Почему кромку ковша наплавляют полосами, а изношенный вал не выбрасывают? Выбирай сплав, способ и рисунок наплавки, сравнивай износ по закону Арчарда, а потом восстанови вал наплавкой и проточкой и посчитай, выгоднее ли это новой детали.
Кромку и зубья ковша, футеровку кузова и ножи отвала наплавляют твердыми сплавами: в них есть карбиды, которые тверже кварца, и порода точит их в разы медленнее, чем лист. Изношенные валы, пальцы и оси наплавляют обычной сталью и протачивают в размер. Есть подвох: дуга расплавляет не только проволоку, но и деталь, и они перемешиваются. В первом слое может оказаться треть основного металла, и твердость падает. Поэтому твердые сплавы кладут в два слоя, а способ наплавки выбирают с малым перемешиванием.
Три вопроса наплавщика: какой твердости получится слой, во сколько раз дольше прослужит деталь и стоит ли ремонт своих денег. Числа берутся из опыта.
Какой твердости будет n-й слой?
Каждый новый слой перемешивается с предыдущим, и доля основного металла падает как θ, θ², θ³. Вместе с ней растут твердость и доля карбидов.
Насколько медленнее износ?
Закон Арчарда из темы «Износ»: глубина износа растет с давлением и путем трения и падает с твердостью. Если поверхность тверже абразива, K падает примерно в 10 раз.
Когда ремонт выгоднее новой детали?
Ремонт складывается из металла и часов работы. Восстановленная деталь обычно служит немного меньше новой, поэтому ремонт берут, если он заметно дешевле: до 60–70 % цены.
Абразивная частица режет поверхность, только если она тверже. Кварц около 1100 HV, а закаленная сталь 500–650 HV: кварц режет и лист, и стальную наплавку, разница только в скорости. В хромистом чугуне и карбиде вольфрама есть зерна тверже кварца. Частица упирается в них и скользит, а мягкая матрица между зернами изнашивается медленно, потому что карбиды ее прикрывают.
Поэтому так важно перемешивание. Если основной металл разбавил первый слой, карбидов в нем меньше, и защита хуже. Второй слой на первом почти чистый.
Против ударов крупных кусков все наоборот: твердый чугун хрупкий и выкрашивается. Там нужна вязкая марганцовистая сталь, которая от ударов наклепывается и твердеет. Часто делают пирог: вязкий подслой, сверху твердый сплав.
Кромку, боковины и днище ковша наплавляют полосами и сеткой еще новыми, а потом подновляют на каждой смене зубьев. Это дешевле, чем менять листы ковша.
Днище и задний свес кузова защищают футеровкой из износостойких листов или наплавленной сеткой. Важно не прожечь тонкий лист кузова и не наплавить сплошь: днище поведет.
Изношенные катки, натяжные колеса и звенья гусениц наплавляют автоматом под флюсом и снова ставят в работу. Это классический ремонт ходовой.
Шейки под подшипники и уплотнения, пальцы стрелы и рукояти наплавляют и протачивают. Галтели и места с трещинами не наплавляют: усталостную трещину этим не вылечить.
Перед наплавкой старый слой и трещины выбирают строжкой, деталь подогревают. Как подобрать подогрев, разобрано в теме «Сварка и зона термического влияния».
Служба ТО ведет учет: сколько часов отработала кромка с наплавкой и без, сколько стоит ремонт вала против нового. По этим цифрам решают, что наплавлять, а что заказывать.
Доли основного металла взяты типичные: ручная дуговая 30 %, порошковая проволока 20 %, плазменная 8 %; твердость и доля карбидов слоя смешиваются линейно. Износ посчитан по закону Арчарда, как в теме «Износ»: давление 0,15 МПа, скольжение 1 м/с, коэффициент K по отношению твердостей абразива и поверхности, для карбидов отдельно. Влияние рисунка задано долей покрытой площади и условной защитой промежутков мелочью. Толщина слоя 3 мм, браковочный износ кромки 10 мм. Удары и выкрашивание хрупкой наплавки не считаются. Для вала: припуск на проточку 1,5 мм и 0,5 мм на неровность валиков, коэффициент наплавки 0,9, проволока 600 сом/кг, станко-час 3000 сом, 2 ч на подготовку и контроль. Цены условные, цену нового вала задай сам.