висела от величины погонной энергии, подаваемой к основному материалу, т. е. к стали, и от теплопередачи в последней,

Установлена корреляция между толщиной пластины и площадью смачиваемой поверхности. Смачиваемость поверхности увеличивалась I уменьшением толщины пластины, так как более тонкие пластины обеспечивали более интенсивный радиальный тепловой поток. Резкое ухудшение смачиваемости наблюдалось для пластин толщиной 3—4 мм. Это можно объяснить исходя из теории теплопередачи в «толстых» и «тонких» пластинах с тепловложением от точечного источника [208].

Во всех случаях радиальное течение меди проиходит быстро и ограничивается областью, очерченной критической изотермой в стали, которая располагается по краям зоны термического влияния (примерно 1180 К). Основное тепловложение обеспечивается дугой, а не медным наплавляемым металлом. Протяженность зоны термического влияния (ЗТВ) в оснсвнсм зависит от степени излучения и геометрии дуги.

Выше отмечено лучшее растекание меди по стали в среде Не. Причина того, что при использовании различных присадочных проволок в атмосфере Аг или смеси Аг + 0,25 % 02 получали наплавки неправильной формы, заключалась в подводе меньшего количества тепла к основному металлу (т. е. в более «холодной» дуге).

Дополнительные испытания, проведенные с использованием материалов, стабилизирующих гсрение дуги (например, 1%-ный раствор NaCl), показали, что эти материалы уменьшают протяженность критической изотермы и тем самым уменьшают плсщадь растекания медного сплава. Шероховатость поверхности стали оказывает незначительное влияние на смачиваемость и растекание меди.

Протяженность критической изотермы можно увеличить, повысив мощность дуги. Однако в случае наплавки ведущих поясков этот метод не практикуется, так как возможны проплавление основного металла (стали) и переход большого количества железа в наплавленный металл.

Один из путей увеличения площади растекания (смачиваемости) заключается в применении колебания электрода (дуги). Для узких наплавок это колебание можно осуществить магнитным способом. Магнитные колебания обеспечивают более широкую, но и более «мелкую» ЗТВ, что снижает степень проплавления и переход железа в наплавленный металл.

В параграфе 3 гл. 2 описаны аналитические зависимости, связывающие форму и геометрические размеры с режимом наплавки. Рассмотрим применимость этих уравнений на примере плазменной наплавки меди или ее сплаг ов на сталь.

Плазменная наплгвка выполняется с попеременными колебаниями плазмотрона и без колебаний. Форма и размеры наплавленного валика определяют расход присадочного материала, припуски на заготовках под наплавку, высоту наплавляемого слоя и т. д. Поэтому определение закономерностей формирования наплавленного валика и изыскание возможностей регулирования его формы и размеров непосредственно в процессе наплавки являются актуальной задачей.

При наплавке без колебаний плазмотрона внешняя геометрия наплавленного валика (особенно его площадь поперечного сечения и

ширина) в значительной мере определяется режимом наплавки и тепло-физическими свойствами наплавляемых материалов [210]. Наряду с этими факторами немаловажное значение имеют силы поверхностного натяжения и свойства внешней среды (защитные газы).

В работе [308] проведены расчеты для условий плазменной наплавки одиночного валика порошком бронзы Пр-БрАЖНМц8,5-4-5-1,5 на сталь АК на режиме /н = 150 А, £/„ = 10 м/ч, фР= 3 кг/ч, обеспечивающем площадь усиления Рв = 47,1 мма и ширину валика В = = 14 мм. При плазменно-порошковой наплавке медных сплавов без колебаний плазмотрона ширина валика колеблется в зависимости от режима наплавки в пределах 10—И мм. Величина капиллярной постоянной определена экспериментально и равна 18,9 мм2.

Определяя безразмерные параметры /70 — В/ак = 3,25, /0 = = Рц/я* = 2,49 по номограмме на рис. 80, находим остальные геометрические параметры усиления: 6К = == 80°; С = 1; г0 = 2,4; И = акС = = 4.34; /?0 = акг0 = 10,35 мм; грф = = bJC = 3,25 (коэффициент формы усиления), |лв = [0/Ь0С = 0,76 (коэффициент полноты усиления). Расчетные геометрические параметры усиления хорошо согласуются с экспериментальными. Так, при выбранном режиме наплавки получены результаты: И = 4,6 мм; 6К = = 82°; ц. = 0,71.

И. Л. Емельяновым [96] установлено, что геометрически подобных валиков, наплавленных одним способом наплавки при постоянной величине Ск и сформированных только под действием сил тяжести и поверхностного натяжения, не существует. Безразмерные характеристики — коэффициент формы валика и коэффициент полноты валика — определяют его форму, в том числе 6К, неоднозначно. Существенным фактором является режим наплавки.

При наплавке с поперечными колебаниями плазмотрона ширина наплавленного слоя достигает значительной величины. Установлено, что при Ь0 6 в уравнениях ((2.8) — (2.10)) можно пренебречь величиной г0 и получить достаточно простую зависимость /0 = Ь0С —

—С — С2, а с учетом капиллярной постоянной /•"„ = ВС —

—С V4а? — С2. Результаты расчета по последней формуле показали хорошую сходимость с экспериментальными данными. Так, при наплавке бронзы БрАЖНМц-8,5-4-5-1,5 на режиме /„ = 150 А, Р„ = ■= 10 м/ч, / = 45 мин-1, А = 20 мм, Спр = 4,5 кг/ч, обеспечивающем площадь усиления Рв = 58,7 мм2 и ширину валика 29 мм, получены

Рис. 80. Номограмма для определения оснэвных геометрических параметров валиков при наплавке в нижнем положении.