Способ дуговой наплавки под флюсом

 

Изобретение относится к способам дуговой наплавки под флюсом цилиндрических поверхностей, преимущественно наплавки внутренних поверхностей отверстий ступиц колесных центров при восстановлении натяга, необходимого для запрессовки деталей на ось, и может быть 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 - 30%. Способ позволяет исключить образование трещин в переходной зоне наплавки при 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. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР (,, .1 ), .,

1 г ::. °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4695914/27 (22) 11.04.89 (46) 23.06.91. 6юл. М23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (72) С.И.Клещев, В.Н.Лозинский, Е.П.Литовченко, В.М.Амелин и В.А,Букаров (53) 621.791.92.5 (088.8) (56) Грохольский Н.Ф. Восстановление деталей машин и механизмов сваркой и наплавкой. М.-Л.:Машгиз, 1962, с.141 — 145. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ ПОД

ФЛЮСОМ (57) Изобретение относится к способам дуговой наплавки под флюсом цилиндрических поверхностей, преимущественно наплавки внутренних поверхностей отверстий ступиц колесных центров при восстановлении натяга, необходимого для запрессовки деталей на ось, и может быть

Изобретение относится к способам дуговой наплавки под флюсом цилиндрических поверхностей при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей, преимущественно наплавки внутренних поверхностей отверстий ступиц колесных центров при восстановлении натяга, необходимого для запрессовки Деталей на ось, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для наплавки рабочих поверхностей массивных деталей.

Цель изобретения — повышение качества наплавки, преимущественно для ступиц

„„Я,I„„1657313 А1 (. 1)л В 23 К 9/04 // В 23 К 103:04 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 — 30%. Способ позволяет исключить образование трещин в переходной зоне наплавки 11ри 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. колесных центров, изготовленных из среднеуглеродистой 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 образом.

1657313

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 h, мм, количество слоев

k; скорость наплавки V<, мlс; вылет электрода 1, мм; диаметр проволоки б я, мм; скорость подачи электродной проволоки V>p, м/с; скорость вращения изделий (d, об/мин; скорость продольного перемещения электрода Vnn, м/с; погонную энергию для наплавки начального слоя q>/VH, кДж/м, ток 1, А; напряжение дуги U, 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 — 30ф, от qi/V<. При формировании первых слоев валиками поочередно от середины к краям уменьшение от слоя к слою погонной энергии менее чем на 15 ((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 307; 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 g не обеспечивается равномерного 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 струк1ур, приводящих к возникновению трещин.

Уменьшение погонной энергии от слоя к слою при наплавке первых слоев предназначено для обеспечения наиболее опимального теплового режима при наплавке.

В начале процесса тр:буется максимально быстро разогреть поверх; гость стулицы, Чем холоднее поверхность ступицы, 5

55 тем больше значение погонной энергии необходимо вводить в металл для быстрого разогрева поверхности обеспечения самоподогрева 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, (даже при суммарном уменьшении на 30 — 60 ) от первоначальной, что соответствует примерно нанесению третьего слоя из середины)не приводит к плохому формированию валиков, так как металл ступицы предварительно достаточно прогревается.

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 допопнительную 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

croee от кромок) достаточно для образования трещин, которые резко снижают работоспособность ступицы, табл,2), Кроме тоо, возможное образование трещин непосредственно при запрессовке .oлесного цен -а на ось связано с увелнче:.жм i атяга и . o"ëè÷èåì твердой мартенсит

16573 13 ной (или трооститной) структуры в зоне термического влияния краевого участка отверстия ступицы, с которого начинают запрессовку. Связь этих трещин с технологией наплавки состоит в том, что в зависи- 5 мости от технологии наплавки я краевой зоне отверстия ступицы образуется или не образуется твердая мартенситная (или трооститная) структура. которая и связана с хрупким разрушением металла при резком 10 увеличении нагрузки (при отклонении осей в начале эапрессовки).

Количество слоев,наплавляемых из середины отверстия, определяется равномерным разогревом основного металла 15 ступицы до температуры 250 — 300 С, что гарантирует отсутствие в краевой зоне хрупких закалочных структур, трещин и бездефектное формирование валиков при нанесении последующих слоев, 20

После формирования первых слоев осуществляют наплавку последующего слоя, при этом начало наплавки валика 9 (фиг.5) смещают в противоположную сторону о окончания наплавки предыдущего слоя Это 25 связано с необходимостью выравнивания температурного поля в металле ступицы, что обеспечивает оптимальный тепловой режим для хорошей отделимости шлаковой корки (табл.3). Количество последующих 30 слоев определяется заданной толщиной наплавки.

Таким образом, наплавка первых слоев от середины внутренней поверхности отверстия поочередно к кромкам отверстия, 35 уменьшение погонной энергии от слоя к слою при наплавке первых слоев на 15

30, наплавка последующих слоев на всю длину отверстия ступицы при смещении начала наплавки каждого слоя в противопо- 40 ложную сторону от окончания наплавки предыдущего слоя обеспечивают наиболее оптимальный тепловой режим для хорошей отделимости шлаковой корки, выполнения валиков без дефектов и отсутствие трещин 45 в металле наплавки при эапрессовке колесного центра на ось.

Пример. Способ применяют для наплавки внутренней поверхности отверстий ступиц колесных центров (железнодо- 50 рожного транспорта) иэ среднеуглеродистой стали при восстановлении натяга для повторной запрессовки центров на посадочную поверхность подступичной части вагонных осей. Наплавку выполняют на сва- 55 рочном стенде С-3-6-18, оснащенном полуавгоматом А-765, В качестве источника питания используют ВС-600М УЗ, Марка электродной проволоки Св-08А, марка флюса АН-348АМ.

Внутреннюю поверхность отверстия. подлежащую восстановлению, протачивают под диаметр 230 мм для удаления металла, имеющего наклеп и другие повреждения.

Предварительно задают h =; К = 3;

VH 7,2 10 м/с;1= 20 мм; clqp = 2,0 ìì; Vnp

= 4,6 10 м/с; о = 0,6 об/мин; Vr ð = 4,9 10 м/с, ток постоянный, полярность обратная.

Определяют для первого слоя (из середины) — = 1530 кДж/м; I> = 340 А; Ul = 34

Ф /н

В.

Для второго слоя (из середины) — — = — - (25 g, от — ) = 1150 кДж/м:!р = 290 /н /н н

А;02=ЗОВ.

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 на

15 — 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

Ц1 и

Отделимость корки хорошая; трещин нет

То же

Таблица 2

Расстояние от края отверстия сту- Результатыметаллографических исследований металпицы, вам

То же

Т е ины не обна жены

Таблица 3

Результаты наблюдений

Местоположение начала наплавки последую его слоя

Плохая отделимость шлаковой корки

Хорошая отделимость шлаковой корки

Окончание наплавки предыдущего слоя

Противоположная сторона от окончания наплавки предыдущего слоя

От середины отверстия

Увеличение общего времени на наплавку: удовлетворительная отделимость шлаковой ко ки

15 от — -230 н

25 от - -380 н

30 от - 460 н

357 от — -536

Vs ля начального слоя

Наплавка от края отверстия

1 — =60

6 — = 120

3 — = 180

Результаты исследований отделимости шлаковой корки и наличия трещин в наплавке после (распрессовки ент а

Плохая отделимость корки (последний слой ): трещин нет

Микротрещины в краевой зоне;отделимость корки хорошая

q1/он=1530 кДж/м ла наплавки после эапрессовки, испытаний и распрессовки ент ов

Трещины по кромке отверстия; краевой валик с подрезами

Микротрещины в зоне начала наплавки

1657313

Y.. б

Фиг. 4

ФиР 1 иГ. 2

Чг р

Фиг. 5

Составитель Д,Слинко

Техред М,Моргентал

Редактор А.Козориз

Корректор С.Черни

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1679 Тираж 534 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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