Композиционный электрод

1 1954193 Соез СоветскикСоциалистичесииаРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кл, В 23 К 35/06 с присоединением заявкиРВуАврствииВЙ квмктвт ь.ь.ь.Р в деам зебрвтввкй и вткрытвй(53) УДК 669-494: : 621763 (088.8) Г. Н. Волошин, А. М. Кузей, И. П. Прокопов,А. П. Бакаев и А. Н. Шалайсфизико-технический институт АН Белорусской ССР.,(72) Авторы изобретения о(54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОД 1Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к композиционным материалам, и может быть использовано при напылении и наплавке покрытий с высокой прочностью5 сцепления с основой, равномерных по составу.Известен композиционный электрод, представляющий собой проволоку в виде гибкого шнура с оболочкой из алю о миния, внутри которой находится .спеченный порошок., частицы которого представляют собой алюминиевое ядро, окруженное никелевой оболочкой 1).Недостатком известного электрода 15 является то, что при его напылении образуется неравномерное по составу покрытие, содержащее значительное количество окислов, с пониженной прочностью сцепления с основой. 20Наиболее близким к предлагаемому является электрод, представляющий собой алюминиевую основу, равномерно армированную волокнами стали 2 . 2Недостатком известного электрода является то, что при его напылении формируется покрытие с невысокой прочностью сцепления с основой, неравномерное по составу. Цель изобретения - разработка композиционного электрода, при иапы лении которого формируется пЬкрытие с высокой прочностью сцепления с ос;новой, равномерное по составуПоставленная цель достигается применением композиционного электрода на основе алюминия или его сплавов, выполненного в виде стержня. армированного волокнами металлов, экзотермически взаимодействующими с алюминием, расположенными в стержне концентрическими рядами по его сечению с расстоянием между рейдами 1,5- 3 диаметра волокна, причем расстояние между волокнами в ряду составля-. ет 0,1-1,1.диаметра волокна, а расстояние первого ряда от поверхностиРасстояние между рядами волокон,мм Расстояниемежду волок"нами в ряду,мм Расстояние ряда от поверхности,мм. Прочностьсцепленияпокрытияс основой,кг/см е в а ее ее ее е аее 0,04(0,2 Ь )0,3(15 Ь) 0,02(0,1 Ь) 280 0,08 0,15. 0,4 255 0,6(3 Ь ) 0,22(1,1 Ь ) 0,160,16(0,8 д ) 250 260 0,08 0,04 263 95419 стержня составляет 0,2"0,8 диаметра волокна.При напылении предлагаемого композиционного ааектрода происходит одновременное плавление слоя алюминия на поверхности между волокнами в первом ряду и частично между рядами при этом слой алюминия толщиной 0,2-0,8 Ь удерживается на поверх. ности стали поверхностного натяже Ф ния и окисной пленкой.При увеличении толщины слоя выше 0,8 Ь происходит его частичное сдувание с поверхности, при толщине слоя менее 0,2 Ь происходит чрезмерное быст.1 з рое плавление волокон в ряду и частичное их сдувание потоком сжатого воз" духа. Одновременно со слоем алюминия плавятся волокна в первом ряду, плав" ление которых ускоряется теплотой, вы 20 деляющейся при реакции уже перегретого алюминия с волокном,Таким образом, волокна металла в первом ряду е момент нагревания и плавления взаимодействуют с перегре" И тым алюминием с образованием алюмини.дов,которые затем расплавляются по меренагревания.По мере плавления волокон происхо" дит плавление и перегвевание алюми- Зф ния в промежутке между первым и вторым рядами и между волокнами в третьем ряду, В процессе плавления волокна проиаходит одновременное его раст" ворение в алюминии, в результате чегоосуществляется дополнительное переме" шивание. Плавление частично растворенного волокна происходит практически мгновенно (одновременнопротекает и растворение волокна), ряд во- ,е локон с частью перегретого расплава между рядами (часть расплава тол" 3 4щиной 0,2-0,8 удерживается на поверхности второго ряда силами поверхнотстного натяжения) одновременно .сдувается потоком сжатого воздуха, приэтом дополнительно перемешивается,дробится на капли, и капли транспортируются к напыляемой поверхности.Образовавшиеся капли сильно перегреты (имеют высокое теплосодержание)и в момент полета не успевают охладиться, в связи с чем образование алюминида происходит в момент ударакапли о напыляемую поверхность, чтоприводит к Формированию алюминидногопокрытия одного состава с максималь"ной прочностью сцепления с основой. Таким же образом в следующий момент времени происходит сдувание следующего ряда волокон.При расстоянии между рядамиволокон более 3 Ь (где Ь - диаметр волокна) замедляется плавление и растворение волокон в последующих ря"дах, уменьшение расстояния менее1,5 Ь ведет к ухудшению перемешивания компонентов. При расстоянии между волокнами в ряду более 1,1 Ь происходит выдувание расплава алюминия,при расстоянии между волокнами менее 0,1 Ь имеет место неравномерноеплавление электрода,П р и м е .р , Образцы композиционных электродов диаметром 2 мм с армирующими стальными волокнами диаметром0,2 мм напыляются электродуговым ме"таллизатором ЭИпри давлении сжатого воздуха 4, 5 атм и токе 200 А наполированную (с высотой микровыступов 3-4 мм) поверхность стали 45.Прочность сцепления покрытия приведена в таблице.Ю 9541Прочность сцепления покрытия, по Ьученного при напылении известного электрода 185 кг/см, т,е. на 45"553 меньае, чем при напылении предлагаемого, %Металлографические исследования по.1 крытия, полученного напылением предлагаемого композиционного электрода показывает., что покрытие имеет микротвердость 970 кгс/ммф и состоит из В алюмиииде состава .ГеА 1.йры напылении известного электрода формируется покрытие с микротвер", достье частиц алюминия 35 т 52 кгс/мм, 5 стали 7 М кгс/ммф и алюминидов железа рааймчного состава (ВА 1 и2Таким образом, при напылении пред лагаемого композиционного электрода а формируется покрытие, равномерное по составу. 93 4формула изобретенияКомпоеиционный электрод на основе- алюминия или его сплавов, выполненный в виде стержня, продольно армирован" ного волокнами металлов, экзотермически:взаимодействующего с алюминиемотличающийся тей, что, с целью повыеения прочности сцепления покрытий с основой, волокна расположены концентрическими ря-дами по сечению стержня, с расстоянием между рядами 1,5 т 3 диаме ера во локон;с расстояниями между волокнами О, 1 т 1, 1 диаметра волокна и рассто-. янием первого ряда от поверхности стержня 0,2"0,8 диаметра волокна.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1, Патент США У 3322515 кл. 29 е 191.2, 19622. Авторское свидетельство СССР У 533640 е кл. С.22 0 1/09 э 1975.Составитель "Е. ПерекатоваРедактор Е. Кинив Техред И,Тепер Корректор В. Бутягата ттегееееееитвиаеееаа тетаивеввтее 4 е в еее е е е е еиЗаказ 6343/10 Тираж 1153 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Жт 35, Рауаская наб., д. 4/5ва веет тефилиал ППП "Патент", г,. Ужгород, ул. Проектная, 4