Состав проволоки для наплавки алюминиевых сплавов

10 20 Изобретение относится к сварке,в частности к материалам, применяемым при. наплавке алюминия и егосплавов с целью получения антифрикционного износостойкого слоя.Известен сплав на основе алюминия, содержащий медь, кремний, олово и магний при следующем соотношении компонентов, вес.:Медь, 4 г 8 518Кремний 1,2-2, ОМагний 0125 Ос 45Олово 2 7-3,5Алюминий Остальное Я,кИзвестна шихта для наплавки алюминия и его сплавов, содержащая,вес.Ъ:Олово 3,6-35,8Медь 2,8-21,4Хлористыйкалий 206-449Хлористыймагний 8,1-17,8Криолит 12,8-28,1Окись кремния 1,3-2,8Ни кель 0,3-0,4Кремний 0,8-3,0Титан 0,2-1,0. ЯНедостатком этих изобретенийявляются низкие сварочно-технологические характеристики при наплавкев среде защитных газов и в другихслучаях при малом тепловложении всварочную вайну, а также недостаточная износостойкость наплавленногослоя.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсясостав на основе алюминия, содержащий кремний, цирконий, железо,цинк, олово, медь при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:Кремний 4,6-5,9Магний 0,45"0,9Цирконий 0,2-0,3железо не более 0,6 45Цинк + олово не более 0,1Медь не более 0,2Алюминий Остальное 31 .Недостатком данного состава являются нижние антифрикционные свойства наплавленного металла и недостаточные сварочно-технологическиехарактеристики процесса наплавкиплавящихся электродом,Целью изобретения является повышение антифрикционных свойств наплавленного металла, его износостойкости и улучвние сварочно-технологических характеристик процесса наплавки.60Цель достигается тем, что в предлагаемом составе, содержащем циркоЙй, кремний, медь и олово, алюминий, магний, цирконий содержитсяв виде Фторцирконата калия, медь, 65кремний, олово - в виде. лигатуры, а магний в виде алюминиево-магниевого порошка при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:Фторцирконат калия 0,017-1,3Кремне-медно-оловянная лигатура 11,85-20,75Алюминиево-магниевый порошок 0,4-2,0Алюминий в видеоболочки Остальное При этомнаходятся ввес,Ъ:КремнийМедьОлово кремний, медь и олово следующем соотношении,4"960-7025-31 Алюминиево-магниевый порошок представляет собой сплав следующего состава, вес.Ъ:Алюминий 50-60 Магний 40-60Цирконий вводится в состав шихты в виде химического соединения К 7 У 6 для обеспечения наиболее полного перехода его в металл наплавки по реакцииЗКУГ 6 +4 А 1 = Зс, + 6 КР + 4 А 1 Г + илйК Х Г + 2 Мя = 27, 2 КР+ 2 Мрг +Образующиеся в результате реакции Фтористые соединения снижают поверхностное натяжение расплавленного металла и совместно с дополни тельно выделяющимся теплом способствуют мелкокапельному переносу электродного металла в сварочную ванну, что значительно повышает стабильность процесса наплавки, снижает разбрызгивание жидкого металла.Цирконий в расплавленном металле создает искусственные центры кристаллизации, что обеспечивает химическую какрооднородность кристаллизующегоая сплава за счет мелкозернистой структуры, повышает его плотность. Более равномерное распределение твердых включений по объему антифрикционного сплава приводит к равномерному распределению нагрузки по площади контакта, что значительно повышает износостойкость сплава при. работе трения, Эффект присутствия циркония наблюдается, начиная с 0,017 вес.Ъ фторцирконата калия в электроде. С увеличением содержания КУ,Г 6 в электроде растет содержание циркония в наплавленном металле, что приводит к повышению общей твердости сплава за счет образова" ния химического соединения циркония с алюминием ЕгпА 1 щ.При введении в электрод более 1,3 вес,Ъ 21, твердость наплавлеиного слоя превышает 125 кг/мм 2,841184 Таблица 1 Ингредиенты 2 (оптимальн 35 0,6 Алиминиевомагниевыйпороюк 1,4 0,4 2,0 5,7 64,8 29,5 49,5 50,5 Наплавка осуществлялась на алюминиевую пластину плавящимся электродом на режиме: что для антифрикционных сплавов на основе алюминия не желательно. В связи с этим содержание КЕР 6 в электроде более 1,3 вес,Ъ не раЦионально,Введение кремния, меди и олова в состав электрода в ниде лигатуры (сплава) позволяет снизить активность элементов и повысить стабильность перехода их в наплавленный металл. При этом соотношении их в 10 лигатуре и количество лигатуры в электроде в сочетании с алюминиевой основой позволяют получить гетерогеннуи структуру наплавленного слоя - необходимое условие антифрикционнос ти сплава.В качестве мягкой основы служит алюминий, упрочненный добавкой кремния. Минимальная необходимая прочность алюминиевой основы достигает ся при содержании лигатуры в электроде не менее 11,85 вес.Ъ и наличия кремния в ней начиная с 4 вес.Ъ.Увеличение количества кремния в лигатуре более 9 вес,Ъ и содержание 25 лигатуры в электроде более 20,75 вес,Ъ приводит к выделении кремния в сплаве в виде свободных кристаллов, твердость которых превосходит твердость контртела. Это приводит к преждевременному износу пары трения и выходу ее из строя. Поэтому содержание кремния в лигатуре не должно превышать 9 вес.Ъ при количестве лигатуры в электроде не более 20,75 вес.Ъ. Твердыми. включениями в мягкой основе являются химические соединения .олова с медью и меди с алюминием Спб,"и, СцБп, СиА 1.Характерный признак гетероген ности структуры - наличие сплошной сетки включений в основе - появляется при содержании меди и олова в лигатуре не менее 60 вес.Ъ и 25 вес.Ъ соответственно и лигатуры в электро де не менее 11,85 вес,Ъ. Увеличение содержания меди в лигатуре более 70 вес.Ъ, олова более 31 вес,Ъ и лигатуры в электроде более 20,75 вес. Ъ приводит к значительному повышении твердости и охрупчивании наплавленного слоя, что является недопустимым для антифрикционных алюминиевых сплавов. В связи с этим количество меди и олова в лигатуре и лигатуры в .электроде не должно превышать55 укаэанные пределы. Наличие магния в порошковом элект. роде обуславливает образование в наплавленном слое химических соеди нений А 1,",я , Мя 28, А 1 СцМР, выделяющихся в виде, вторичной фазы(/3- Фазы) в результате старения. Вторичные выделения упрочняит направленный металл при сохранении оптималь ной твердости, что способствует повышении его износостойкости.Положительный эффект от введения магния наблюдается при содержании алиминиево-магниевого порошка в . электроде не менее 0,4 вес.Ъ; Наличие более 2 вес.Ъ А 1-МН порошка в электроде не желательно, так как приводит к потере прочности наплавки при высоких температурах.Введение магния в состав электрода в виде порошка сплава его с алюминием обусловлено высокой активностью магния к кислороду. В сплаве с алюминием активность магния снижается, что позволяет значительно повысить переход его из электрода в наплавленный слой.Применение алиминиево-магниевого порошка, равно как кремне-меднооловянной лигатуры и фторцирконата калия, позволяет обеспечить промышленнуи надежность состава предлагаемого порошкового электрода.С целью оценки антифрикционных свойств наллавленного металла были изготовлены электроды следующих составов (см. табл. 1). Составы порошковых электродов Содержание в электроде,вес.ЪФторцирконаткалия 0,017 1,3 Кремне-меднооловяннаялигатура 11,85 20,75 15,7 Алюминиеваяоболочка ОСталь- Осталь- Остальное ное ное П р и м е ч а н и е: Кремне-меднооловянная лигатура имела следующийсостав. вес.Ъ:КремнийМедьОлово Соотношение магния и алюминияв алиминиево-магниевом порошке,вес.Ъ:МагнийАлюминий841184 Ид18-20 В, 1 св = 200-210 А, ток постоянный, полярность обратная в среде аргона, В качестве плавящегося электрода использовались испытуемые порошковые электроды. Сварочно-технологические характеристики процесса наплавки, химический состав и свойства наплавленного металла приведены в табл.2-4,Таблица 2Сварочно-технологические характеристикипроцесса наплавки Состав Формированиенаплавленно, го. металла Стабильность 1 Трещины Плотностьдугового 1 на поверхнаплавкипроцесса носинаплавки 1 Удовлетвори- Стабилен Нет Удовлетворительное тельноеОдиночные ХорошаяНет То же 2 То,же3 Хорошее То же Таблица 3Химический состав наплавленного металла Содержа-Содержание ниемеди олова,вес.Ъ вес.Ъ Содержаниекремния,вес,Ъ Состав 0,10 0,1 Остальное 2,18 0,61 6,22 10,12 , 4,13 1,18 0,48 0,46 То же 3,49 . 0,89 , ,34 0,21 8,11 Т а б лица 4Свойства наплавленного металлаСоставПредел проч.ности при затвердевании,кг/ми Износ со смазкг., мг/см км,Твердость ,КоэфАици;по Ириней,;ент трениякг/ммбез смазки, Относнтель-ное удлине-ние, Ъ 0.,1 0,134 6,8 95 0,115 0,093 122 0,13 5,2 0,10 Я,О 50 Предлагаемый электрод может бытьиспользован для получения наплавкойизносостойкого антифрикционного слоякак в процессе ремонта, так и прикзготовлении новых узлов тре 5 ния. Как видно из табл. 2-4 наилучшим комплексом свойств, как в процессе наплавки, так и по служебным характеристикам наплавленного металла, обладает электрод состава Р 3, при. нятый за оптимальный. Составитель Т. Арест Редактяр С. Титова Техрел А.Бабинец Корректор М. ШарошиЗаказ,10747/4 Тираж 1106 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений иоткрытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5