Способ износостойкой наплавки

 

СПОСОБ ИЗНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВ КИ путем электродугового расгшавления присадочной проволоки при подаче (Л с о «fit ГС на поверхность изделия твердых износостойких частиц с воздействием на них ультрозвуковыми колебаниями, о тличающийся тем, что, с це™ лью повышения качества износостойкого наплавленного слоя детали за счет улучшения смачивания, пропитки и ранномерного распределения твердых износостойких частиц по всему объему наплавляемого слоя, твердые износостойкие частицы вводят непосредственно в ванну расплавленного металла посред ством наполненной твердыми частицами порошковой проволоки, которую соединяют с источником ультразвуковых KOI- лебаний.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН.,SU„„1016912

А цр 4 В 23 К 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:,, "". "., Н АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ф

Cb

CO

ЬР (21) 3321271/25 27 (22) 17.07.81 (46) 15.06.86. Бюл. У 22 (71) Производственное объединение

"Строймаш" и Белорусский институт механизации сельского хозяйства (72) А. С. Шиляев, В. И. Ивинский, 10. Е. Шарин.и О. А. Коренькова (53) 621.791.92(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 220380, кл. В 23 К 9/04, 09.03.66.

Авторское свидетельство СССР

У 416209, кл. В 23 К 9/04, 20.03.72. (54)(57) СПОСОБ ИЗНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВ»

КИ путем электродугового расплавле ния присадочной проволоки при подаче на поверхность изделия твердых изно состойких частиц с воздействием на них ультрозвуковыми колебаниями, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества иэносостойкого наплавленного слоя детали за счет улучшения смачивания, пропитки и равномерного распределения твердых иэно" состойких частиц по всему объему на плавляемого слоя, твердые иэносостой" кие частицы вводят непосредственно в ванну расплавленного металла посред ством наполненной твердьми частицами порошковой проволоки, которую соединяют с источником ультразвуковых ко

10) 6912

1О

20

25 в

55 ковые колебания.

Изобретение относится к наплавке изделий износостойкими материалами и может быть применено, например, для восстановления и упрочнения изношенных поверхностей деталей.

Известен способ износостойкой вибродуговой наплавки по которому с целью повышения износостойкости наплав ленного металла в жидкую ванну вводят ультрозвуковые колебания. Для этого электроду, совершающему колебания с низкой частотой порядка )20 Гц, сообщают еще высокочастотные колебания с частотой порядка, например, 20 КГц.

Недостатком указанного способа является то, что ультразвук вводится в дуге, расплавленный металл находится при температуре 6000 С. Поэтому ультразвук, если и влияет, то очень слабо на изменение структуры и свойств металла из™за большой свободной энергии перегретой системы и самопроизвольного установления структуры жидкости.

С термодинамической и молекулярнокинематической точек зрения воздействием ультразвука на перегретый распла не достигается изменение порядка в структуре жидкого состояния, а следовательно, не оказывается влияние на формирование структуры и свойств твердого. тела, В этом случае значи» тельная часть энергии расходуется нерационально, эффективность обработки мала.

Известен также способ износостой кой наплавки путем электродугового расплавления присадочной проволоки.

На расстоянии 8 мм от дуги через мундштук подают порошковый износостойкий материал и наплавленный слой с порошком попадает в зону действия упрочняющего органа. Последний связан с магнитострикционным преобразователем, который сообщает упрочняющему органу вынужденные ультразвуковые колебания. Температура деформации наплавленного металла 850-900 С, Существенным недостатком данного способа является недостаточно высокое качество износостойкого слоя, так как частицы, как правило, бывают покрыты различными загрязнениями, пленками окислов и т.п. Эти пленки не дают возможности атомам металла и твердым частицам взаимодействовать.

Частицы оказываются слабо связанными с матрицей.

Кроме того, частицы пОрошкового материала вдавливаются в размягченный поверхностный слой и воздействие ультразвуковых колебаний, если и снижает усилия деформирования деталей, то никак не способствует равномерному распределению твердых частиц по объему наплавленного слоя.

Целью изобретения является повыше"" ние качества износостойкого слоя детали за счет улучшения смачивания, пропитки и равномерного распределения твердых иэносостойких частиц по всему объему наплавляемого слоя.

Для-достижения поставленной цели по предлагаемому способу твердые из носостойкие частицы вводят непосредственно в ванну расплавленного металла посредством наполненной твердыми частицами порошковой проволоки, которую соединяют с источником ультразвуковых колебаний.

Суть процесса наплавки поясняется чертежом.

В зону наплавки непрерывно подается электродная (наплавочная) проволока 1. Под действием тепла дуги, горячей между концом электродной проволоки ) и наплавляемым образом

2, проволока плавится и формирует на образце слой наплавленного металла 3. В ванночку расплавленного металла подается волноводная (присадочнад) проволока 4 того же химического состава, что и электродная проволока

1, но наполненная твердыми частицами

5. При этом в волноводной проволоке с помощью магнитострикционного преобразователя 6 возбуждаются ультразвуковые колебания. Волноводная про» волока 4 по мере погружения в расплав оплавляется. Через нее осуществляется ввод ультразвуковых колебаний в расплав металла. Волноводная проволока

4 механизмом подачи проволоки подается в винтовой канал, выполненный внутри волновода 7. 3а счет акустического контакта проволоки с волноводом в винтовом канале в ней возбуждаются.

50 ультразвуковые колебания. Волноводная проволока после выхода из волновода попадает в ванночку расплавленного металла 8 за столбом дуги под слоем флюса 9 и возбуждает в ней ультразвуЗлектродуговая наплавка производи. лась на образце стали. Ст. 45 элект" родной проволокой Св-08А диаметром

10169

Составитель Н. Гершанова

Редактор П. Горькова Техред М.Коданнч Корректор Л. Патай

Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3317/2

Производственно-полиграфическое, предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2,8 мм под слоем флюса АН«348А. Ско-. рость подачи электродной проволоки

450 м/ч, скорость перемещения стола с образцом 42 м/ч. Напряжение дуги было 40 В, сила тока в дуге 750 А, S температура дуги 6000 С.

В зону расплавленного металла на расстоянии 9-11 мм от электродной проволоки вводилась присадочная проволока, представляющая собой трубку с наружным диаметром 3 мм и толщиной стенки 0,4 мм. Внутренняя полость

I трубки была заполнена зернами карбида бора размерами частиц 3-20 мкм.

Скорость подачи присадочной проволоки 55 м/ч. Присадочной проволоке посредством магнитострикционного преобразователя сообщались ультразвуковые колебания с амплитудой 9 мкм, частотой 18-22 кГц. 20

При воздействии на наплавляемый жидкий металл ультразвуКовых колебаний происходит активизация происходящих в расплаве процессов.

Если износостойкая твердая части-" 2 ца находится в жидкой возмущенной ультразвуком среде, то кроме капиллярных явлений имеет место ультразвуковой капиллярный эффект, который интенсифицирует процессы проникновения 30 с внешней поверхности твердой частицы через многочисленные устья микрощелей атомов расплава в микрокапиллярно-щелевую пористую систему, в кристаллическую решетку твердого те- 35 ла. При затвердевании такой твердожидкостной системы с развитой поверх" ностью твердой частицы существенно изменяются свойства затвердевшего расплава. 40

В ультразвуковом поле в кавитационном режиме возникают области очень высоких температур.и давлений. Установлено, что кавитационный процесс имеет наибольшее развитие у границы раздела жидкость - твердое тело. В этом случае на поверхности твердого тела произойдет флуктуационное скопление атомов расплава со структурой твердого тела. Таким образом, ультразвуковое поле интенсифицирует процесс образования зародьппа твердого тела на границе раздела твердая частицарасплав, металла.

Мелкодисперсные твердые частицы за счет акустических потолков разносятся и равномерно распределяются в объеме обрабатываемого ультразвуковыми колебаниями металла и при дальнейшем эатвердевании фиксируются в матрице. Естественно и в этом случае происходит за счет диффузии и диспергирования в ультразвуковом поле моди" фикация металла атомами твердых частиц, приводящая к структурным изменениям металла и увеличению числа активных центров кристаллизации.

Как показали испытания введение твердых износостойких частиц в.ванну жидкого металла и воздействие на них и расплав ультразвуковых колебаний до момента кристаллизации, т.е. при температуре 19001500 С> существенно о изменяют структуру наплавляемого слоя: улучшается однородность, резко умень шается пористость, увеличивается прочность и плотность, значительно умень шается количество неметаллических включений и газовых пор.

Таким образом, на основании проведенных исследованиИ можно заключить, что использование данного способа износостойкой наплавки позволит увели чить износостойкость наплавленного слоя в 3-4 раза по сравнению с известным способом автоматической наплавки под слоем флюса.