Способ центробежной наплавки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 674644, кл. В 23 К 9/04, 11.03.77,бретение относится к свароч дству и может быть испольэо несения защитных покрыти ности деталей, работающих абразивного изнашивания и я коррозионной среды, напри кструдеров для переработки в, втулок буровых насосов, тру ому ано на мер поировки агрессивных и а Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для нанесения защитных покрытий на поверхности деталей, работающих е условиях абразивного изнашивания и воздействия коррозионной среды, например гильз экструдеров для переработки полимерных материалов, втулок буровых насосов, труб для транспортировки агрессивных и абразивных материалов, а также других деталей, имеющих форму тел вращения. Целью изобре ние качества и про ки за счет выбора работы, обеспечи ное плавление пр тения является повышеизеодительности наплависточника и режимов егоающих более эффективсадки.(57) Изопроизводля наповерхловияхдействигильз элимеротранспо СОБ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ НАПЛАВ)5 В 23 К 9/04 ных материалов, а также других деталей, имеющих форму тел вращения. Цель изобретения - повышение качества и производительности наплавки. В процессе центробежной наплавки расплавление присадочного материала осуществляют сжатой дугой с расходом плаэмообразующего газа, определяемым из эмпирической формулы Ол,Кбс, где К = 0,280,36 л/мин мм2коэффициент, харак еризующий удельный расход газа через сог по; бс - диаметр сопла плазмотрона, мм, при этом процесс наплавки начинают при расходе плазма- образующего газа 0,5 Оп с последующим увеличением его до номинального значения после образования жидкой кольцевой ванны. Наплаеленный слой имеет равномерную по всей длине детали толщину, доля основного металла в нем не превышает 47 ь.1 ил,На чертеже изображена схема для осуществления способа.Во вращающуюся втулку 1 с равномерно распределенным слоем порошка 2 вводится на штанге плазмотрон 3, устанавливается в крайнее положение, включается подача газа с пониженным расходом равным 0,5 Оп (Оп - расход плазмообразующего газа) и с помощью осциллягора поджигается дуга прямого действия, горящая между наплавлящимся вольфрамовым электродом и иэделием. Дуга питается от сварочного выпрямителя 4,После образования кольцевой ванны жидкого металла 5 устанавливается номинальный расход газа в пределах(0,280,36) бс2 (Ос - внутренний диаметр сопла плазмот 1636151рона) и включается осевая подача плазмотрона, Число оборотов детали, ток дуги и скорость осевой подачи плазмотрона выбирается в зависимости от диаметра и толщины стенки наплавляемой детали, толщины наплавляемого слоя и теплофизических свойств присадочного материала.Расход плазмообразующего газа 0 является важным параметром плазменной наплавки, от которого зависят тепловые характеристики дуги, условия формирования наплавляемого валика и глубина проплавления основного металла. С увеличением Оп при прочих равных условиях растут концентрация энергии, эффективный КПД и эффективная тепловая мощность дуги, а также ее давление на сварочную вану. Последнее обстоятельноство очень важно, поскольку резко повышает проплавляющую способность дуги в условиях центробежной наплавки. Однако скорость истечения плазмы и, следовательно, давление дуги определяют не только расходом газа 0, но и диаметром сопла плазмотрона б, Поэтому эти параметры должны находиться в определенном соотношении, Экспериментально установлено, что наилучшие результаты при центробежной плазменной наплавке получаются при условии, что Оп = (0,280,36) бс . В этом случае обеспечиваются надежное сплавление наплавленного слоя с основным металлом, высокое качество и производительность наплавки.При 00,28 б динамический напоргв дуге недастаточен для преодоления гравитационных сил, действующих на слой наплавляемого металла, что приводит к снижению проплавляющей способности дуги и, как следствие, к возникновению несплавлений.Избежать указанного деффекта нельзя за счет увеличения тока дуги, так как при этом увеличиваются размеры эоны нагрева и плазмообразующий газ, который при центробежной наплавке одновременно является и защитным, не может защитить основной металл от окисления, вследствие чего ухудшается смачивание его присадочным металлом, Особенно сильно это проявляется при наплавке материалов, не обладающих флюс ющими свойствами,При 0 0,36 О ввиду чрезмерного силового давления дуги нарушаются условия формирования наплавляемого слоя, что приводит к появлению на его поверхности неровностей в виде бугров и впадин и нежелательному увеличению проплавления основного металла.Чрезмерное силовое воздействие дуги на слой жидкого металла нельзя компенси 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ровать увеличением скорости вращения детали, так как при этом начинает интенсивноразвиваться структурная неоднородностьв наплавленном металле ввиду ликвацииструктурных составляющих по плотности.В момент зажигания дуги при номинальном расходе плазмообразующего газа на начальном участке наплавляемогослоя могут возникать дефекты формирования, связанные с выдуванием порошка изпод дуги. Избежать их можно уменьшениемрасхода газа. Как показали эксперименты,дефекты отсутствуют, если расход плазмообразующего газа равен 0,5 0 т.е. находиться в пределах (0,14.0,18) бс,При уменьшении расхода газа ниже чем0.14 д стабильность дуги становится негдостаточной для условий центробежнойнаплавки, что приводит к нарушению процесса.В таблице в качестве примера приведены несколько режимов наплавки втулок свнутренним диаметром 90 мм и наружным120 мм, отличающихся расходом плаэмообразующего газа. Остальные параметрырежима поддерживались постоянными; токдуги 450 А, скорость осевой подачи плазмотрона 2,5 м/ч, скорость вращения детали 800 об/мин, диаметр сопла плазмотрона5 мм. В качестве присадочного материалаиспользуют порошок марки ПГ - СР 4 фракции 80 - 250 мкм, плазмообразующим газомслужит аргон, толщина наплавляемого слоя2 мм,Как видно из таблицы, отсутствие дефектов в наплавленном слое и гарантированное сплавление с основным металломобеспечиваются только при условии, чторасход плазмообраэующего газа как в начальный, так и в основной период наплавкинаходится в диапазоне рекомендуемых значений. Наплавленный слой имеет равномерную по всей длине детали толщину, а доляосновного металла в нем не превышает 4,Производительность наплавки возросла в1,5 раза. Формула изобретения Способ центробежной наплавки внутренних цилиндрических поверхностей деталей, включающий загрузку порошкообразного присадочного материала в наплавляемую полость, вращение детали при горизонтальном расположении оси и расплавление присадочного материала перемещающимся вдоль оси детали источником нагрева, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества и производительности наплавки, расплавление присадочного материала осуществляют сжатой дугой с расходом Оп плазмообразу1636151 ющего газа, определяемым в соответствиис выражениемОп Косг где К - 0,280,36 л/мин мм - коэффицигент, характеризующий удельный расход газа через сопло; Доля основного металла в Наличие дефектов наплавленном слое. Расход плазмообраз ю его газа л/мин Начальный часток 0 (нет сплавления)12132458 Плохое формирование НетУменьшенная толщина наплавленного слояСоставитель Д, СлинкоРедактор М. Бланар Техред М.Моргентал Корректор М, Шар дписноеи открытиям при ГКНТ ССС., 4/5 аказ 782 ВНИИПИ Госуда Тираж 527венного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Рау ениям ая на.Гагарина, 1 комбинат "Патент", г. Ужго Производстеен ательс 0,13 0,14 0,16 0,18 0,19 0,27 0,28 0,32 0,36 0,37 3.253,74.04,54,75 6,757,08,09,09,25 Ос - внутренний диаметр сопла плазмотрона, мм,при этом процесс наплавки начинают прирасходе плазмообразующего газа 0,5 О с5 последующим увеличением его до номинального значения после образования жидкой кольцевой ванны,223343468