Способ получения наплавочного материала

Изобретение относится к получению тугоплавких неорганических материалов, например, карбидов металлов и твердых сплавов на их основе, и может быть использовано для упрочнения и восстановления, например, быстроизнашивающихся частей горрдрудного и металлургического оборудованэвестен способ получения наплавочного материала, упрочнения и восстановления изношенных частей горнорудного оборудования путем электродуговой наплавки материала порошкового электрода ЦНтип по ГОСТ 10051 - 75, Т - 225 Х Г 10 С.Порошковый электрод, применяемый для наплаоки, содержит в своем составе хром и углерод. Пои наплавке его на деталь с помощью электродуговой сварки в ванне расплавленного металла происходит образование карбидоо хрома. количество которых зависит от режима наплавки и может изменяться в широких пределах.Недостатком известного способа наплавки является низкое содержание образующегося карбида хрома в наплавочном материале, что снижает износостойкость упрочненных деталей, а также ограничения на размеры о сечении.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения тугоплаоких неорганических материалов, Способ-прототип включает локальное воспламенение смеси исходных компонентов под давлением газообразной среды в цилиндрической форме, при этом о качестве исходной смеси используют смесь оксидов металлов Ю-Ю групп периодической системы с металлом-восстановителем и неметаллом, а о качестве металла-связки используют, например, никель, кобальт.Для получения литого тугоплаокого неорганического соединения СгзС 2 готовят смесь порошков СгОз, Сг, А и С, перемешивают о смесителе о течение 1 ч, Смесь засыпают о тугоплаокую форму, имеющую вид цилиндра, и уплотняют. Форму со смесью помещают в реактор, Воспламенение смеси прооодят нагретой вольфрамовой спиралью при давлении о реакторе 25-30 атм, По окончании горения продукты реакции представляют собой образец цилиндрической формы, состоящий из оерхнегс слоя - шлака и нижнего - целевого продукта, Имеются мелкие поры и раковины.По прототипу получают в реакторе тугоплаокий наплаоочный материал в виде слитка, который для дальнейшего использования при напиаоке необходимо дробить и классифицировать, а затем добав 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лять в наплавочные материалы для упрочнения изношенных участков детали с помощью электродуговой сварки, плазменной или индукционной наплавки. Таким образол, по способу-прототипу получают не готовый наплавочный материал, а материал, требующий дальнейшей переработки.Недостатком прототипа являются ограниченные технологические возможности, связанные с использованием реактора, работающего под избыточным давлением инертного газа, что накладывает ограничения на размеры получаемых изделий, Другим недостатком является невозможность получения наплаоочного материала в виде электрода для электродуговой сварки-наплавки. вследствие того, что металл-связку вводят в виде чистого металла, что требует дополнительного расхода энергии на его расплавление. Поэтому температура расплава недостаточна для формообразования электрода большой длины. Кроме того, в способе-прототипе процесс фазоразделения и формообразования целевого продукта идет в одном объеме, в связи с этим, получаемый образец состоит из двух слоев; шлака и карбида металла, что требует их последующего разделения и дальнейшей перерабогки для получения готового к наплавке л 1 атериала.Целью изобретения является упрощение гехнологии получения изделия и расширение технологических возможностей путем получения литого наплавочного материала о виде длинномерного изделия, например электрода, для электродуговой сварки с повышенным содержанием карбида хрома,Поставленная цель достигается путем локально о воспламенения смеси исходных компонентов, содержащей оксиды хрома, алюминий, углерод с последующим формообразооаниел слитка, согласно изобретению, о исходную смесь дополнительно ооодят оксид железа при следующем соотношении компонентов, л 1 ас. :СгОз 18-22 Сг 20 з 32-39 ГеОз 10-15 А 26-28 С 4-б а процесс горения ведут при атмосферном давлении в среде воздуха с разделением расплава о клинообразном реакционном объеме с открытой верхней пооерхность 1 о, с последующим сливом целевого продукта через зазор боковых граней 0,7-1,5 мм в расположенный горизонтально по длине реакционного объема формообразующий элемент.При указанном соотношении между исходными компонентами после сгорания исходной смеси при атмосферном давлении в среде воздуха получают расплав продуктов реакции - твердый сплав на основе карбида хрома с железной связкой и оксида алюминия, Из-за разности плотностей и нерастворимости друг в друге под действием силы тяжести происходит фазоразделение, т.е. расслоение жидких продуктов синтеза, Этот процесс проводят в клинообразном реакционном объеме с открытой верхней поверхностью. Литьевая форма, в которой осуществляют способ получения наплавачного материала, изображена на чертеже, где 1 - металлический каркас, 2 - формообразующий элемент, 3 - регулируемый зазор между боковыми гранями, 4 - экзотермическая смесь порошков, 5 - вертикальная и наклонная боковые грани (материал - графит), б - направлягощие боковых граней, 7 - поджигающая спираль.При сгорании смеси и образовании жидких продуктов происходит расслоение: твердый сплав перетекает в расположенный горизонтально по длине реакционного объема формообразующий элемент, через зазор боковых граней 0,7 - 1,5 мм. Разделение металлической и оксидной фазы с помощью зазора происходит вследствие различной зависимости вязкости оксидной и металлической фазы от температуры, Вблизи зазора в узкой части клинообразной формы и раис ходит резкое охлажде ние. П ри этом вязкость металлической фазы остается практически неизменной, а оксидная возрастает более чем на порядок, Оксидная теряет способность протекать в зазор, а нематаллическая легко протекает.Содержание ГегОз регламентировано требуемой износостойкостью и конструкционнай прочностью наплавочноаго материала, Расположение формоабразугащего элемента горизонтально по длине реакционного обьема, приводит к тому, чта длина получаемого изделия соответствует длине формы и позволяет получать изделия технологически требуемой длины.Сущность предложенного изобретения поясняется следующим примером коггкретного получения наплавочнага электрода длиной 400 мм и сечением 1 см .гП р и м е р 1, Готовят смесь из порошков: 264 г(22 мас.%), СгОз, 384 г(32 мас.%) СггОз, 168 г (14 мас.,%) РегОз, 312 г (26 мас.%) А 1 марки АСД, 72 г (6 мас,%) С. Смесь тщательно перемешивают в планетарном сме 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сителе, а затем засыпают в клинаобразныи реакционный объем с зазором боковых граней 0,7 мм. Смесь инициируют высокочастотной электрической дугой, Горение осуществляется на воздухе при атмосферном давлени;. После завершения горения и естественного остывания получаемое иэделие в виде наплавочного электрода извлекают совместно с прибыльной частью, затем отделяют получаемое иэделие длиной 400 мм от прибыльной части, которая состоит из шлака - окСида алюминия,П р и м е р 2. Готовят смесь из параш к,. 216 г (18 мас.%) СгОз, 468 г (39 мас,%) СггОз, 120 г (120 мас.%) ГегО., 336 г (28 мас.%) А л,1.ки АСД, 60 г (5 лгас.%) С Смесь перемешивагат, засыпают в клиггоабразный реакционный обьем с зазорам боковых граней 1,5 мм, затем иницииругпт как в примере 1 После завершения горения и естествен: аго астыеания готовое изделие извлекагот,П р и м е р 3. Готовят смесь из порошков: 216 г (18 мас.%) СгОз, 444 г(37 мэс.%) ГггОз, 180 г (15 мас.%), РегОэ, 312 г (26 атэс.%) А 1 марг;и АСД, 48 г (4 мэс,%) С, Смесь пере машивают и засыпают в клинообразный реакционный абьем с зазором боковых граней 1 ггм затем инициируют как в прилере 1. Пасла завершения горения и есгественгагг остывания гогавае иэделие ггзвлскгггог.Такилг образом, предложенный способ, па сравнени о с прототипом, позволяет упрастигь технологию получения иэделия и расширить технологические возможности путем получения литого наплавочггого материала в виде длинномерного изделия - наплавочнаго электрода. Кроме тога, способ позволяет отказаться от использования реактора, работающего под избыточным давлением инертного газа, гЛсклюает необходимость дробления литого материала позволяет получить готовый к наплавке электрод, Таким образом, па атногг".нгэа к прототипу, исклгачены дополнительные затраты по переработке получаемого; реву г- тате синтеза литого проду кт павьгиэ э,гие стоимость наплавочного матер ала,(56) ВНТИЦ от 01.86 г, рег стр Е 0044853, Исследовэние налгенклатург реталей горнорудного оборудования и раэрэбот ка прогрессивной технологии и централизованного упрочнекия методом нзплэвки,Авторское свидетельство СССР М 617485,кл. С 22 С 23/00, 1978.2001141 18- 22 А - А Составитель В.Санин Техред М.Моргентал орректор В,Петраш Редактор Н,СеменоЗаказ 3114 Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5иэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПЛАВОЧНОГО ЧАХЕРИА. лА, включающий приготовление экзотермической смеси, содержащей оксиды хрома, алюминий, углерод, локальное воспламенение смеси, последующее горение ее с фазораэделением и формообразованием, отличающийся тем, что в исходную смесь дополнительно вводят оксид железа при следующем соотношении компонентов, мас. ф ,СгОз СггОз 32 -39 РегОз 10 . 15 А 26- 28 5 С 4-6процесс горения и фазоразделения осуществляют в среде воздуха в клинообразной форме с открытой поверхностью, а формообразование синтезированного сплава 10 проводят путем слива его через зазор боковых граней формы размером 0,7 - 1,5 мм в горизонтально расположенную полость,