Способ дуговой наплавки под флюсом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 10 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР г.: ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретговой напласких повернаплавки внстий ступицновлениизапрессовки УГОВОИ НАПЛАВКИ ПОД ние относится к спас ки под флюсом цил ностей, преимуще тренних поверхносте олесных центров при атяга, необходим деталей на ось, и мо индричественно й отвер- восстаого для жет быть Изобретение относится к спговой наплавки под флюсом циских поверхностей при восстаизношенных и упрочнении новыпреимущественно наплавки внутверхностей отверстий ступиц колтров при восстановлениинеобходимого для запрессовкиось, и может быть использованоных отраслях народного хозяйстплавки рабочих поверхностейдеталей. Цель изобретения - повышение качеста наплавки, преимущественно для ступиц(21) 4695914/27 (22) 11.04.89 (46) 23.06.91, Бю (71) Всесоюзный институт железн (72) С,И,Клещев вченко, В.М.Аме (53) 621.791,92.5 (56) Грохольски талей машин и плавкой. М.-Л.: особам дул индриченовлениих деталей,ренних поесных ценнатяга,Деталей нав раэличва для намассивн ых.,Ж, 1657 5 з В 23 К 9/04 // В использовано в различных отраслях народного хозяйства для наплавки рабочих поверхностей массивных деталей, Цель изобретения - повышение качества наплавки, Электрод заводят в глубь отверстия и выполняют наплавку по винтовой линии, Наплавку первых слоев выполняют от середины внутренней поверхности отверстия в направлении к кромкам, а последующие слои выполняют от одной и той же кромки на всю длину наплавленной поверхности, причем при наплавке первых слоев погонную энергию от слоя к слою уменьшают на 15 - 300 ь. Способ позволяет исключить образование трещин в переходной зоне наплавки 1)ри запрессовке колесного центра на ось, дефектное формирование краевых валиков и неотделимость шлаковой корки при многослойной наплавке, особенно при наплавке внутренних поверхностей отверстий массивных деталей. 5 ил., 3 табл. сных центров, изготовленных из средеродистой стали,На фиг,1 приведена схема наплавки от середины до 1-й кромки отверстия ступицы; на фиг:2 - схема наплавки от середины до 2-й кромки отверстия ступицы; на фиг,3 - схема наплавки по фиг,1 для второго слоя; на фиг, 4 - схема наплавки по фиг,2 для второго слоя; на фиг.5 - схема наплавки последующих слоев от одной и той же кромки на всюдлину наплавляемой поверхности,Способ осуществляют следующим обром.Предварительно определяют оптимальные значения параметров режима дуговой наплавки под флюсом для данного изделия, марки электродной проволоки, флюса и, исходя из условий стабильности процесса, отсутствия газовых пор и т,д., определяют толщину наплавки Ь, мм, количество слоев 1; скорость наплавки Чн, м/с; вылет электрода 1, мм; диаметр проволоки бпр, мм; скорость подачи электродной проволоки Чпр, м/с; скорость вращения изделий оА об/мин; скорость продольного перемещения электрода Чпп, м/с; погонную энергию для наплавки начального слоя ц/Чн, кДж/м, ток 1, А; напряжение дуги О, В,Вначале с помощью мундштука 1 устанавливают электродную проволоку 2 над центральной частью внутренней поверхности отверстия ступицы 3 и подают флюс через флюсоподающее устройство 4. Затем наплавляют валик 5 по винтовой линии от середины к 1-й кромке отверстия (фиг,1). После наплавки первой половины поверхности отверстия осуществляют наплавку валика 6 от середины к противопОложной кромке отверстия (фиг.2). Далее при наплавке валиком 7 опорного слоя от середины к 1-й кромке отверстия (фиг.3) и валиком 8 - первой половины второго слоя (фиг,4) погонную энергию уменьшают на 15 - 30;6 от с 1/Чн. При формировании первых слоев валиками поочередно от середины к краям уменьшение от слоя к слою погонной энергии менее чем на 156 (от погонной энергии начального слоя) приводит к перегреву металла валиков и плохой отделимости шлаковой корки при наплавке последующих слоев. Уменьшение погонной энергии более чем на 30 оь связано с образованием трещин в краевой зоне отверстия при запрессовке колесного центра на ось (табл,1).Это связано с тем, что при наплавке первых слоев (от середины) при уменьшении погонной энергии от слоя к слою более чем на 30 не обеспечивается равномерно. го разогрева основного металла ступицы до 250 - 300 С. Поэтому при наплавке последующих слоев (от кромки ступицы) в зоне термического влияния краевой зоны отверстия зс- ожно образование хрупких структур, приводящих к возникновению трещин, Уменьшение погонной энергии от слоя к слою при наплавке первых слоев предназначено для обеспечения наиболее оптимального теплового режима при наплавке.В начале процесса тр:буется максимально быстро разогреть поверхность пулицы, Чем холоднее поверхность ступицы,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тем больше значение погонной энергии необходимо вводить в металл для быстрого разогрева поверхности обеспечения само- подогрева при наплавке, что предохраняет от образования хрупких структур в зоне термического влияния. При этом наплавка первых слоев без уменьшения погонной энергии от слоя к слою приводит в процессе наплавки по винтовой линии к перегреву металла, что связано с ростом зерна в зоне термического влияния, плохой отделимостью шлаковой корки и, как, следствие, некачественным формированием валиков. Последовательное уменьшение погонной энергии от слоя к слою при наплавке первых. слоев на 15 - 307 О (даже при суммарном уменьшении на 30 - БО) от первоначальной, что соответствует примерно нанесению третьего слоя из середины)не приводит к плохому формированию валиков, так как металл ступицы предварительно достаточно и рогревается. При наплавке первых слоев с крайних точек ступицы (или с точек промежуточной области между серединой и краем), из-за отсутствия достаточного предварительного подогрева основного металла и ухудшения защиты дуги у кромок отверстия, крайние валики формируются с подрезами, а в зоне термического влияния начала наплавки образуются закалочные структуры, которые резко снижают работоспособность ступицы при увеличении нагрузки на колесную пару. Это связано с тем, что при эксплуатации колесной пары вследствие колебаний колес относительно вертикальной плоскости, рабочая поверхность ступицы испытывает дополнительную нагрузку, неравномерно распределенную по длине ступицы, При этом дополнительная нагрузка по краям ступицы линейно уменьшается до минимального значения в середине. Такое воздействие на ступицу получило названйе "фреттингэффекта". Эксперименты показывают, что силового воздействия в середине отверстия ступицы при наличии там закалочных структур (при наплавке первых слоев из центра) не достаточно для развития трещин. Дополнительной нагрузки у кромок отверстия ступицы при наличии в краевой зоне закалочных структур,при наплавке первых слоев от кромок) достаточно для образования трещин, которые резко снижают работоспособность ступицы,табл,2),Кроме то о, возможное образование трещин непосредственно при запрессовке олесного цен а на ось связано сувелнчежматяга и величием твердой мартенситной (или трооститной) структуры в зоне термического влияния краевого участка отверстия ступицы, с которого начинаютзапрессовку, Связь этих трещин с технологией наплавки состоит в том, что в зависимости от технологии наплавки я краевойзоне отверстия ступицы образуется или необразуется твердая мартенситная (или трооститная) структура. которая и связана схрупким разрушением металла при резком 10увеличении нагрузки (при отклонении осейв начале эапрессовки).Количество слоев,наплавляемых из середины отверстия, определяется равномерным разогревом основного металла 15ступицы до температуры 250 - 300 С, чтогарантирует отсутствие в краевой зонехрупких закалочных структур, трещин и бездефектное формирование валиков при нанесении последующих слоев, 20После формирования первых слоев осуществляют наплавку последующего слоя,при этом начало наплавки валика 9 (фиг 5)смещают в противоположную сторону 1окончания наплавки предыдущего слоя Это 25связано с необходимостью выравниваниятемпературного поля в металле ступицы,что обеспечивает оптимальный тепловойрежим для хорошей отделимости шлаковойкорки (табл,3), Количество последующих 30слоев определяется заданной толщиной наплавки.Таким образом, наплавка первых слоевот середины внутренней поверхности отверстия поочередно к кромкам отверстия, 35уменьшение погонной энергии от слоя кслою при наплавке первых слоев на 1530 , наплавка последующих слоев на всюдлину отверстия ступицы при смещении начала наплавки каждого слоя в противоположную сторону от окончания наплавкипредыдущего слоя обеспечивают наиболееоптимальный тепловой режим для хорошейотделимости шлаковой корки, выполненияваликов без дефектов и отсутствие трещин 45в металле наплавки при эапрессовке колесного центра на ось,П р и м е р, Способ применяют длянаплавки внутренней поверхности отверстий ступиц колесных центров (железнодорожного транспорта) иэ среднеуглеродистойстали при восстановлении натяга для повторной запрессовки центров на посадочную поверхность подступичной частивагонных осей. Наплавку выполняют на сварочном стенде С-6-18, оснащенном полуавгоматом А, В качестве источникапитания используют ВСМ УЗ, Маркаэлектродной проволоки СвА, марка флюса АНАМ. Внутреннюю поверхность отверстия, подлежащую восстановлению, протачивают под диаметр 230 мм для удаления металла, имеющего наклеп и другие повреждения.Предварительно задают и = б мм; К = 3; Чн - 7,2 10м/с;1= 20 мм; г 1 пр = 2,0 мм; Чп4,6 10 2 м/с; о= 0,6 об/мин; Чпл = 4,910 м/с, ток постоянный, полярность обратная.Определяют для первого слоя (из середины) - = 1530 кДж/м; 11 = 340 А; 01 = 3401ЧнВ,Для второго слоя (из середины) -- = -- (25% от - ) = 1150 кДж/м;2 = 290 1/н 1/н ЧнА; 02=30 В.По найденным параметрам режима настраивают процесс. Выставляют электродную проволоку над серединой внутренней поверхности отверстия, наплавляют первый слой валиками поочередно от середины к кромкам, при этом погонная энергия равна 1530 кДж/м. Затем осуществляют наплавку второго слоя валиками поочередно от середины к кромкам, при этом погонная энергия равна 1150 кДж/м, После завершения второго слоя проволоку переводят на противоположный край отверстия и наплавляют последующий слой на всю длину отверстия, при этом погонная энергия равна 1150 кДж/м,Процесс наплавки стабильный. Шлаковая корка в процессе наплавки легко удаляется длинным тонким зубилом. Качество наплавленного металла соответствует требованиям технических условий,Наплавленную поверхность отверстия ступицы протачивают до диаметра 220 мм и осуществляют запрессовку колесного центра на вагонную ось в соответствии с существующими требованиями.Таким образом, использвание предложенного способа позволяет исключить образование хрупких закалочных структур в краевых зонах отверстия, трещин в металле наплавки при запрессовке и эксплуатации колесных центров (колес).Формула изобретения Способ дуговой наплавки под флюсом внутренних цилиндрических поверхностей, при котором электрод заводят внутрь цилиндрической поверхности, выполняют наплавку по винтовой линии, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества наплавки преимущественно для ступиц иэ среднеуглеродистой стали, наплавку не1657313 на всю длину наплавленной поверхности,причем при наплавке первых слоев погонную энергию от слоя к слою уменьшают на15 - ЗОВ. скольких первых слоев выполняют от середины внутренней поверхности отверстия в направлении к кромкам, а последующие слои выполйяют от одной и той же кромки Таблица 1 Величина изменения (уменьшения) погонной энергии при наплавке слоев ж/м 10 от - 153 Я 1 нОтделимость корки хорошая; трещин нетТо же Таблица 2 Расстояние от края отверстия сту- Результатыметаллографических исследований металпицы, Мм То жеТ е ины не обна жены Таблица 3 Результаты наблюдений Местоположение начала наплавки последую егослоя Плохая отделимость шлаковой корки Хорошая отделимость шлаковой корки Окончание наплавки предыдущего слояПротивоположная сторона от окончания наплавки предыдущего слояОт середины отверстия Увеличение общего времени на наплавку: удовлетворительная отделимость шлаковойко ки 15 от- -230 н 25от - -380 н 30 от н 35 от - -536 Ч ля начального слояНаплавка от края отверстия1.- =606- = 12013- = 1802 Результаты исследований отделимости шлаковой корки и наличия трещин в наплавке после ( распрессовки ент а Плохая отделимость корки (последний слой ): трещиннет Микротрещины в краевой зоне;отделимость корки хорошаяЦ 1/он=1530 кДж/м ла наплавки после эапрессовки, испытаний и распрессовки ент ов Трещины по кромке отверстия; краевой валик с подрезамиМикротрещины в зоне начала наплавки1657313 Риг иГ иг 5 Составитель Д,Слин Техред М,Моргентал едактор А.Козори Корректор роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина аказ 1679 Тираж 534 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5