Способ получения наплавочного материала

 

п91 КЦ <и1 (51) 2 1 04

""О-Фец

> -17 <

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам (21) 5043879/02 (22) 19.03.92 (46) 15.10.93 Ьол. йя 37-38 (71) Институт структурной микрокинетики PAH (72) Санин В.Н„Силяков СЛ.; Юхвид В.И. (73) Институт структурной микрокинетики PAH (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПЛАВОЧНОГО

МАТЕРИАЛА (57) Сущность способа: готовят экзотермическую смесь, содержацую оксиды хрома оксид свинца алюминий и углерод осуществляют процесс горения и фазоразделения в среде воздуха в клинообразной форме с открытой поверхностью, слив синтезированного сплава через зазор боковых граней формы размером 0.7 — 1,5 мм в горизонтально расположенную форму. 1 ю.

ЬЭ

CO

4а

2001141

Изобретение относится к получению тугоплавких неорганических материалов, например, карбидов металлов и твердых сплавов на их основе, и может быть использовано для упрочнения и восстановления, например, быстроизнашивающихся частей горрррудного и металлургического оборудоеВН эвестен способ получения наплавочного материала, упрочнения и восстановлен«я изношенных частей горнорудного оборудования путем электродуговой наплавки материала порошкового электрода

ЦН-11 тип по ГОСТ 10051 — 75, Т вЂ” 225 X Г10С.

Порошковый электрод, применяемый для наплавки, содержит в своем составе хром и углерод. Пои наплавке его на деталь с помощью электродуговой сварки в ванне расплавленного металла происходит образование карбидов хрома. количество которых зависит от режима наплавки и может изменяться в широких пределах.

Недостатком известного способа наплавки является низкое содержание образующегося карбида хрома в наплавочном материале, что снижает износостойкость упрочненных деталей, а также ограничения на размеры в сечении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения тугоплавких неорганических материалов.

С.! îñîá-прототип включает локальное воспламенение смеси исходных компонентов под давлен«ем газообразной среды в цилиндрической форме, при этом B качестве исходной смеси используют смесь оксидов металлов IV-Vl групп периодической системы с металлом-восстановителем и неметаллом, а в качестве металла-связки используют, например, никель, кобальт.

Для получения литого тугоплавкого неорганического соединения СгзС2 готовят смесь порошков СгОз, Сг, Al и С, перемешивают в смесителе в течение 1 ч. Смесь засыпают в тугоплаокую форму, имеющую вид цилиндра, и уплотняют. Форму со смесью помещают в реактор. Воспламенение смеси проводят нагретой Defi ьфрамовой спиралью при давлении в реакторе 25-30 атм. По окончании горения продукты реакции представляют собой образец цилиндрической формы, состоящий «з верхнегс слоя — шлака и нижнего — целевого продукта. Имеются мелкие поры и раковины.

По прототипу получают в реакторе тугоплавкий наплавочный материал в виде слитка. который для дальнейшего использования при наплавке необходимо дробить и классифицировать, а затем добав5

55 лять в наплавочные материалы для упрочнения изношенных участков детали с помощью электродуговой сварки, плазменной или индукционной наплавки. Таким обра30h1, по способу-прототипу получают не готовый наплавочный материал, а материал, требующий дальнейшей переработки.

Недостатком прототипа являются ограниченные технологические возможности, связанные с использованием реактора, работающего под избыточным давлением инертного газа, что накладывает ограничения на размеры получаемых изделий. Другим недостатком является невозможность получения наплавочного материала в виде электрода для электродуговой сварки-наплавки. вследствие того, что металл-связку вводят в виде чистого металла, что требует дополнительного расхода энергии на его расплавление. Поэтому температура расплава недостаточна для формообразования электрода большой длины. Кроме того, в способе-прототипе процесс фазоразделения и формообразования целевого продукта идет в одном объеме, в связи с этим, получаемый образец состоит из двух слоев: шлака и карбида металла, что требует их последующего разделения и дальнейшей перерабогки для получения готового к наплавке л атериала.

Целью изобретения является упрощен«е гехнологии получения изделия и расширение технологических возможностей путем получения литого наплавочного материала в виде длинномерного изделия, например электрода, для электродуговой сварки с повышенным содержанием карбида хрома, Поставленная цель достигается путем локально о воспламенения смеси исходных компонентов, содержащей оксиды хрома, алюминий, углерод с последующим формообразованиел слитка, согласно изобретению, в исходную смесь дополнительно вводят оксид железа при следующем соотношении компонентов, л1ас. :

СгОз 18-22

СгрОз 32-39

Ге Оз 10-15

Al 26-28

С 4-б а процесс горения ведут при атмосферном давлении в среде воздуха с разделением расплава в клинообразном реакционном объеме с открытой верхней поверхность.о, с последующим сливом целевого продукта через зазор боковых граней 0,7-1.5 мм в расположенный горизонтально по длине реакционного объема формообразующий элемент.

2001141

При указанном соотношении между исходными компонентами после сгорания исходной смеси при атмосферном давлении в среде воздуха получают расплав продуктов реакции — твердый сплав на основе карбида хрома с железной связкой и оксида алюминия. Из-за разности плотностей и нерастворимости друг в друге под действием силы тяжести происходит фазоразделение, т.е. расслоение жидких продуктов синтеза. Этот процесс проводят в клинообразном реакционном объеме с открытой верхней поверхностью. Литьевая форма, в которой осуществляют способ получения наплавачного материала, изображена на чертеже, где 1 — металлический каркас, 2 — формообразующий элемент, 3 — регулируемый зазор между боковыми гранями, 4 — экзотермическая смесь порошков, 5 — вертикальная и наклонная боковые грани (материал — графит), 6 — направляющие боковых граней, 7поджигающая спираль.

При сгорании смеси и образовании жидких продуктов происходит расслоение: твердый сплав перетекает в расположенный горизонтально по длине реакционного объема формообразующий элемент, через

° зазор боковых граней 0,7 — 1,5 мм. Разделение металлической и оксидной фазы с помощью зазора происходит вследствие различной зависимости вязкости оксидной и металлической фазы от температуры.

Вблизи зазора в узкой части клинообразной формы происходит резкое охлаждение. При этом вязкость металлической фазы остается практически неизменной, а оксидная возрастает более чем на порядок. Оксидная теряет способность протекать в зазор, а нематаллическая легко протекает.

Содержание FezOz регламентировано требуемой износостойкостью и конструкционнай прочностью наплавочнаого материала, Расположение формоабразу ащего элемента горизонтально по длине реакционного обьема, приводит к тому, что длина получаемого изделия соответствует длине формы и позволяет получать изделия технологически требуемой длины.

Сущность предложенного изобретения поясняется следующим примером конкретного получения наплавочнага электрода длиной 400 мм и сечением 1 см . г

Пример 1. Готовят смесь из порошков:

264 г(22 мас.%), СгОз, 384 г(32 мас.%) СггОз, 168 г (14 мас.,%) FezOg, 312 г (26 мас.%) Al марки АСД-1, 72 г (6 мас,%) С. Смесь тщательно перемешивают в планетарном сме5

55 сителе, а затем засыпают в клинаобраэныи реакционный объем с зазором боковых граней 0,7 мм. Смесь инициируют высокочастотной электрической дугой. Горение осуществляется на воздухе при атмосферном давлени».. После завершения горения и естественного астывания получаемое иэделие в виде наплавочнаго электрода извлекают совместно с прибыльной частью, затем отделяют получаемое иэделие длиной 400 мм от прибыльной части, которая состоит из шлака - окСида алюминия.

Пример 2. Готовят смесь из параш к,.

216r(18 мас.%) СгОз,468 r (39 мас.%) СггОз, 120 г (120 мас. ) FezOz, 336 г (28 мас.%) hl м.,рки АСД-1, 50 r (5 мас.%) С. Смесь перемешиваfoT, засыпают в кли>lоабразный реакционный объем с зазорам боковых граней

1,5 мм, затем инициируют как в примере 1.

После завершения горения и естествен::ага астывания готовое изделие иэвлека»от.

П р и M е р 3. Готовят смесь иэ порошков:

216 г(18 мас. ) СгОз, 444 r(37 мас. ) СггОз, 180 г (15 мас.%), РегОз, 312 г (26 мас. /,) Al марки АСД-1, 48 г (4 мас, ) С. Смесь перемешивают и засыпа ат в клинообразный реакционный абьем с зазором бокаGblx граней

1 мм затем ини,иируют как v, примере 1.

Пасло завершения горения и ес3ествен».ап остывания гà3авае изделие изьлск,нот.

Таким образом, предложенный способ, по сравнени о с прототипом, позволяет упростигь технологию получения иэделия и расширить технологические возможности путем получения литого наплавочного материала в виде длинномерного изделия — наплавочнаго электрода. Кроме тога, способ позволяет отказаться от использования реактора, работающего под избыточным давлением инертного газа, Лсклю«".,ÿ"=ò необходимость дробления литого материапп позволяет получить готовый к наплавке электрод. Таким образом, па атнои".н»;ю к прототипу, исключе»3ы дополнительны"..затраты по переработке полу <земо»о; реву 3»тате синтеза литого проду кт», павыиа:э»цие стоимость наплавочного материала. (56) ВНТИЦ от 01.86 г. рег.стр Ь

0О44В53. Исследование номенклатур» д .òàлей гор» арудного оборудования и раэработ ка прогрессивной технологии и централизованного упрочнекия методом нзплавки.

Авторское свидетельство СССР М

617485,»:n. С 22 С 23/00, 1978.

2001141

18- 22

А-А

Составитель В.Санин

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор Н.Семенова

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

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

Заказ 3114

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

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПЛАВОЧНОГО ЧАХЕРИАлА, включающий приготовление экзотермической смеси, содержащей оксиды хрома. алюминий, углерод, локальное воспламенение смеси. последующее горение ее с фазораэделением и формообразованием, отличающийся тем, что в исходную смесь дополнительно вводят оксид железа при следующем соотношении компонентов, мас. ф:

СгОз

СгуОз 32 -39

РегОз 10- 15

А) 26- 28

5 С 4-6 процесс горения и фазоразделения осуществляют в среде воздуха в клинообразной форме с открытой поверхностью, а формообразование синтезированного сплава

10 проводят путем слива его через зазор боковых граней формы размером 0,7 1,5 мм в горизонтально расположенную полость,