Способ плазменно-порошковой наплавки модулированным током

 

Изобретение относится к технологии плазменной обработки, в частности к способам плазменно-порошковой наплавки модулированным током, и может быть использовано для упрочнения и восстановления деталей машин и механизмов. Цель изобретения - повышение качества при наплавке композиционных материалов. Наплавку осуществляют модулированным током сжатой дугой смесью порошков. При включении тока импульса увеличивают концентрацию легкоплавких компонентов и уменьшают концентрацию тугоплавких. Легкоплавкие частицы интенсивно оплавляются, а основной металл подогревается. После отключения тока импульса концентрацию тугоплавких частиц увеличивают, а легкоплавких уменьшают. Тугоплавкие частицы поступают в ванну неоплавленные и охлаждают ванну. Это предотвращает растворение тугоплавких частиц и способствует при последующей кристаллизации формированию композиционного сплава, содержащего пластичную матрицу из легкоплавкого сплава-связки и равнодиспергированные в ней неоплавленные частицы тугоплавких соединений. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 23 К 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ институт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4440693/31-27

{22) 15.06.88 (46) 07.05.90. Бюл. № 17 (71) Томский политехнический им. С. М. Кирова (72) P И. Дедюх, Н. А. Азаров, Ю. В. Звирь, Л. А. Верник, М. Г. Чернов, Е. А. Шуплецов и М. М. Тагиров (53) 621.791.75 (088.8) (56) Патент Японии,% 47-727, кл. 12 В 112, 1972. (54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННО-ПОРОШКОВО1"1 НА ПЛАВКИ МОДУЛИРОВАННЫМ

ТОКОМ (57) Изобретение относится к технологии плазменной обработки, в частности к способам плазменно-порошковой наплавки модулированным током, и может быть использовано для упрочнения и восстановления детаИзобретение относится к области плазменной обработки металлов и сплавов, в частности к плазменной наплавке, и может быть использовано для упрочнения и восстановления деталей машин и механизмов.

Цель изобретения — повышение качества при наплавке композиционных материалов смесью легкоплавких и тугоплавких частиц путем устранения перегрева тугоплавких частиц.

На фиг. 1 представлены эпюры сварочного тока и концентрации в смеси тугоплавких и легкоплавких компонентов; на фиг. 2 — функциональная схема устройства для реализации способа.

Питание сжатой дуги осуществляют модулированным током, параметры которого (ток импульса 1„, ток паузы I длительносÄÄSUÄÄ 1562082 А1

2 лей машин и меха низмов. Цель изобретения — повышение качества при наплавке композиционных материалов. Наплавку ocvществляют модулированным током Сжатой дугой смесью порош ков. При в ключе ни и тока импульса увеличивают концентрацию легкоплавких компонентов и уменьшают концентрацию тугоплавких. Легкоплавкие частицы интенсивно оплавляются, а основной металл подогревается. После отключения тока импульса концентрацию тугоплавких частиц увеличивают, а легкоплавких уменьшают.

Тугоплавкие частицы поступают в ванну неоплавленные и охлаждают ванну. Это предотвращает растворение тугоплавких частик и способствует при последующей кристаллизации формированию композиционного сплава, соержа щего пластичную матрицу из легкоплавкого сплава-связки и равнодиспергированные в ней неоплавленные частицы тугоплавких соединений. 2 ил. ти импульса т„и паузы т.„) задают программой.

В дугу подают смесь порошков, состоящую из тугоплавких твердых частиц и легкоплавких компонентов. Концентрация смеси периодически изменяется в соответствии с кривой изменения сварочного тока.

При включении тока импульса увеличивают концентрацию легкоплавких компонентов С„и соответственно уменьшают концентрацию тугоплавких частиц С . При этом увеличение мощности сжатой дуги, вызванное включением тока импульса, приводит к интенсивному нагреву и оплавлению легкоплавких частиц, а также к подогреву основного металла, что создает необходимые температурные условия для смачивания подложки расплавленным порошком и формирования сварочной ванны.

1562082

После отключения тока импульса концентрацию тугоплавких частиц в смеси увеличивают, а легкоплавких компонентов уменьшают, тем самым обеспечивают в интервале протекания тока паузы подачу в дугу, в основном, тугоплавких частиц. Последние, пролетая через столб малоамперной дуги, вследствие низкого значения тока практически не нагреваются и поступают неоплавленными в сварочную ванну, где, перемешиваясь с жидким металлом, обеспечивают 10 сток избыточного тепла, накопленного во время действия импульса сварочного тока. Это предотврагцает растворение тугоплавких частиц и способствует при последующей кристаллизации формирование качественного ком- 15 позиционного сплава, содержащего пластичную матрицу из легкоплавкого сплавасвязки и равномерно диспергированные в ней неоплавленные частицы тугоплавких соединений. После повторного включения тока импульса процесс продолжается. 20

Устройство для реализации способа содержит плазмотрон 1 и соединенные с ним через патрубки 2 порошковый питатель 3 тугоплавких компонентов и порошковый питатель 4 легкоплавких компонентов смеси.

Управляемый тиристорный источник 5 питания подключен к плазмотрону 1 и к наплавляемой детали 6. В якорную цепь электродвигателей порошковых питателей 3 и 4 включены коммутирующие устройства 7 и 8, шунтируемые регулируемыми резисторами.

Блок 9 управления плазменной установкой соединен с коммутирующими устройствами

7 и 8 и с входом блока 10 временной задержки, соединенного выходом с источником 5 питания. При работе плазменной установки модулированный ток получают от сварочного источника 5 питания путем периодического изменения момента открытия силовых тиристоров относительно фазы HBпряжения питающей сети. Управление тиристорным источником 5 питания осуществляют блоком 9 управления, задающим через блок 10 длительность импульса и длительность паузы. При выработке блоком 9 управления сигнала на включение тока импульса он одновременно поступает на вход блока

10 временной задержки и на коммутирующие устройства 7 и 8, работающие в противофазе. Это вызывает срабатывание коммутирующих устройств 7 и 8 и начинается отсчет времени блоком 10 временной задержки. При этом сопротивление якорной цепи электродвигателя порошкового питателя 4 легкоплавких компонентов смеси уменьшается, а сопротивление якорной цепи электродвигателя порошкового питателя 3 тугоплавких компонентов смеси увеличивается, что вызывает соответствующее изменение их оборотов, а следовательно, и расхода подаваемых в дугу компонентов смеси.

При выборе в блоке 10 выдержки времени, соответствующей инерционности подачи по4 рошка в дугу, сигнал с выхода блока 10 поступает на источник 5 питания, включая ток импульса. При этом по сварочной цепи протекает ток импульса, а в дугу подаются главным образом легкоплавкие компоненты смеси. По истечении длительности импульса сигнал, полученный в блоке 9, переключает коммутирующие устройства 7 и 8 и через блок 10 отключает ток импульса. По сварочной цепи протекает ток паузы, а в дугу подаются в основном тугоплавкие частицы. После окончания паузы блок 9 выдает сигнал на включение тока импульса, и процесс продолжается

Пример. Способ пдууиенно-порошковой наплавки модулированММм током реализован на серийной модернизированной плазменной установке, доукомплектованной дополнительным порошковым питателем.

Перед началом наплавки в один из порошковых питателей засыпают порошок самофлюсующегося хромоникелевого сплава

ПГ-СР2, а в другой — порошок карбида титана TiC. Максимальный расход обоих порошков устанавливают равным 2,2 кг/ч. а минимальный — равным нулю. Наплавку ведут на пластины из стали Ст. 3 толщиной

12 мм размером 100)F300 мм, очищенная от грязи, масла и окалины. Скорость наплавки 4,5 м/ч, частота колебаний плазмотрона

0,7 Гц, размах колебаний 20 мм, расстояние от торца плазмотрона до наплавляемой поверхности 10 мм, расход плазмообразующего газа 1 л/мин, расход транспортирующего (защитного) газа 16 л/мин. В качестве плазмообразующего и транспортирующего (защитного) газа используют аргон. Питание сжатой дуги осуществляют постоянным модулированным током обратной полярности. Ток импульса, ток паузы длительности импульса и паузы задают программой (соответственно 160 и 70 А, 0,7 и 0,7 с) .

В процессе наплавки при включении тока импульса в дугу начинает подаваться с расходом 2,2 кг/ч порошок ПГ-СР2. При этом он нагревается, оплавляется и поступает на подогретую поверхность основного металла, формируя сварочную ванну. По истечении длительности импульса 0;7 с ток импульса отключается, прекращается подача порошка ПГ-СР2 и начинает подаваться с расходом 2,2 кг/ч порошок карбида титана.

Последний, пролетая через дугу, вследствие низкого значения тока паузы поступает в сварочную ванну в неоплавленном виде, где перемешиваясь с жидким, равномерно диспергируют в нем, образуя при последующей кристаллизации композиционный сплав.

По истечении длительности паузы 0,7 с вновь включается ток импульса, изменяется расход порошков, и процесс продолжается.

Периодическое изменение концентрации легкоплавких а тугоплавких компонентов в порошковой баси, подаваемой в дугу, синхронно с модуляцией тока путем подачи во

15620

Формула изобретения

5 время действия импульса тока главным образом легкоплавких частиц, а в интервале времени протекания тока паузы — тугоплавких позволяет снизить при плазменнопорошковой наплавке модулированным током композиционных сплавов окисление, перегрев. и последующее растворение в матрице тугоплавких частиц. Это повышает количество износостойких составляющих в матрице композиционного сплава и тем самым обеспечивает его высокую износостойкость. 10

Кроме того, снижение окисления тугоплавких частиц исключает образование на поверхности наплавленного слоя прочной окисной пленки, затрудняющей его сплавление с подложкой и другими слоями, что важно при наплавке композиционных сплавов на основе карбидов химически активных металлов.

Таким образом, использование предлагаемого способа для плазменной наплавки

82

6 порошковой смесью композиционных сплавов позволяет повысить качество наплавленных слоев.

Способ плазменно-порошковой наплавки модулированным током, при котором в дугу подают смесь порошков, отличающийся тем, что, с целью повышения качества при наплавке композиционных материалов смесью легкоплавких и тугоплавких частиц путем устранения перегрева тугоплавких частиц, концентрацию компонентов в смеси периодически изменяют, при этом в момент начала подачи импульса увеличивают концентрацию легкоплавких компонентов, а в момент окончания — концентрацию тугоплавких компонентов при постоянном расходе смеси.

1562082

Составитель Г. Т>отченкова

Редактор Н. Бобков» ТехредИ. Верее Корректор А. Обручар

Заказ !024 Тираж 654 Подписное

Б11ИИ11И Гос1д»рствсииг>гo комитет г> ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР! !3(>35, Москва, Ж вЂ” 35, Раугиская наб., д. 4>>5

11роизво,гствсин<>-инда гсльский комбинат «11атс>г>», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101