Способ дуговой обработки

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для повышения прочности валов, наплавленных хромоникелевой аустенитной сталью, а также сварных швов, вьшолненных аустенитными злектродными материалами. Цель - обеспечение высокой усталостной прочности наплавленного металла при улучшении условий труда и расширении технологических возможностей способа за счет обработки деталей цилиндрической формы и под флюсом. Цель достигается тем, что охлаждение наплавленного на цилиндрическую деталь и под флюсом слоя производят сжиженным азотом, подавая его в зону охлаждения через порошкообразную медную массу. Скоростное охлаждение наплавленного металла необходимо начинать в интервале интенсивного карбидообразования 800-500 С. При таком способе наплавки с интенсивным принудительным охлаждением достигается высокая усталостная прочность наплавленного металла . Отсутствует контакт оператора с парами азота. 1 ип., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (511 4 В 23 К 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4022091/27-27 (22) 11. 02. 86 (46) 07.05.88. Бюл. У 17 (71) Одесский институт инженеров морского флота (72) Т.Г.Кравцов и О.И.Стальниченко (53) 621.791.92(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 414066, кл. В 23 К 9/16, 23,04.71. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для повышения прочности валов, наплавленных хромоникелевой аустенитной сталью, а также сварных швов, выполненных аустенитными электродными материалами. Цель — обеспечение высокой усталостной прочности наплавленного металла при улучшении условий труда и расширении технологических возможностей способа за счет обработки деталей цилиндрической формы .и под флюсом. Цель достигается тем, что охлаждение наплавленного на цилиндрическую деталь и под флюсом слоя производят сжиженным азотом, подавая его в зону охлаждения через порошкообраэную медную массу. Скоростное охлаждение наплавленного металла необходимо начинать в интервале интенсивного карбидообразования

800-500 С. При таком способе наплавки с интенсивным принудительным охлаждением достигается высокая усталостная прочность наплавленного металла. Отсутствует контакт оператора с парами азота. 1 ип., 1 табл.

1 <93562

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения прочности валов, наплавленных хромоникелевой аустенит5 ной сталью, а также сварных швов, выполненных аустенитными электродными материалами, особенно эффективен способ при наплавке аустенитной сталью судовых гребных валов. 10

Цель изобретения — обеспечение высокой усталостной прочности наплавленного металла при улучшении условий труда и расширения технологических воэможностей способа эа счет обработ- 15 ки деталей цилиндрической формы и под флюсом.

Цель достигается тем, что охлаждение производят сжиженным азотом, 20 подаваемым в зону охлаждения через порошкообразную массу, при этом металлической массой является порошкообразная медь.

Способ сводится к тому, что ско- 25 ростное охлаждение наплавленного аустенитного металла начинают проиэо водить при 800 С, когда происходит наиболее интенсивное карбидообразование, и охлаждение прекращают при о

500 С, когда процесс образования карбидов заканчивается.

Скоростное охлаждение наплавленно-. го металла в указанном температурном интервале приводит к подавлению в нем карбидообразования. Применение в качестве хладагента сжиженного азота, а не другого инертного газа (что также возможно) поясняется тем, что он 40 дешевле и безопасен в работе. Существенно ускоряет процесс охлаждения и подвод сжиженного газа через порошкообразную смесь, так как она обеспечивает контакт хладагента с охлаждае- 45 мым объектом на большой площади. При этом порошкообразной меди отдают предпочтение перед иными недрагоценными порошкообраэными металлами, по тому что она обладает более высокой теплопроводностью, и тем самым также ускоряет процесс охлаждения. Непосредственный, беэ использования порошкообразной металлической массы, подвод сжиженного азота к охлаждае55 мому объекту приводит к образованию газовой пелены, которая выполняет функцию термоизоляции, препятствуя отбору тепла.

На чертеже изображена схема установки, предназначенной для реализации предлагаемого способа.

Она состоит из вала 1, на который электродной проволокой 2 из аустенитного металла наплавлен металл 3. К валу 1 поджата герметиэированная емкость 4, неизменно связанная с суппортом токарного станка, приводящего во вращение вал 1. В емкости 4 находится порошкообразная медь 5, которая с открытой стороны емкости 4 находится в непосредственном контакте с поверхностью вала 1 на участке, содержащем охлаждаемую часть АВ наплавленного металла 3. Трубка 6 соединяет сосуд Дьюара 7 с емкостью 4. В сосуде Дьюара 7 содержится ожиженный гаэ 8, например азот. В азот погружена электрическая спираль 9, выполненная с воэможностью подключения к источнику 10 питания. Над поверхностью сжиженного газа 8 в сосуде Дьюара 7 располагается парообраэная смесь 11.

Способ упрочнения наплавленного аустенитного металла заключается в следующем. Сообщая валу 1 вращение в направлении, показанном на чертеже стрелкой, приступают к наплавке металла 3 и одновременно подключают спираль 9 к источнику 10 питания.

Это приводит к подогреву сжиженного аэота. Образовавшиеся пары 11 оказывают давление на сжиженный азот 8 и вытесняют его через трубку 6 в емкость 4. Сжиженный азот, проникая в порошкообраэную медь 5, производит отбор тепла от наплавленного на вал

1 металла 3. Отбор тепла происходит интенсивно, т.е. достигается скоростное охлаждение наплавленного металла благодаря тому, что велика площадь контакта сжиженного азота и медного порошка и велика разность температур кристаллизующегося наплавленного металла и сжиженного азота (температура последнего равна — 196 С, так что указанная разность температур в процессе охлаждения изменяется в интервале приблизительно 1000-700 С) .

Охлаждению способствует высокая теплопроводность медного порошка. Охлаждение азотом начинается в точке А, где наплавленный металл 3, поступая в емкость 4, входит в соприкосновение с медным порошком 5. Заканчивается скоростное охлаждение в точке В, где наплавленный металл 3, покидая ем0,7 ° 10

0,8 10

1,8 10

6,2 -10

Наплавка без спе- 1

200 циальíîro охлаждения

180

160

130

140

120 з

13 кость 4, теряет соприкосновение с порошком 5.

Пример. Для проверки эффективности ускоренногo охлаждения производят исследования образования карбидов в наплавленном аустенитном металле. Сравнивают два варианта — наплавка аустенитной стали, выполненная без специального охлаждения, и наплавка вала аустенитной сталью, выполненная по предлагаемому способу.

Для такого сравнения произведена наплавка на вал ф 120 мм из стали 35 электродной проволокой марки 1,6 Св—

06Х19 НДТ аустенитного класса в среде углекислого газа. Режимы наплавки обеспечивают качественное формирование наплавленного металла и характеризуются следующими показателями: сварочный ток (140-150) А, напряжение дуги (28-29) В, скорость наплавки 0,5 см/с. Наплавка выполнена,на два захода по винтовой траектории постоянного шага, шаг наплавки 16 мм, вылет электрода (14-16) мм. Без специального охлаждения наплавлен один образец. Второй образец наплавлен с охлаждением сжиженным азотом. При этом медный порошок состоит из гранул округлой формы размером до 0,4мм, просеивание порошка произведено на сите с номером сетки 0,4 по ГОСТУ.

Проведены испь»тания на усталость моделей валов, наплавленных беэ специапьного охлаждения и с охлаждением сжиженным азотом с порошкообраэной медью на том же режиме и теми же электродами, что и в первом примере.

Испытания на усталость проведены на машине, осуществляющей чистый изгиб

93562 по накопеременному циклу. Частота вращения образца 1500 об/мин, база з испытаний 10 циклов. Испытания про5 водят на воздухе. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы следует, что предел выносливости образцов, подвергшихся в процессе наплавления охлаждению

1ð сжиженным азотом через порошкообразную медь, превышает предел выносливости образцов, не подвергнутых при наплавке скоростному охлаждению принятых за базовый объект на 317.

15 Технические преимущества способа заключаются в воэможности наплавки цилиндрических иэделий электродуговым методом под флюсом, а также в улучшении гигиенических условий для работы

2р оператора по сравнению с известным способом при сохранении высокой усталостной прочности наплавленного металла.

Формул а изобретения

Способ дуговой обработки преиму » щественно наплавки хромоникелевыми аустенитными сталями углеродистых сталей в среде инертного газа с принудительным охлаждением струей сжиженного азота, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения высокой усталостной прочности наплавленного металла при улучшении условий труда и расширении технологических

35 воэможностей способа за счет обра ботки деталей цилиндрической формы и под флюсом, струю сжиженного азота подают в зону охлаждения через порошкообразную медь в интервале температур 800-500 С.

1393562

Продолжение таблицы

200

180

170

160

1О

140

120

Составитель Н. Гершанова

Техред Д.Сердюкова Корректор М.Демчик

Редактор А.Ворович

Заказ 1914/12 Тираж 921 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Наплавка с омламдением азотом че- 1 рез порошкообразную медь 2

1,7 10

3,2 10