Способ износостойкой наплавки

1016912 1 О 15 20 25вЭО 35 40 45 55 ковые колебания. Изобретение относится к наплавкеизделий износостойкими материаламии может быть применено, например, длявосстановления и упрочнения изношенных поверхностей деталей.Известен способ износостойкой вибродуговой наплавки по которому с целью повышения износостойкости наплавленного металла в жидкую ванну вводятультрозвуковые колебания. Для этогоэлектроДу, совершающему колебания снизкой частотой порядка 120 Гц, сообщают еще высокочастотные колебания счастотой порядка, например, 20 КГц.Недостатком указанного способа является то, что ультразвук вводится вдуге, расплавленный металл находитсяпри температуре 6000 С. Поэтому ультразвук, если и влияет, то очень слабона изменение структуры и свойств металла изза большой свободной энергииперегретой системы и самопроизвольного установления структуры жидкости.С термодинамической и молекулярнокинематической точек зрения воздействием ультразвука на перегретый расплане достигается изменение порядка вструктуре жидкого состояния, а следовательно, не оказывается влияние наформирование структуры и свойствтвердоготела, В этом случае значительная часть энергии расходуетсянерационально, эффективность обработки мала,Известен также способ износостойкой наплавки путем электродуговогорасплавления присадочной проволоки.На расстоянии 8 мм от дуги черезмундштук подают порошковый износостойкий материал и наплавленный слойс порошком попадает в зону действияупрочняющего органа. Последний связан с магнитострикционным преобразователем, который сообщает упрочняющему органу вынужденные ультразвуковыеколебания. Температура деформациинаплавленного металла 850-900 С,Существенным недостатком данного способа является недостаточно высокое качество износостойкого слоя, так как частицы, как правило, бывают покрыты различными загрязнениями, плен" ками окислов и т.п. Эти пленки не дают возможности атомам металла и твердым частицам взаимодействовать. Частицы оказываются слабо связанными с матрицей,Кроме того, частицы пОрошковогоматериала вдавливаются в размягченный поверхностный слой и воздействие ультразвуковых колебаний, если и снижает усилия деформирования деталей, то никак не способствует равномерному распределению твердых частиц по объему наплавленного слоя,Целью изобретения является повыше ние качества износостойкого слоя детали за счет улучшения смачивания,пропитки и равномерного распределения твердых иэносостойких частиц повсему объему наплавляемого слоя.Для.достижения поставленной целипо предлагаемому способу твердые из носостойкие частицы вводят непосредственно в ванну расплавленного металла посредством наполненной тверды.ми частицами порошковой проволоки,которую соединяют с источником ультразвуковых колебаний.Суть процесса наплавки поясняетсячертежом,В зону наплавки непрерывно подается электродная (наплавочная) проволока 1. Под действием тепла дуги, горячей между концом электродной проволоки 1 и наплавляемым образом 2, проволока плавится и формирует на образце слой наплавленного металла Э. В ванночку расплавленного металла подается волноводная (присадочнад) проволока 4 того же химическогосостава, что и электродная проволока1, но наполненная твердыми частицами5. При этом в волноводной проволокес помощью магнитострикционного преобразователя 6 возбуждаются ультразвуковые колебания. Волноводная проволока 4 по мере погружения в расплавоплавляется. Через нее осуществляетсяввод ультразвуковых колебаний в расплав металла. Волноводная проволока4 механизмом подачи проволоки подается в винтовой канал, выполненный внутри волновода 7. За счет акустического контакта проволоки с волноводомв винтовом канале в ней возбуждаются 50 ультразвуковые колебания. Волноводная проволока после выхода из волновода попадает в ванночку расплавленного металла 8 за столбом дуги под слоем флюса 9 и возбуждает в ней ультразву" Злектродуговая наплавка производилась на образце стали, Ст. 45 элект"родной проволокой СвА диаметром10169 12 Составитель Н. ГершановаРедактор П. Горькова Техред М.Коданнч Корректор Л. ПатайТираж 1001 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,.Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 3317/2 Производственно-полиграфическое, предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з2,8 мм под слоем флюса АНА. Ско-, рость подачи электродной проволоки 450 м/ч, скорость перемещения стола с образцом 42 м/ч. Напряжение дуги было 40 В, сила тока в дуге 750 А, 5 температура дуги 6000 С.В зону расплавленного металла на расстоянии 9-1 мм от электродной проволоки вводилась присадочная проволока, представляющая собой трубку с наружным диаметром 3 мм и толщиной стенки 0,4 мм, Внутренняя полость трубки была заполнена зернами карбида бора размерами частиц 3-20 мкм. Скорость подачи присадочной проволо ки 55 м/ч. Присадочной проволоке посредством магнитострикционного преобразователя сообщались ультразвуковые колебания с амплитудой 9 мкм, частотой 18-22 кГц. 20При воздействии на наплавляемый жидкий металл ультразвуКовых колебаний происходит активизация происходящих в расплаве процессов.Если износостойкая твердая части-" 2 ца находится в жидкой возмущенной ультразвуком среде, то кроме капиллярных явлений имеет место ультразвуковой капиллярный эффект, который интенсифицирует процессы проникновения ЗО с внешней поверхности твердой частицы через многочисленные устья микро- щелей атомов расплава в микрокапиллярно-щелевую пористую систему, в кристаллическую решетку твердого те ла. При затвердевании такой твердо- жидкостной системы с развитой поверх" ностью твердой частицы существенно изменяются свойства затвердевшего расплава, 40В ультразвуковом поле в кавитационном режиме возникают области очень высоких температур.и давлений. Установлено, что кавитационный процесс имеет наибольшее развитие у границыраздела жидкость - твердое тело. Вэтом случае на поверхности твердоготела произойдет флуктуационное скопление атомов расплава со структуройтвердого тела. Таким образом, ультразвуковое поле интенсифицирует процессобразования зародьппа твердого телана границе раздела твердая частицарасплав, металла. Мелкодисперсные твердые частицы за счет акустических потолков разносятся и равномерно распределяются в объеме обрабатываемого ультразвуковы. ми колебаниями металла й при дальнейшем эатвердевании фиксируются в матрице. Естественно и в этом случае происходит за счет диффузии и диспергирования в ультразвуковом поле моди" фикация металла атомами твердых частиц, приводящая к структурным изменениям металла и увеличению числа активных центров кристаллизации.Как показали испытания введение твердых износостойких частиц в.ванну жидкого металла и воздействие на них и расплав ультразвуковых колебаний до момента кристаллизации, т.е. при температуре 900 1500 С существеннооизменяют структуру наплавляемого слоя: улучшается однородность, резко умень" шается пористость, увеличивается прочность и плотность, значительно уменьшается количество неметаллических включений и газовых пор.Таким образом, на основании проведенных исследованиИ можно заключить, что использование данного способа износостойкой наплавки позволит увели чить износостойкость наплавленного слоя в 3-4 раза по сравнению с известным способом автоматической наплавки под слоем флюса.