Способ упрочнения поверхностей деталей индукционной наплавкой

 

Использование: поверхностное упрочнение, преимущественно, литых изделий. Сущность изобретения: упрочнение поверхности осуществляют индукционной наплавкой, предусматривающей нанесение на поверхность слоя шихты и последующий нагрев токами высокой частоты. Перед нанесением шихты на наплавляемую поверхность наносят слой антипригарочной композиции. Антипригарочная композиция включает легкоплавкие фторосодержащие соединения. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам наплавки токами высокой частоты.

Известен способ наплавки литых деталей [1] включающий нанесение на поверхность детали слоя шихты и последующий нагрев в индукторе токами высокой частоты.

Недостаток известного способа заключается в том, что на отливках после литья остается тугоплавкая пригарочная пленка, которая в процессе наплавки скатывает часть наплавочного металла с детали, ухудшая качество наплавки, поэтому для наплавки литых деталей требуется предварительная их очистка от пригара.

Известен способ наплавки [2] заключающийся в том, что шихту наносят на наплавляемую поверхность слоем определенной толщины, а затем деталь вводят в индуктор, где шихта нагревается главным образом за счет теплопередачи от основного металла. Флюс, входящий в состав шихты, удаляет окисную пленку с основного металла, раскисляет наплавляемый металл и выполняет защитные функции.

Недостатком способа является то, что он находит применение в основном для штампованных деталей, использовать его для литых деталей нельзя, так как не обеспечивается их качественное покрытие.

Это связано с наличием на поверхности отливок тугоплавкой пригарочной пленки, состоящей из двуокиси кремния (SiO₂), являющейся основным компонентом формовочных песков, а также из различных силикатов железа. При наплавке таких деталей расплавленная шихта не смачивает поверхность, что приводит к скатыванию части наплавочного металла с детали, сплавление металла с основой происходит только при замедленной скорости передвижения детали под индуктором и при сильном нагреве поверхностного слоя. Наплавляемый слой металла содержит много шлаковых включений и непроплавленных участков, поэтому, чтобы использовать технологию этого способа для литых деталей необходима предварительная их очистка от пригара механическими методами или травлением в плавиковой кислоте. Последнее усложняет технологию, увеличивает ее трудоемкость.

Цель изобретения состоит в повышении качества наплавки и снижение ее трудоемкости.

Для этого в известном способе упрощения поверхностей деталей индукционной наплавкой, включающем нанесение на поверхность детали слоя шихты и последующий нагрев в индукторе токами высокой частоты, перед нанесением шихты на наплавляемую поверхность наносят слой антипригарочной композиции, при этом антипригарочная композиция включает легкоплавкие фторсодержащие соединения.

Предлагаемая технология реализуется следующим образом. На наплавляемую поверхность литой детали наносят антипригарочную композицию в виде слоя порошка, толщиной 0,5-1 мм. Сверху композиции подложки насыпают типовую шихту. Затем деталь подводят под индуктор ТВЧ, посредством которого осуществляют разогрев детали и шихты.

В процессе индукционной наплавки антипригарочная подложка осуществляет снятие пригарочной пленки с одновременным наплавлением на деталь упрочняющего металлического сплава, входящего в состав шихты.

В качестве компонента антипригарочной композиции были использованы легкоплавкие фторсодержащие соединения.

П р и м е р 1. В качестве антипригарочной композиции взяли смесь криолита Na₃AlF₆ и силицида кальция СаSi₂, имеющих температуру плавления 1000^оС. Силицид кальция вводят для раскисления окалины, находящейся под слоем пригара.

Количественное соотношение фторсодержащего соединения и раскислителя варьируют в широком интервале в зависимости от толщины пригара. В данном примере состав антипригарочной композиции составляет мас.

Na₃AlF₆ 50 CaSi₂ 50 В таблице 1 приведены результаты испытаний при наплавке на поверхности замков автосцепок, отлитых на Уральском вагоностроительном заводе. Шихта марки 12; образец 1 контрольный без композиции; 2 с антипригарочной композицией.

Механические испытания на машине Р-10 показали, что сцепление наплавленного металла с основой получается не меньше его прочности.

П р и м е р 2. При отливке буферных тарелей на их поверхности образуется значительный слой окиси кремния (SiO₂) глубиной до 10 мм, в результате взаимодействия формовочной смеси с расплавленными металлами марки 20 ФТЛ, 20 ГФЛ.

В качестве антипригарной композиции взяли смесь криолита Na₃AlF₆, силицида кальция CaSi₂ и молотый флюс АН-348А следующего состава, мас. SiO₂ 44; MnO 38; CaO 6,5; MgO 7,5; Al₂O₃ 4,5; CaF₂ 5; Fe₂O₃ 2. Указанная смесь размалывается и смешивается мас. 70 смесь Na₂AlF₆ и СaSi₂ + 30% молотого флюса АН-348А. В табл. 2 приведены результаты испытаний наплавки буферных тарелей Бежицкого сталелитейного завода.

Образец 1 без добавки композиции 13, образец 2 с добавкой композиции 13.

Механические показатели, НRC и адгезия в норме требований к деталям литого класса.

Описанный способ упрочнения поверхностей деталей индукционной наплавкой позволяет удалить пригарочный слой на литых деталях одновременно с наплавкой основного металла, повышая тем самым качество наплавленного слоя. Кроме того, упрощение технологии наплавки на литые детали позволяет снизить трудоемкость процесса.

Формула изобретения

1. Способ упрочнения поверхностей деталей индукционной наплавкой, включающий нанесение на поверхность детали слоя шихты и последующий нагрев в индукторе токами высокой частоты, отличающийся тем, что перед нанесением шихты на наплавляющую поверхность наносят слой антипригарочной композиции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что антипригарочная композиция включает легкоплавкие фторсодержащие соединения.

РИСУНКИ

Рисунок 1