сварки и наплавки. Эти процессы используют для ремонта и восстановления рабочих органов перерабатывающих, почвообрабатывающих и формовых машин, таких как: диски, лемехи, лапы культиваторов, ножи измельчителей, скребки, шнеки, ножи режущего аппарата и измельчительные барабаны, детали из тонколистовой стали, кожухи, шнеки, элеваторы, подножки, баки, корпуса воздушных баллонов и другие детали из тонколистовой стали. В ходовой части гусеничной техники наиболее интенсивно изнашиваются траки гусеницы и зубья ведущих колес (абразивное изнашивание). Особенно сильный износ получают грунтозацепы траков гусеницы.
     Наиболее целесообразно проводить ремонт с использованием механизированной сварки и наплавки порошковой проволокой в защитном газе и открытой дугой.
     К преимуществам применения порошковой проволоки можно отнести высокую производительность работ, хороший внешний вид шва, хорошие сварочно-технологические характеристики, упрощенную технику сварки в различных пространственных положениях и легкость ее освоения, необходимые механические свойства, высокое качество сварных соединений и наплавленного металла. Эффективность сварки и наплавки порошковой проволокой необходимо оценивать не по отдельным этапам, а по повышению общей производительности и гибкости технологического процесса изготовления и ремонта металлоконструкций и деталей оборудования различного назначения. В качестве существенных преимуществ порошковой проволоки по сравнению со сплошной проволокой следует отметить возможность реализации практически любой системы легирования и ее стабильного воспроизводства на различных объектах, а также возможность выполнения сварки и наплавки открытой дугой, что в ряде случаев не может быть сделано сплошной проволокой. По сравнению с покрытыми электродами для порошковой проволоки характерно более эффективное и экономное использование легирующих элементов, прежде всего, дорогостоящих и более высокий коэффициент использования 1,1–1,2 и 1,6–1,8 соответственно. Применение порошковой проволоки малого диаметра 1,0–1,2 мм существенно повышает технологичность процесса при сварке и наплавке стали малой толщины. В полевых условиях наиболее эффективно применение самозащитной порошковой проволоки.
     В процессе эксплуатации сельскохозяйственной техники режущие кромки рабочих органов затупляются. Изнашивание долот сошников – это общая проблема для всех посевных машин. Следствием этого становится увеличение тягового сопротивления и расхода топлива на 15–20%, ухудшение качества заделки семян и снижение урожайности.
     Для восстановления и упрочнения рабочих органов, а также повышения их ресурса эксплуатации ООО «ТМ.Велтек» разработало порошковую проволоку WELTEC-H634 диаметром 1,2–1,6 мм с защитой углекислым газом и самозащитную проволоку ВЕЛТЕК-Н560.03, WELTEC-H625, WELTEC-H636диаметром 1,6–2,0 мм. Проволока обеспечивает твердость наплавленного металла на первом и втором слоях 60–64 HRC и высокую стойкость к абразивному изнашиванию при работе техники на песчаных и суглинистых почвах. Наплавку проволокой WELTEC-H634 диаметром 1,2 мм выполняют на постоянном токе обратной полярности (+) на режиме I=80…120 А, U=19…22 В – для тонкого металла и I=120…200 А, U=22…26 В – для металла основы толщиной более 3 мм. Наплавку самозащитной проволокой ВЕЛТЕК-Н560.03 и WELTEC-H636 диаметром 2,0 мм выполняют на постоянном токе обратной полярности (+) на режиме I=150…250 В U=22…27 В. В качестве оборудования можно применять любой полуавтомат с двумя парами подающих роликами, укомплектованный тиритсторным или инвертерным источником питания с жесткой или пологопадающей характеристикой. Использование инвертерных источников питания обеспечивает более высокую стабильность процесса сварки и экономию потребляемой энергии на 15–20%.

     Опыт эксплуатации плугов, сеялок, культиваторов и другой сельхозтехники выявил зоны абразивного износа долот, стрельчатые лап, остовов лемехов, которые можно восстановить и упрочнить дуговой наплавкой. На долотах преимущественно изнашиваются передняя и боковые зоны корпуса (рис. 1). Восстановление геометрических размеров долот сеялок в условиях мастерских целесообразно выполнять газозащитной порошковой проволокой FCWw-TMW5 диаметром 1,2–1,6 мм или WELTEC-H300-RM, а в полевых условиях – самозащитной порошковой проволокой ППс-ТМВ1 диаметром 1,2–1,6 мм. При этом упрочняющий слой выполняют газозащитной проволокой WELTEC-H634 либо самозащитной проволокой WELTEC-H625 или WELTEC-H636. Для ремонта деталей машин, работающих на песчаных почвах, применяют наплавку проволокой WELTEC-H634 или WELTEC-H636 (рис. 2).
     

В настоящее время актуальна задача упрочнения специальных ножей, использующихся в переработке промышленных и бытовых отходов с целью их утилизации или повторного использования. В процессе переработки одной из операций является их дробление. Производительность установок дробления и качество дробленой массы зависит от стойкости специальных ножей, режущие кромки которых испытывают абразивные и ударные нагрузки. На предприятии «Кат Металл» (Киев) при изготовлении ножей для установок переработки мусора применяли наплавку газозащитной порошковой проволокой WELTEC-H565 диаметром 1,2 мм. Наплавку режущей кромки ножа выполняли на постоянном токе обратной полярности короткой дугой на режиме I=110…130 A U=20…22 B. После наплавки нож подвергали термической обработке, включающей закалку и отпуск. Изготовленные ножи экспортировали в Германию.
     Эффективной стала наплавка элементов машин еще в одной области – производстве щепы для изготовления плит ДСП и ольховой щепы для копчения продуктов питания. Здесь применяют установки ИДО-150. Частота вращения ножей 1500 об/мин, режущая кромка ножа должна обладать теплостойкостью и обеспечивать качественный угол среза. Режущая кромка ножей из стали 40Х была наплавлена порошковой проволокой WELTEC-H565 диаметром 1,2 мм. Ресурс ножей до переточки в зависимости от типа древесины увеличен в 2,5–3,0 раза (рис. 3).

     Во вторичной переработке термопластов, предусматривающей их дробление в мельницах, качество дробления и производительность также зависит от стойкости режущей кромки ножей. На предприятии ООО «Вестхим» (Луцк) для ремонта ножей из стали 40Х роторных дробилок применили наплавку режущей кромки газозащитной порошковой проволокой ВЕЛТЕК-Н550.03 диаметром 2,0 мм. Было достигнуто существенное повышение ресурса ножей.
     Рассмотрим еще несколько примеров успешного применения наплавки для восстановительных работ на различном оборудовании. В производстве полиэтиленовой пленки применяют вторичное сырье. В процессе экструдирования происходит изнашивание гребня шнека пресса, что связано с рядом факторов, в том числе и загрязнением сырья.
     Для ремонтной и изготовительной наплавки гребня шнека предприятию ООО «Универсальный центр» (Днепропетровск) было предложено использовать газозащитную порошковую проволоку WELTEC-H634 диаметром 1,2 мм взамен электродов Т590, которые применяли ранее. В результате выполненной наплавки порошковой проволокой существенно снизилась трудоемкость изготовления

шнека и возрос ресурс эксплуатации. Успешно были также наплавлены газозащитной порошковой проволокой ВЕЛТЕК-Н560.03 диаметром 2,0 шнеки прессов для производства растительных масел.
     Самозащитную порошковую проволоку WELTEC-H635 и WELTEC-H636 диаметром 2,4 мм использовали и при ремонте шнека транспортировки глины. Рабочую поверхность шнека наплавляли проволокой WELTEC-H635, а кромки – проволокой WELTEC-H636. Применяемая технология наплавки позволяет выполнять многократный ремонт шнека (рис. 4).
     Опыт применения порошковой проволоки показал ее высокую эффективность, легкость освоения и адаптации процесса к выполнению реновационных работ на различном оборудовании.