Способ наплавки износостойких сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО шц 26 К 9 04 ИОАН ОБРЕТЕНИ А ВТОРСКО ЕТЕПЬСТВ 293734/25-2(21) (22) (46) (71) ес тв о або о в в ус йств виях непа с жестки ударных30.10.90. Бюл. Р 40Ивано-франковский институт на и Институт электросварки минапрител до ном,нии ие изн и ов, А.В Данильч ыше липче а лавленног прочности ко,с т Д.Луцак, БА.И.Белый3) 621.791 лавле 92(088.8)е свидетельство СССРВ 23 К 9/04, 1985.АПЛАВКИ ИЗНОСОСТОЙКИХ аточн енияу осущ Ав торс7499 ляют два из ко леродисть симметрич ых о(57) Изобретестроению и мо а ром Й аплав емого лоя надруга утродов,чные н ш др т ра сит все ние относится к машин ависяще еров жет быт ительно ьзован ависимы и создаютванны. Тре не эл ар ологичеспреимустано и д, содержащии ав еи м о УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07 НРЫТИ ГКНТ СССР редственно ми абразив нагрузках, горнообога дочном обо тения - по нефтегазоразведр. Цель изобр осостойкости на кже увеличение го слоя за счет апряжений. Напг емя электродами олочные, малоуг- устанавливают1602642 смесь, способную к самораспроетраняю"щемуся высокотемпературному синтезу,устанавливают на расстоянии 1 от ли"нии расположения малоуглеродистыхэлектродов в направлении, противоположном направлению наплавки, при этомрасстояние 1 выбирают в зависимостиот размеров электродов и скорости. Вкачестве третьего электрода берут лен-Оточный или колеблющийся с амплитудойА проволочный электрод. Ленточныйэлектрод имеет толщину Ъ и ширину с,а проволочный диаметр е. При использовании ленточного электрода расстоя Изобретение относится к машиностроению и может быть использованопри восстановительной и технологической наплавке деталей машин,Цель изобретения - повышение износостойкости напдавленного слоя, а также увеличение прочности наплавленногоизделия за счет снижения остаточныхнапряжений.Сущность способа состоит в том,что наплавку осуществляют тремя электродами, два из которых - проволочные,малоуглеродистые диаметром Й устанавливают симметрично оси наплавляемогослоя на расстоянии ш друг относительно друга, зависящем от размеров всехэлектродов, и создают две независимыесварочные ванны, а третий электрод,содержащий смесь, способную к самораспространяющемуся высокотемпературномусинтезу, устанавливают на расстоянии1 ат линии расположения малоугдеродистых электродов в направлении, противоположном направлению наплавки, приэтом расстояние 1 выбирают в зависи.мости от размеров всех электродов искорости наплавки.Как вариант, в качестве третьегоэлектрода берут ленточный шириной си толщиной Ь, при этом расстояние между малоуглеродистыми электродами выбирают в следующих пределах.ш (с+й+1)+2, мм,а расстояние 1 устанавливают из соотношения:1=0,5 (й+Ь)+Д+К 7+2, мм,где 7 " скорость относительного перемещения наплавляемой детали и электродов, мм/с; ния ш и е задают из соотношений:ш.(с+6+1)+2 ь ммф 1=0,5(й+Ь)+Я+К 7+2 фмм, где 7 - скбрость относительногоперемещения наплавляемой детали иэлектродов, мм/с; К=1,52 с. Прииспользовании проволочного электродарасстояния ш и 1 .задают из соотношенийш=(е+й+А+1)ф 2, мм; 1=0,5(е+й)+-й+К 7+2,мм. В результате наплавки образуетсякомпозиционный наплавочный шов,. включающий синтезированный твердосплавныйматериал, расположенный в малоуглеродистой матрице, с переходной зоноймежду ними. 2 з,п.ф-лы, 3 ил,1 табл. К=.1,5,2 с.Также, как вариант, выбирают третийэлектрод проволочным с диаметром е,электроду сообщают колебания с амплитудой А, а расстояния ш и 1 выбираютиз соотношений: ш (е+Й+А+1)12, мм,1=0,5(е+й)+й+К 7+2, мм,На фиг,1 приведена схема осуществления способа при использовании в качестве электрода, содержащего способную к самораспространяющемуся высокотемпературному синтезу смесь (СВС),ленточного электрода шириной с и тол-.щиной Ь; на фиг.2 - схема процессанаплавки при использовании проволочного колеблющегося электрода со смесьюдиаметром е; на фиг.3 - поперечное сечение наплавленного слоя.Способ осуществляют следующим обра"зом.Вначале начинают наплавку малоуглеродистых валиков 1, затем начинаютнаплавлять порошковую ленту или злект":род 2 при перемещении детали 3 на расстояние 1 (фиг, 1,2). В момент наплавки.в порошковой смеси под действиемэлектрических дуг, горящих между лен-.той и деталью, а также между электродами и деталью, инициируется СВС, Впроцессе синтеза в электроде образуются твердосплавные соединения, спекаемые в кермет и смоченные металлом оболочки, Монолитность и предварительныйнагрев в процессе синтеза материалапорошковой ленты исключает разбрызги"ванне раскаленного металла, уменьшаетего окисление, предохраняет растворение твердых сплаьв в сварочной ван-не.42олента шириной 8 и 10 мм и толщиной2 мм и порошковые электроды диамет-,ром 5 мм. Для наполнения порошковойленты и электрода использовалась порошковая смесь, способная к самораспространяющемуся высокотемпературномусинтезу.Способ осуществляли по вышеописанным операциям. При этом скорость перемещения детали (образца) была равна6 мм/с, Амплитуда колебаний порошкового электрода равна 15 мм. Контроль качества наплавленного слоя проводилсяпутем измерения твердости ТПРметодом Виккерса, оценкой процентногосодержания пор и однородности наплав"ленного слоя.Данные по наплавке 2-ти образцовприведены в таблице,Образцы 1-3 наплавлялись порошковой лентой шириной 8 мм при различномрасстоянии между центрами малоуглеродистых электродов ш, рассчитываемомиз формулы. Образцы 4-6 наплавлялисьтой же лентой, но при различном расстоянии между центром электродов и се, рединой порошковой ленты 1.Образцы 7-9 наплавлялись порошковойлентой шириной 10 мм при различномрасстоянии ш и одинаковом 1, совпадающим с оптимальным в предыдущих наплавках. Образцы 10-12 наплавлялись порошковым электродом диаметром 5 мм, приего колебаниях с амплитудой 15 мм, наразличном расстоянии ш при оптимальномрасстоянии 1, равном 16,5 мм. Наплавленный слой в образцах 1, 4, 7, 10 однородный по внешнему виду, беспористый, однако обладает пониженной твердостью за счет значительного перемешивания расплавленного металла малоуг- .леродистых электродов с твердосплавными соединениями, образующимися приСВ-синтезе в порошковой ленте илиэлектродах. Наплавленный слой в образцах 3, б, 9, 12 обладает высокой твердостью, однако вследствие высокого содержания твердосплавных соединенийпосредине наплавочного шва в немпроисходит образование пор. Наплавленный слой в образцах 2, 8, 11 однородный по внешнему виду, без пор с высокой твердостью посредине наплавочного,шва,1 5 16026Течение процесса СВС зависит отвзаимного распо ожения двух проволочных электродов, установленных симметрично относительно оси наплавки, итретьего электрода, содержащего смесь,способную к СВС .Отклонение расстояния 1 в сторонуувеличения от оптимального приводитк недостаточному нагреву порошковой 10ленты, что обуславливает неполный синтез В порошковой смеси. При уменьшении1 наблюдается прогорание металлическойоболочки под воздействием суммарнойтепловой энергии, выделяемой при синтеэе и горении электрода.При наплавке как с порошковой лентой, так и колеблющимся порошковымэлектродом подача порошкового электрода осуществляется в пространство между валиками, наплавленными малоуглеродистыми электродами, расположеннымина расстоянии ш относительно друг друга. Расстояние т, рассчитанное по предлагаемой формуле, обеспечивает частич ное (но не полное) перемещение слоев,наплавленных различными электродами.Как показано на фиг.З, слой, наплавленный на деталь 3, состоит иэтрех разновидностей: 1 - малоуглеродистая сталь, наплавленная электродами; 11 - твердосплавный гетерогенныйматериал; 17 - смесь малоуглеродистойстали с твердым сплавом, Слой 1 снижает величину остаточных напряжений,увеличивает сцепление тнердосплавногослоя 11 с подложкой, За счет этоговозможно увеличение количества твердосплавного материала, т,е. коэффициента заполнения порошковой ленты или 40проволоки, приводящего к повышениюизносостойкости,В результате наплавки образуется,как видно из фиг,З, композиционныйнаплавочный шов, включающий синтезиро. 45ванный твердосплавныи материал, расположенный в малоуглеродистой матрице, При этом образуется переходнаязона 1 Ч, позволяющая прочно связатьтвердосплавный материал, 50П р и м е р. Наплавка производилась на поступательно перемещаемый образец с помощью автомата для наплавки (тип А 384 МК) и источнике питания ВДУ, В качестве малоуглеродистых электродов использовалась проволока типа ПП-АН 120 диаметром 3,5 мм. Для наплавки применялась порошковая При работе деталей, упрочненных предлагаемым способом, в условиях трения в абразивных породах твердосплав1мм порошковой порошковой ленпорошковой лентмм ленты,мм, ты, мм ты, мм 1 3,5 2 3,5 3 3,5 4 3,5 5(2) 3,5 6 3,5 7 3,5 8 3,5 93,5 10 .3,5 11 3,5 2 3,5 10 15620 12 15 710 14 15 780 12 13)5 670 12 150 710 12 16,5 715 12 15 . 680 14 15 740 16 . 15 790 22 16,5 700 2416,5 730 26 16 5 780 2 2 2 2 2 2 2 2 8 8 8 8 8 8 10 10 10 4-5 1-2 5-7 5-7 ный слой защищает от изнашивания поверхность детали, а периферийная наплавка малоуглеродистой проволокой пре-. дохраняет от выкрашивания твердосплав"5 ный слой в условиях значительных энакопеременных напряжений,Способ позволяет получать наплавленные поверхности с Хорошим качеством, при максимально реализуемых сте пенях легирования (особенно тугоплавкими соединениями) и добиваться такой твердости материала, которой невозможно достичь традиционными способами наплавки. Формула изобретения 1, Способ наплавки иэносостойких сплавов, при котором используют три 20электрода, два из которых устанавливают симметрично относительно оси наплавки, а центр третьего устанавливаютпо оси наплавки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения износостойкости наплавленного слоя и увеличения прочности наплавленного изделия за счет снижения остаточных напряжений, первые два электрода из малоуглеродистой стали диаметром Й устанавливают с расстоянием друг от друга ш, зависящим от размеров всехэлектродов, и создают две независимые сварочные ванны, а третий электрод, содержащий смесь, способную к самораспространяющемуся высокотемпературному синтезу, устанавливают нарасстоянии от линии расположения малоуглеродистых электродов в направлении,противоположном направлению наплавки,при этом указанное расстояние выбирают в зависимости от размеров всехэлектродов и скорости наплавки.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что третий электродвыбирают ленточным шириной с и толщиной Ь, при этом расстояние междумалоуглеродистыми электродами ш выбирают в следующих пределах:ш= (с+6+1)+ 2, мм,а расстояние 1 от оси малоуглеродистых электродов до ленточного устанавливают из соотношения:1=0, 5 (й+Ь)+-17+КЧ+2, мм,где Ч - скорость относительного перемещения наплавляемой деталии электродов, мм/с,К=1,52 с.3. Способ по п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что третий электрод выбирают проволочным с диаметром е,электроду сообщают колебания с амплитудой А, расстояние ш выбирают из соотношенияш= (е+ Я+А+ 1)+ 2, мм,а расстояние 1 выбирают из соотношения1=0, 5 (й+е) +,Я+КЧ+2, мм.1602642 фиг, Я ставитель Т.Арестхред М.Дидык Корректор Н,Король едактор М,Банд аж 65 Заказ 33 Подписи НТ СССР ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагар