Когда слышишь 'наплавка цветных металлов', половина мастеров сразу представляет аккуратные швы на алюминиевых сплавах, но редко кто вспоминает про титановые сплавы или медно-никелевые композиции. В нашей лаборатории в ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии часто сталкиваемся с тем, что заказчики приносят детали из разнородных цветметов, где классические методики просто отказываются работать.
В прошлом месяце пришлось переделывать узлы гидротурбины из бронзы БрАЖ-9-4. Изначально технолог выставил параметры как для стальной детали - и получил поры размером с булавочную головку по всей поверхности. Пришлось экспериментально подбирать силу тока через ступенчатое изменение от 80А с шагом 5А, пока не нашли 'окно' в 102-107А.
С алюминиевыми сплавами АМг-6 вообще отдельная история. Если не греть заготовку до 200-250°C, даже аргон высокой чистоты не спасает от трещин. Но и перегревать нельзя - структура поплывёт. Мы на своем опыте вывели эмпирическую формулу: толщина детали в мм × 3 = температура предварительного подогрева в °C для большинства алюминиевых сплавов.
Кстати, на сайте https://www.xinkexin.ru мы как раз выложили обновлённые таблицы по термообработке после наплавки для разных сплавов. Там есть нюансы по охлаждению - например, для медных сплавов с цинком нужно ступенчатое охлаждение, иначе цинк начинает выгорать.
С молибденом и вольфрамом вообще отдельный разговор. В ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии мы как-то пробовали наплавлять молибден на медную основу - задача казалась нерешаемой из-за разницы в ТКЛР. Пришлось разрабатывать промежуточный никелевый буферный слой с градиентным изменением состава.
Вакуумная камера - обязательное условие для таких работ. Даже в аргоне высокой чистоты остаточный кислород вызывает окисление молибдена при температурах выше 800°C. Пришлось модифицировать установку ЛЭН-2, добавив систему двойной продувки.
С вольфрамом ещё сложнее - без предварительного подогрева до 700°C адгезия нулевая. Но и перегревать нельзя - зерно растёт. Мы используем лазерный пирометр для точечного контроля температуры в зоне наплавки, обычные термопары дают погрешность до 150°C.
Когда только начинали заниматься наплавкой титановых сплавов, ошибочно считали что подойдут стандартные прутки ВТ-1. Оказалось, для ответственных узлов нужны спецсплавы типа ВТ-20, причём с контролем содержания алюминия и ванадия в каждой партии.
Сейчас мы закупаем проволоку для наплавки цветных металлов у проверенных поставщиков, но до этого были курьёзные случаи. Как-то привезли 'никелевую' проволоку, которая при спектральном анализе показала 15% меди. Пришлось срочно перерабатывать всю партию деталей для химического аппаратостроения.
Для алюминиевых сплавов используем проволоку Св-АМг-6В с двойной вакуумной плавкой. Обычная проволока даёт нестабильную дугу и включения оксидов. Кстати, эту специфику мы учитываем при производстве специальных керамических изделий - подложки для наплавочных работ делаем с определённым коэффициентом теплопроводности.
Стандартные горелки для аргонодуговой сварки часто не подходят для наплавки - слишком узкий диапазон регулировок. Мы переделали несколько горелок TIG, увеличив угол конуса газового потока с 30° до 45°. Это дало лучшую защиту зоны наплавки при работе с крупными деталями.
Для позиционирования сложных деталей используем поворотные механизмы с бесступенчатой регулировкой скорости. Особенно критично для наплавки роторов и других тел вращения - даже небольшие биения приводят к неравномерному распределению наплавляемого металла.
В цеху стоит старенький немецкий станок 1980-х годов, который идеально подходит для наплавки цветных металлов - у него плавный ход без рывков. Новые китайские аналоги пришлось дорабатывать - ставить частотные преобразователи для сглаживания движения.
Ультразвуковой контроль для цветных металлов - отдельная головная боль. Из-за крупнозернистой структуры меди или латуни стандартные дефектоскопы дают сильные помехи. Пришлось заказывать специальные преобразователи с низкой частотой 0,5-1 МГц.
Для контроля пористости используем метод пенетрантной дефектоскопии, но с цветными металлами есть нюанс - проявитель должен быть на спиртовой основе, а не на керосиновой, иначе возможны ложные показания из-за взаимодействия с поверхностью.
Капиллярный контроль отлично показывает себя для титановых сплавов, но для алюминиевых нужно тщательно подбирать пенетранты - некоторые составы агрессивны к алюминию. Мы после испытаний остановились на материалах немецкой фирмы Magnaflux.
Восстановление подшипниковых шеек валов из бронзы БрО10Ф1 для судовых двигателей - классическая задача. Главная ошибка многих - попытка наплавить за один проход. Мы делаем минимум три прохода с промежуточной проковкой каждого слоя для уплотнения структуры.
Наплавка алюминиевых сплавов на стальные основания - до сих пор сложная задача. Методом проб и ошибок разработали технологию с использованием биметаллических вставок. Сначала наплавляем переходный слой из никелевого сплава, потом алюминий.
Для ремонта деталей из магниевых сплавов вообще пришлось разрабатывать отдельную методику. Стандартные технологии не работают - магний активно окисляется. Используем флюсы на основе хлоридов щелочных металлов и специальные защитные атмосферы.
Сейчас экспериментируем с лазерной наплавкой цветных металлов - получается более точное дозирование энергии и меньше тепловложения. Но есть проблемы с отражающей способностью меди и алюминия - приходится использовать специальные покрытия-поглотители.
В ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии недавно начали исследования в области наплавки металлокерамических композитов. Первые результаты обнадёживают - для некоторых пар цветной металл-керамика удаётся добиться адгезии на уровне 85-90% от прочности основного материала.
Из нового интересного - пробуем наносить покрытия из интерметаллидов на основе титана и алюминия. Получаются слои с уникальным сочетанием жаропрочности и коррозионной стойкости. Но технология пока сырая - проблемы с трещинообразованием при циклических нагрузках.
