Глава S. МЕТАЛЛЫ И МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

5.1. Металлы и материалы, применяемые при восстановлении автомобильных деталей сваркой, наплавкой и напылением

К сварочным и наплавочным материалам относятся: сварочная, наплавочная, порошковая проволоки; электроды; присадочные прутки; покрытия (обмазки), флюсы, горючие, защитные, плазмообразующие газы; наплавочные порошки, смеси порошков и другие материалы.

Сварочная проволока предназначена для изготовления электродов для ручной дуговой сварки и наплавки металлических деталей и конструкций. В авторемонтном производстве малоуглеродистую сварочную проволоку иногда используют и при восстановлении деталей механизированными видами наплавки. ГОСТ 2246-70 предусматривает 75 марок сварочной проволоки, химический состав двадцати из них, имеющих наибольшее применение при восстановлении автомобильных деталей, приведен в табл. 5.1. В табл. 5.2 приведены наиболее распространенные компоненты покрыгий электродов для ручной дуговой сварки и наплавки.

В табл. 5.3 перечислены марки и приведен химический состав наплавочных проволок, предусмотренных ГОСТ 10543-82. В ремонтном производстве при восстановлении деталей механизированными способами наплавки широко используются многие марки наплавочной проволоки. Особенно распространены проволоки марок Нп-65; Нп-80; Нп-ЗОХГСА; нп-40Х2Г2М; Нп-50ХФА; Нп-30Х13 и др. В табл. 5.4 приведены tbci дость наплавленного металла и примерное назначение наиболее распространенных наплавочных проволок.

В табл. 5.5 и 5.6 приведены типы электродов для ручной дуговой сварки: конструкционных сталей (табл. 5.5) и легированных теплоустойчивых сталей (табл. 5.6), предусмотренные ГОСТ 9467-75. В таблицах приведены механические свойства металла шва или наплавленного металла, а по отношению к легированным теплоустойчивым сталям -и его химический состав.

Указанные электроды, в особенности перечисленные в табл. 5.5, широко применяются в авторемонтном производстве. В обозначении электродов в этой таблице цифра после буквы Э характеризует временное сопротивление разрыву металла шва, буква А в конце обозначения свидетельствует о повышенной пластичности и вязкости металла. Каждому типу электродов по ГОСТ 9467-75 в зависимости от состава покрытия может соответствовать несколько марок электродов. В табл. 5.7 приведены распространенные в авторемонтном производстве марки электродов для ручной дуговой сварки автомобильных деталей с указанием типов электродов, сварочной проволоки и состава покрыгий (обмазок).

В табл. 5.8 указаны механические свойства металла, наплавленного не-KOTopbDvoi электродами с качественнь и покрытиями.

Наряду с электродами общего назначения при восстановлении автомобильных деталей применяют металлические электроды, предусмотренные ГОСТ 10051-75 для ручной наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. В табл. 5.9 приведены типы, марки и химический состав таких электродов, получивших наибольшее распространение при восстановлении стальных автомобильных деталей. Указанные электроды имеют стержень из легированной или высоколегированной стали и качественную обмазку.

Перечисленные в табл. 5.1-5.9 сварочные и наплавочные проволоки и электроды применяются в основном при сварке и наплавке стальных деталей. Технологические свойства сталей, наиболее распространенных в автостроении, пргаедены в отношении их свариваемости в главе 3. В общем случае детали из малоуглеродистых, углеродистых сталей свариваются хорошо, из среднеуглеродистых - удовлетворительно, из высокоуглеродистых - плохо. Однако из малоуглеродистых сталей изготовляются преимущественно тонколистовые детали кузовов, кабин, оперения, облицовок и т. п., которые, несмотря на малое содержание углерода, сваривать сложно из-за опасности прожога металла.

Сварка деталей из легированных сталей затруднена вследствие того что легирующие элементы диффундируют в металл шва, вызывают образование тугоплавких окислов, остающихся в металле после остывания могут приводить к частичной самозакалке остьгоающего металла, различ ной тепловой осадке металла шва и детали, к хрупкости металла в го рячем состоянии и в результате всего этого - к возникновению значи тельных внутренних напряжений, деформаций и трещин. Кроме того при сварке обычно полностью или частично нарушается термическая обработка деталей, которую в условиях ремонтных предприятий не всегда возможно восстановить.

Для улучшения качества наплавленного металла применяют предварительный перед сваркой подогрев деталей, последующий их отжиг, специальные электроды и обмазки, выбирают оптимальные режимы наплавки.

В табл. 5.10 приводятся марки электродов, наиболее часто применяемых в авторемонтном производстве при восстановлении стальных деталей, и их примерное назначение.

Сварка и наплавка деталей из серого и модифицированного чугуна сопряжена с трудностями, которые вызываются образованием при сварке тугоплавких окислов железа (температура плавления 1350-1400 °С) и кремния (температура плавления 1600 С), температура плавления которых значительно превьпиает температуру плавления чугуна (1200 °С), интенсивным отбелом расплавленного чугуна при его охлаждении на воздухе, хрупкостью чугуна. Образующиеся ryfonnaBKHe окислы засоряют сварочный шов или наплавленный металл, в результате

отбела получается твердый трудно обрабатываемый шов, характеризующийся неоднородной структурой. Возникают внутренние напряжения в металле, которые могут вызвать деформащ1и и трещины, в особенности у деталей сложной конфигуращ1и с неравномерной толщиной стенок.

Особенно сложно сваривать детали из ковкого чугуна, свободный углерод которого при сварке, с одной стороны, выгорает, образуя поры и раковины в металле, с другой - переходит в связанное состояние, интенсивно отбеливаясь.

При сварке чугунных деталей применяют горячую (при подогреве деталей до 600-650 °С) газовую и холодную электродуговую сварку. Для растворения тугоплавких окислов при газовой сварке применяют спещ1альные флюсы, при дуговой - многокомпонентные обмазки электродов. В качестве присадочного материала при горячей газовой сварке используют чугунные прутки марок ПЧ1, ПЧ2 и др. Химический состав чугунных прутков разных марок приводится в табл. 5.11, их назначение - в табл. 5.12. В табл. 5.13 приводится несколько вариантов составов флюсов для ручной газовой сварки и наплавки чугунных деталей.

При холодной злектродуговой сварке чугунных деталей применяют специальные электроды: стальные, на медной или никелевой основе; во всех случаях - со специальными сложными покрьггаями (обмазками) . Для уменьшения отбела при сварке деталей из чугуна с пластинчатым, шаровидным графитом или из ковкого чугуна применяют также так называемую сварку-пайку присадочными прутками из цветных сравнительно легкоплавких сплавов, при использовании которых основной металл детали (чугун) не нагревается до температуры плавления. В табл. 5.14 приводятся марки и химический состав сварочной проволоки и прутков, изготовляемых на медной основе, в табл. 5.15 - наиболее распространенные электрода, присадочные прутки, обмазки и флюсы для сварки, наплавки и пайки чугунных деталей.

Сварка автомо&льных деталей из алюминиевых сплавов связана со значительными трудностями вследствие легкой окисляемости алюминия и хрупкости его в нагретом состоянии, низкой температуры плавления алюминия (657 С) и тугоплавкости его окислов (2050 ° С), высокой теплопроводности алюминия, значительного коэффициента теплового расширения (вдвое большего, чем у стали) и соответственно большой усадки сварочного шва, постоянства цвета расплавленного металла, что мешает ориентироваться сваршдку.

Несмотря на трудности, сварку деталей из алюминиевых сплавов осуществляют по АРП различными способами. Преимущественное распространение в последние годы получила сварка алюминиевых деталей в среде аргона, применяется также сварка электродами со спещальной обмазкой и газовая сварка с использованием специальных флюсов. Во всех случаях в качестве электродов или присадочных прутков используют алюминиевую сварочную пройолоку по ГОСТ 7871-75 повозмож-.

ности наиболее близкую по химическому составу к материалу основной детали (табл. 5.16). При сварке в среде аргона при толщине стенок деталей не более 4 мм используют вольфрамовые неплавящиеся электрода по ГОСТ 23949-80 (табл. 5.17). Ионы вольфрама при сварке бомбардируют свариваемые поверхности, разрушая на них окисную алюминиевую пленку, чем обеспечивают надежное сцепление частиц наплавляемого и основного металла. Данные по аргону, используемому при этом виде сварки, приводятся в табл. 5.18.

Составы флюсов, применяющихся при газовой сварке деталей из алюминиевых сплавов, приведены в табл. 5.19, наибольшее пртменение из них получил флюс АФ-4А. В табл. 5.20 приведены обмазки электродов для злектродуговой сварки таких деталей, из обмазок наиболее распространена обмазка марки ОЗА-2.

При восстановлении автомобильных деталей механизированными видами наращивания наибольшее применение нашли механизированная злектродуговая наплавка под флюсом, вибродуговая наплавка, дуговая наплавка в среде углекислого газа, а в последнее время также широкослойная наплавка с использованием ферромагнитной шихты, газотермическое и плазменное напыление (металлизация).

В качестве наплавочных материалов при механизированных видах наплавки наиболее широко используют наплавочную проволоку (ГОСТ 10543-82), пружинную высокоуглеродистую проволоку (ГОСТ 9389-75), сварочную проволоку (ГОСТ 2246-70), порошковую проволоку, порошки и смеси порошков. Наиболее распространенный диаметр используемых наплавочных проволок 1,2 - 1,8 мм. Примеры выбора проволоки для наплавки деталей под флюсом приведены в табл. 5.21.

Механизированная наплавка под флюсом благодаря защите наплавленного металла от вредного воздействия атмосферного воздуха обеспечивает при правильной технологии высокие качественные результаты. В авторемонтном производстве находят применение плавленые и керамические флюсы, а иногда и их смеси.

Плавленые флюсы получают сплавлением исходных материалов преимущественно в электропечах. В их состав входят шлакозащитные элементы, стабилизирующие горение дуги, и другие элементы. Они имеют малую гигроскопичность, хорошую однородность, высокие технологические свойства, отличаются дешевизной. Поэтому они преимущественно применяются при восстановлении автомобильных деталей. Недостатком плавленых флюсов является их слабая раскислительная способность и невозможность введения в их состав ферросплавов; по этой причине плавленые флюсы практически не легируют наплавленный металл. Керамические флюсы получают смешением отдельных составляющих на жидком стекле. В них можно вводить ферросплавы и легирующие элементы в широких пределах, в чем и заключается их преимущество. Однако они дороги и неоднородны по химическому составу. Наиболее распространенная в авторемонтном производстве марка кера-

мического флюса АНК-18. В табл. 5.22 приведен химический состав широко применяемых в авторемонтном производстве плавленых флюсов, предусмотренных ГОСТ 9087-81, а также некоторых других негостированных флюсов (см. примечание к табл. 5.22). Для удаления влаги флюсы перед употреблением рекомендуется прокаливать.

Если при наплавке под слоем флюса легирование наплавленного металла может осуществляться по-разному за счет применения легированной проволоки, использования специальных флюсов и того и другого одновременно, то при вибродуговой наплавке легирование возможно только через проволоку. Зато при последнем способе благодаря подаче в зону сплавления охлаждающей жидкости и прерывистости процесса представляется возможным получать твердый и износостойкий слой непосредственно после наплавки обычной углеродистой проволокой без термической обработки восстанавливаемых деталей. Термическое влияние в глубину детали здесь меньшее, чем при других наплавочных процессах, что позволяет применять вибронаплавку для восстановления стальных деталей малого диаметра, а также поверхностей чугунных деталей, в том числе выполненных из ковкого чугуна. При отключении охлаждающей-жидкости зтим способом можно восстанавливать наружные резьбовые поверхности деталей. Примеры выбора наплавочной проволоки для восстановления разнообразных автомобильных деталей, изготовленных из углеродистых и легированных сталей и ковкого чугуна в ибро дуговым способом, приведены в табл. 5.23.

Наплавка в среде углекислого газа нашла широкое применение при сварке тонколистовых деталей, а также наплавке наружных гладких и резьбовых стальных поверхностей. Примеры выбора проволоки для наплавки и сварки автомо&льных деталей в среде углекислого газа приведены в табл. 5.24. При восстановлении деталей этим способом применяются проволоки, в состав которых входит кремний, марганец или хром. Указанные металлы являются восстановителями и связывают атомарный кислород, образующийся в результате распада углекислого газа под влиянием высоких сварочных температур, чем предотвращают окисление наплавленного металла. Данные по углекислому газу, используемому при этом виде сварки, приводятся в табл. 5.18, сведения по окраске баллонов для углекислого и других газов - в табл. 5.25.

В последние годы в автомобилестроении и авторемонтном производстве для получения поверхностей, отличающихся высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью, стали применять специальные легированные, часто тугоплавкие материалы и сплавы. Эти материалы и сплавы используются в виде прутков, порошков, смесей порошков, специальной шихты, порошковой проволоки, наносятся и оплавляются газопламенным и индукционным методами, плазменной металлизацией или наплавкой. В табл. 5.26 приводится маркировка и указьшается область применения высоколегированных прутков (ГОСТ 21449-75), в табл. 5.27 даны марки и химический состав порош-

КОВ (ГОСТ 21448-75) и смесей порошков, предназначенных для нанесения износостойкого слоя, в табл. 5.28 и 5.29 соответственно - марка, химический состав, режим наплавки и твердость металла, наплавленного порошковой проволокой (ГОСТ 26101-84). В табл. 5.30 приводятся марки и химический состав негостированных порошков, применяемых в авторемонтном производстве для газопламенного напыления, в табл. 5.31 - порошки и смеси порошков для плазменной металлизации.

В табп. 5.32 приводятся марки сварочных и наплавочных проволок, определяемых различными ГОСТами, наиболее часто используемых в авторемонтном производстве для восстановления деталей различными способами механизированной наплавки. В табл. 5.33 указаны ремонтные материалы (проволока, флюсы, шихта), применяющиеся при восстановлении наращиванием коренных и шатунных шеек стальных и чугунных коленчатых валов; в табл. 5.34 приводятся данные о составе ферромагнитной шихты, используемой для наплавки чугунных коленчатых валов.

5.2. Металлы и материахол, применяемые для наращивания деталей электролитическими пок1штиями

Электролитические покрытия применяются в авторемонтном производстве для наращивания изношенных поверхностей деталей, повышения их износостойкости, в декоративных целях и для предупреждения коррозии. Кроме того, никелевые и медные электролитические осадки могут ишользоваться как подслой под другие покрытия, а медные осадки еще и перед цементацией и цианированием для защиты тех поверхностей деталей, которые не требуют насыщения углеродом и азотом.

Перед электролитическим хромированием и никелированием покрываемые поверхности обычно подвергают тонкому шлифованию и полированию с использованием шлифовальных и полировальных кругов.

Наибольшее применение в авторемонтном производстве нашли войлочные круги как наиболее дешевые: мягкие - для шлифования деталей из алюминиевых и цинковых сплавов; твердые - для шлифования стальных деталей. При тонком шлифовании войлочными кругами может быть обеспечен 8-9-й класс шероховатости по ГОСТ 2789-79. Полировальные круги изготовляют из войлока, сукна, фетра, бязи, миткаля, байки и киперной ткани. На рабочую поверхность полировальных кругов наносят полировальные пасты. Составы наиболее распространенных полировальных паст приведены в табл. 535. Главнейшими составляющими полировальных паст являются абразивы (окись хрома, окись алюминия, венская известь и др.) и связующие вещества (стеарин, парафин, жир и т. д.). В целях повышения эффективности полирования в состав паст целесообразно включать поверхностно-активные вещества: олеиновую кислоту, различные змульгато1и>1 и пр. При ремонте деталей железненйем шлифование и полирование их поверхностей мягкими (войлочными) кругами не производится.