Способ электрошлаковой наплавки

 

Использование: электрошлаковая наплавка цилиндрических деталей с применением наплавящегося электрода и гранулированного присадочного материала. Сущность изобретения: наплавку ведут неподвижным электродом в пространстве, ограниченном кристаллизатором, при этом кристаллизатор приводят во вращение вместе с деталью вокруг оси детали. Нагрев ведут неплавящимся электродом. Ширину электрода в радиальном направлении наплавляемой поверхности устанавливают равной l_э = D_к/2 - 2b, где D_к - внутренний диаметр кристаллизатора, b = 12 - 20 мм - расстояние от боковой поверхности электрода до кристаллизатора и до оси детали. Ширину подачи гранулированного присадочного материала в радиальном направлении наплавляемой поверхности устанавливают равной с = D_к/2 - d, где d = 15 - 25 мм - расстояние между зоной подачи и кристаллизатором. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к наплавке и может быть использовано при электрошлаковой наплавке с применением неплавящегося электрода и гранулированных присадочных материалов, преимущественно круглых поверхностей деталей.

Известен способ электрошлаковой наплавки с подачей сыпучих присадочных материалов и возвратно-поступательным перемещением электрода. При приближении электрода к стенке на расстояние прекращают подачу присадочного материала в эту зону, увеличивая его подачу с противоположной стороны электрода. Производят кратковременную остановку электрода на время перехода присадочного материала с поверхности шлаковой ванны в шлаковую ванну (авт.св. СССР 1557842 кл. В 23 К 25/00, 1988).

К недостаткам способа относится его жесткая специализация для узких шлаковых ванн с прямоугольной свободной поверхностью. Способ не обеспечивает азимутальную близость статистических и динамических характеристик теплового режима шлаковой ванны, а значит стабильность свойств наплавленного металла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ электрошлаковой наплавки (ЭШН) деталей цилиндрической формы с подачей трубчатого плавящегося электрода, при котором используют охлаждаемый кристаллизатор и осуществляют взаимный поворот электрода и кристаллизатора вокруг оси изделия, а для улучшения качества наплавки в результате более равномерного проплавления, кристаллизатору сообщают колебательно-вращательное перемещение относительно оси изделия (авт. св. СССР 266973 кл. В 23 К 25/00, B 23 K 28/02, 1976).

Способ предназначен для наплавки цилиндрических поверхностей деталей. Для электрошлаковой наплавки плоских круглых торцов этих деталей способ не применим.

Кроме того, к недостаткам способа относится его низкая эффективность при большом зазоре между деталью и подвижным кристаллизатором и невозможность использования при ЭШП неплавящегося электрода и сыпучих присадочных материалов. Дозирование сыпучих и узкий зазор приводит к накоплению некоторой массы сыпучих на поверхности шлаковой ванны. Происходит закорачивание сварочной цепи от электрода через сыпучие на кристаллизатор и деталь. Это выражается в виде искровых, либо дуговых разрядов, что приводит к необходимости снижения производительности процесса (скорости подачи сыпучих), либо прекращение процесса. Увеличение же зазора между деталью и кристаллизатором нецелесообразно, т.к. может привести к существенному снижению температуры шлаковой ванны и несплавлению основного и наплавляемого материалов.

Задача изобретения создания способа электрошлаковой наплавки плоских торцов деталей цилиндрической формы с применением неплавящегося электрода и гранулированных присадочных материалов, который позволял бы наплавлять плоские торцы деталей цилиндрической формы, обеспечивал азимутальную близость статических и динамических характеристик теплового режима шлаковой ванны, снижал при подаче сыпучих степень их перегрева путем учета температурных полей и гидродинамики шлаковой ванны с неплавящимся электродом, обеспечивал стабильность размеров и свойств наплавленного слоя путем непрерывного процесса наплавки и оптимизации конструктивных параметров процесса при высоких технологических показателях (высоком качестве наплавленного слоя и высокой производительности наплавки).

Сущность изобретения заключается в том, что в способе электрошлаковой шлаковой наплавки торцов деталей цилиндрической формы неподвижным электродом в пространстве, ограниченном кристаллизатором, при котором кристаллизатор вместе с деталью приводят во вращение относительно оси детали, согласно изобретению, нагрев ведут с использованием неплавящегося электрода, ширину которого в радиальном направлении наплавляемой поверхности устанавливают равной l_э D_к/2 2b, где D_к внутренний диаметр кристаллизатора, b 12 20 мм расстояние от боковой поверхности электрода до кристаллизатора и до оси детали, при этом дополнительно подают гранулированный присадочный материал, ширину подачи которого в радиальном направлении наплавляемой поверхности устанавливают равной С D_к/2 d, где d 15 25 мм - расстояние между зоной подачи и кристаллизатором, гранулированный присадочный материал подают симметрично и радиально противоположно неподвижному электроду относительно оси детали на расстоянии "b" от него, а расход присадочного материала в пределах "С" и толщину электрода устанавливают переменными и увеличивающимися пропорционально расстоянию до оси детали.

Уменьшение значения b ниже 12 мм приводит к возникновению дуги между электродом и кристаллизатором. Увеличение b выше 20 мм приводит к недогреву периферии детали.

Уменьшение значения d ниже 15 мм приводит к возникновению горки шихты у стенки кристаллизатора. Увеличение d выше 25 мм приводит к снижению толщины наплавленного слоя у периферии детали.

Наплавка плоских торцов деталей цилиндрической формы достигается, во-первых, путем ведения электрошлакового процесса в пространстве, ограниченном снизу наплавляемым торцом, а с боков кристаллизатором, во-вторых, путем нагрева с использованием неплавящегося электрода сплошного сечения, расположенного над наплавляемой торцевой поверхностью детали, в-третьих, путем подачи гранулированного присадочного материала.

Повышение качества наплавленного слоя достигается путем обеспечения азимутальной близости статических и динамических характеристик теплового режима, снижения степени перегрева сыпучих присадочных материалов, стабилизации размеров и свойств наплавленного слоя.

Азимутальная близость статических и динамических характеристик теплового режима достигается, во-первых, путем изменения расхода присадочных материалов по ширине дозирования пропорционально расстоянию "r" до оси детали. За счет этого по торцу детали выравниваются удельные затраты тепла на наплавку единицы поверхности. Во-вторых, путем выбора ширины электрода l_э, в радиальном направлении, обеспечивающей благоприятное условие для создания равномерного теплового потока по поверхности детали в пределах от оси симметрии до стенки кристаллизатора. Расстояние b, на которое электрод отстает как от оси, так и от стенки кристаллизатора, практически не снижает теплового потока в пределах b. Это связано с расширяющимся характером активного пятна на рабочих режимах наплавки. В-третьих, путем изменения толщины электрода пропорционально расстоянию r до оси детали. Это позволяет пропорционально увеличивать площадь поперечного сечения и силу тока в электроде в направлении к периферии шлаковой ванны, т.е. там, где пропорционально r возрастают длина пути данной точки электрода и объем шлаковой ванны. В результате по радиусу шлаковой ванны выравнивается тепловой поток. В-четвертых, путем непрерывности процесса наплавки. Отсутствие остановок детали и перерывов в подаче сыпучих способствует выравниванию температуры, толщины и свойств наплавленного слоя. В-пятых, путем использования высокой частоты вращения детали, кристаллизатора и шлаковой ванны, что позволяет снизить динамику теплообмена и аксиальную несимметрию температур шлаковой, металлической ванн и наплавленного слоя.

Степень перегрева сыпучих присадочных материалов при их движении по свободной поверхности и через расплав шлака снижается, во-первых, путем дозирования сыпучих присадочных материалов в область свободной поверхности, удаленной от электрода на расстояние b 12 20 мм, температура которой на несколько сотен градусов ниже, чем области, расположенной ближе к электроду. (Быстров В. А. Веревкин В.И. Быстров А.В. Исследование температурного поля шлаковой ванны. Автоматическая сварка, 1981, N 12, с. 23). При этом также учитывается гидродинамика ванны с неплавящимся электродом; установлено, что направление гидропотоков в шлаковой ванне в широком диапазоне изменения рабочих режимов остается неизменным; у неплавящегося электрода вверх, вблизи свободной поверхности к кристаллизатору, у кристаллизатора вниз и далее, вблизи и вдоль поверхности детали к электроду (Веревкин В.И. Калашников С.Н. Быстров В. А. Белоусов П.Г Анализ тепловых и гидродинамических процессов в шлаковой ванне при электрошлаковой наплавке композиционных сплавов с мощностью математических моделей. Известия вузов. Черная металлургия, 1992, N 2, с. 75). Опускающиеся вниз сыпучие материалы при таком расположении дозаторов в первой половине пути движутся преимущественно вниз и от электродов, а во второй половине пути преимущественно вниз и к электроду. Это также способствует перемещению присадочных материалов через менее разогретые области шлака. Во-вторых, степень перегрева сыпучих снижается путем существенного разнесения относительно оси симметрии кристаллизатора и детали места положения электрода от места расположения дозатора. Они находятся радиально противоположно, что позволяет сыпучим еще до приближения электрода и, расположенной вокруг него, высокотемпературной зоны шлака опуститься на зеркало металлической ванны. В-третьих, путем использования высокой частоты вращения детали и шлаковой ванны, что снижает время нахождения слоя сыпучих металлической ванны и наплавленного слоя при повышенных температурах активного пятна. В-четвертых, путем использования неплавящегося электрода, обеспечивающего благоприятное направление движения расплава шлака, дающего большие технологические возможности для регулирования теплового потока, позволяющего избегать вредной концентрации тепла в шлаковой, металлической ваннах и наплавленном слое.

Стабилизация размеров и свойств наплавленного слоя достигается, во-первых, путем выбора ширины дозирования С, обеспечивающей одновременное распределение сыпучих от оси детали до стенки кристаллизатора. Частицы сыпучих потоками шлака вблизи свободной поверхности сносятся в направлении к кристаллизатору. Вблизи него подавляющая часть потока шлака направлена вниз и совпадает с направлением силы тяжести, что ускоряет процесс перемещения частиц к зеркалу металлической ванны. В результате может происходить накопление сыпучих у гарнисажа и особенно у кольца сопряжения кристаллизатора с зеркалом металлической ванны. Этому способствуют также повышенная вязкость шлака при низкой температуре у кристаллизатора и нулевая скорость квазиламинарного движения шлака по его стенке. Расстояние d между дозатором и кристаллизатором предотвращает накопление излишнего количества сыпучих у периферии шлаковой и металлической ванн. Во-вторых, путем изменения расхода присадочных материалов по ширине дозирования пропорционально расстоянию r до оси симметрии кристаллизатора, т.е. ее радиусу. Это позволяет учесть длину траектории распределения сыпучих и получить равномерную толщину наплавленного слоя. В-третьих, путем выбора ширины электрода l_э в радиальном направлении. В-четвертых, путем изменения толщины электрода пропорционально расстоянию "r" до оси детали. В-пятых, путем непрерывности процесса наплавки.

Повышение производительности наплавки достигается путем использования неплавящегося электрода большого сечения, расширения ширины зоны нагрева и зоны одновременного дозирования сыпучих, путем непрерывного дозирования сыпучих присадочных материалов, оптимизации конструктивных параметров и увеличения скорости наплавки.

Использование неплавящегося электрода большого сечения позволяет повысить мощность источника нагрева, а значит, увеличить расход присадочных материалов.

Расширение ширины зоны одновременного нагрева и зоны одновременного дозирования сыпучих достигается, во-первых, путем увеличения ширины электрода до значения: l_э D_к/2 2 (1) где D_к внутренний диаметр кристаллизатора; b расстояния между осью кристаллизатора и электродом, а также между кристаллизатором и электродом, b 12 20 мм.

Это позволяет обеспечить одновременность нагрева по всему радиусу шлаковой ванны, сократить тем самым время и увеличить равномерность нагрева. Это, в свою очередь, дает возможность расширить зону одновременного дозирования сыпучих. Во-вторых, путем использования неплавящегося электрода трапецеидального сечения. Максимальная толщина электрода (большее основание трапеции) расположено ближе к стенке кристаллизатора, минимальная (меньшее основание) ближе к оси симметрии детали. Толщина изменяется пропорционально расстоянию до оси симметрии ванны. В результате по радиусу ванны выравнивается тепловой поток. Это позволяет и для периферийных участков шлаковой ванны задавать высокие расходы сыпучих. Учитывая распространенное требование равной толщины наплавленного слоя по всей площади наплавки, последнее позволяет поднять производительность процесса в целом. В-третьих, путем исключения остановок детали во время наплавки.

Непрерывное дозирование сыпучих присадочных материалов обеспечивает их максимальный интегральный расход, в то время как любые перерывы в дозировании интегральный расход снижают.

Оптимизация конструктивных параметров средств реализации способа наплавки достигается, во-первых, путем установления расстояния между электродом и кристаллизатором на уровне 12 20 мм. Это позволяет избежать закорачивания сварочной цепи от электрода на кристаллизатор через частицы сыпучих в виде искровых, либо дуговых разрядов и вынужденного уменьшения, в связи с этим, подачи присадки. Кроме того, перегрев зоны шлака у кристаллизатора приводит к расплавлению практически неэлектропроводного гарнисажа, увеличению силы тока с электрода на кристаллизатор и возникновению дугового процесса (Эрмантраута М. М. Малимонова В.И. Применение неплавящегося электрода при электрошлаковой наплавке. Сварочное производство, 1978, N 7, с. 16 18). Во-вторых, путем установления минимального расстояния между дозатором и кристаллизатором d 15 25 мм, что обеспечивает максимально возможную ширину дозирования С без скапливания у кристаллизатора сыпучих в виде горки на свободной поверхности шлаковой ванны. Это позволяет увеличить расход присадки.

Увеличение скорости наплавки при увеличенном тепловом потоке позволяет выровнять температуру шлаковой ванны по азимуту и добиться хорошего сплавления и формирования наплавленного слоя с высокой производительностью.

Использование неплавящегося электрода позволяет повысить мощность источника нагрева, обеспечить благоприятное для дозирования сыпучих направление движения шлака. Известно, что плавящийся электрод вызывает противоположное направление вращения шлака: у электрода вниз, у детали к кристаллизатору, вдоль него вверх и у свободной поверхности к электроду (Электрошлаковая сварка и наплавка / Под ред. Б.Е.Патона. М. Машиностроение, 1980 с. 19). Кроме того, неплавящийся электрод дает большие технологические возможности для регулирования теплового потока, позволяет избегать вредной концентрации тепла, что недопустимо, например, при наплавке композиционными сплавами.

Использование неплавящегося электрода шириной в радиальном направлении, равной l_э позволяет захватить электродом максимально возможное расстояние по радиусу шлаковой ванны и тем самым обеспечить условия для создания по радиусу равномерного теплового потока. В результате стабилизируются свойства наплавленного слоя по радиусу шлаковой ванны и растет производительность процесса. Последнее связано с достаточным и равномерным разогревом всей шлаковой ванны.

Размещение электрода от стенки кристаллизатора на расстоянии b 12 20 мм позволяет избежать токовые разряды через скопление сыпучих у стенки кристаллизатора и необходимость снижения, вследствие этого, производительности наплавки; избежать перегрева шлака у кристаллизатора и образования через шлак дугового процесса с электрода на кристаллизатор и необходимость снижения, вследствие этого, мощности теплового источника, а значит и производительности наплавки. Закрепление места дозирования радиально с электродом позволяет снизить степень перегрева сыпучих и создает условия для опускания присадки на зеркало металлической ванны до приближения электрода.

Использование ширины дозирования в радиальном направлении C D_к/2 d, (2) где D_к внутренний диаметр кристаллизатора; d расстояние между мостом дозирования и кристаллизатором, d 15 25 мм, позволяет обеспечить одновременное распределение сыпучих по поверхности детали в пределах от оси детали до стенки кристаллизатора и тем самым повысить производительность наплавки.

Размещение места дозирования от кристаллизатора на минимально возможном расстоянии d позволяет избежать накопления излишнего количества сыпучих у периферии шлаковой и металлической ванн, обеспечить максимально возможную ширину дозирования и высокую производительность процесса. Размещение места дозирования на расстоянии b от электрода позволяет осуществлять дозирование сыпучих через менее нагретые области шлака и таким образом снизить их перегрев.

Изменение расхода присадочных материалов в пределах С позволяет варьировать толщину наплавленного слоя при различном удалении от оси детали.

Введение в способ дополнительного изменения расхода присадочных материалов в пределах С пропорционально расстоянию до оси детали позволяет обеспечить равномерную толщину наплавленного слоя.

Изменение толщины электрода позволяет изменять тепловой поток по радиусу шлаковой ванны. Введение в способ дополнительного изменения толщины электрода пропорционально расстоянию до оси детали позволяет в пределах l_э обеспечить равномерный тепловой поток по радиусу шлаковой ванны, стабилизировать свойства наплавленного слоя и повысить производительность наплавки.

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные операции известны. Однако их введение и конкретизация в указанной связи с другими операциями способа приводит к появлению новых вышеуказанных свойств, позволяющих наплавлять плоские торцы деталей цилиндрической формы, повысить качество наплавленного слоя и повысить производительность наплавки. Это дает возможность сделать вывод о наличии изобретательского уровня.

Устройство состоит из водоохлаждаемого формирующего кристаллизатора 1, размещенного соосно с наплавляемой деталью 2, шлаковой ванной 3, в которую помещен неплавящийся электрод трапецеидального сечения 4, и металлической ванной 5; а также служащего для подачи в плавильное пространство сыпучих присадочных материалов 6, дозирующего устройства 7 с выходным патрубком треугольной формы. Направление движения потока указано стрелками 8.

Деталь 2 может иметь осесимметричную форму, как показано на чертеже, либо иметь другую форму с плоской наплавляемой поверхностью. Кристаллизатор 1 устанавливают на деталь соосно, либо сверху и производят герметизацию плавильного пространства. Электрод 4 изготавливают в виде призмы с трапецеидальным поперечным сечением и неподвижно относительно горизонтали закрепляют на расстоянии от стенки кристаллизатора большим основанием сечения к стенке кристаллизатора, а меньшим к оси детали. Диаметрально противоположно электроду относительно оси детали неподвижно закрепляют дозирующее устройство 7 на расстоянии b от стенки кристаллизатора и на расстоянии d от электрода. Выходной патрубок дозирующего устройства изготавливают с поперечным сечением в виде треугольника. Патрубок располагают основанием треугольника к кристаллизатору, а вершиной к электроду. При этом расход присадочного материала 6 изменяется пропорционально расстоянию до оси симметрии шлаковой ванны.

В плавильном пространстве, образованном кристаллизатором и деталью, наводят шлаковую ванну известным способом, например, с помощью "холодного" старта. Для этого неплавящийся электрод опускают до контакта с деталью и в плавильное пространство засыпают флюс до 1/3 высоты шлаковой ванны. Задают уставку по току наплавки на уровне 60 от номинального. Подают питающее напряжение. Возбуждают дуговой процесс, после чего электрод поднимают на 3 4 мм. Теплом дуги неплавящегося электрода производится оплавление поверхности детали и расплавление флюса. По мере расплавления флюса дуговой процесс переходит в электрошлаковый и вокруг электрода наводится шлаковая ванна. Постепенно поднимают электрод, обеспечивая межэлектродный промежуток на уровне 10 12 мм. Через 20 30 с после включения напряжения питания кристаллизатор вместе с деталью приводят во вращение с частотой на уровне 30 от номинальной. По мере их вращения производится равномерное оплавление наплавляемой поверхности детали и расплавление флюса, шлаковая ванна наводится по всей площади, охватываемой кристаллизатором, за исключением гарнисажа. По мере наведения шлаковой ванны, равномерным дозированием добавляют флюс, добиваясь конечной номинальной высоты шлаковой ванны и одновременно постепенно увеличивают ток наплавки до номинального. Межэлектронный промежуток устанавливают на рабочий уровень.

Подают гранулированный присадочный материал и флюс в количестве, необходимом для компенсации расхода шлака на образование гарнисажа и химические реакции. Подачу осуществляют непрерывно в течение всего рабочего периода наплавки. Частицы присадочного материала опускаются на дно шлаковой ванны и при этом нагреваются. В зависимости от используемых присадочных материалов и целей наплавки, подбором силы тока наплавки, частоты вращения n, площади поперечного сечения электрода, межэлектродного промежутка, рода тока и других параметров можно добиться либо полного расплавления присадки, либо расплавления лишь материала-связки, так например, при износостойкой композиционной наплавке. При этом формируется металлическая ванна. Присадочные материалы равномерно рассредотачиваются по зеркалу металлической ванны. Капли расплавившихся частиц сыпучих пополняют металлическую ванну. Нерасплавившиеся твердые частицы композиционного сплава в наплавляемом слое смачиваются материалом-связкой и в результате сплавляются как между собой, так и с деталью. За счет непрерывного дозирования сыпучих происходит рост высоты наплавленного слоя.

Вследствие непрерывного вращения детали со шлаковой ванной, относительно неподвижного дозирующего устройства большой ширины С и треугольного поперечного сечения зоны дозирования, происходит равномерное распределение присадочных материалов по зеркалу металлической ванны. За счет непрерывного вращения детали со шлаковой ванной относительно неподвижного неплавящегося электрода, большой ширины электрода l_э и трапецеидальной формы его поперечного сечения, наблюдается достаточно равномерный прогрев шлаковой, металлической ванн, наплавленного слоя и детали.

Частицы присадочных материалов, попадая на свободную поверхность шлаковой ванны, тонут не мгновенно, а некоторое время находятся на ее поверхности. Вращение шлаковой ванны и движение шлака в радиальном направлении приводят к образованию на свободной поверхности шлейфа присадочных материалов в форме раскручивающейся спирали Архимеда. Частицы гранулированного присадочного материала, погружаясь в шлаковую ванну, смещаются потоком шлака в первой половине пути к кристаллизатору, а во второй половине к электроду. Чем больше радиус шлаковой ванны R_ш.в., тем больше расстояние (с + b) от электрода по крайней точки дозирования, тем ниже скорость движения расплава шлака на свободной поверхности ванны под этой точкой, тем растянутее спираль шлейфа сыпучих. Однако, поскольку d устанавливается по минимальным условиям, а скорость движения шлака в обратном направлении у детали уменьшается, это не оказывает существенного влияния на толщину наплавленного слоя в кольце шириной d, примыкающей к кристаллизатору. Кроме того, с увеличением R_ш.в. растет площадь поперечного сечения электрода и ток наплавки. Тепловой поток практически в любой точке шлаковой ванны остается постоянным, что стабилизирует температуру и не позволяет возрасти вязкости шлака. Это создает благоприятные условия для радиального движения потока.

Толщину электрода устанавливают в зависимости от расстояния до оси детали по уравнению σ = 2πr/k₁, м, (3) где k₁ коэффициент.

При этом тепловой поток оказывается независящим от величины

где U_ш.в. падение напряжения на шлаковой ванне, В;
I_r сила тока на участке сечения электрода, находящегося на расстоянии r от оси детали шириной Δr и толщиной σ, A;
j плотность тока наплавки, А/м²;
h эффективный тепловой КПД;
V_нr линейная скорость наплавки на расстоянии от оси детали, м/c;
A коэффициент, учитывающий степень растекания тока от электрода;
n частота вращения, 1/c.

Толщину зоны дозирования (выходного патрубка дозирующего устройства) g_r устанавливают в зависимости от r по уравнению, аналогичному уравнению (3):
γ_r= 2πr/k₂, м, (5)
где k₂ коэффициент.

Текущий расход присадочного материала в пределах С находится по уравнению:

где V_и скорость истечения сыпучих из дозирующего устройства,
V_и const по всему сечению дозирования.

При этом высота насыпаемого за один оборот детали слоя сыпучих оказывается независимой от r:

где В коэффициент, учитывающий степень расширения струи сыпучих при свободном падении и в шлаковой ванне.

Дозирование сыпучих и/или гранулированных присадочных материалов согласно уравнению (6) можно осуществлять как одним, так и несколькими дозаторами. Последнее предпочтительнее, т. к. более надежно, из-за облегчения схода сыпучих и предотвращения их зависания в дозирующем устройстве. В этом случае вся ширина дозирования С разбивается на ряд участков и в пределах каждого участка дозирование идет от одного дозатора.

Выполняли наплавку неплавящим графитовым электродом матриц штампов из стали 25Л с диаметром наплавляемой поверхности 200 мм. В качестве наплавочного материала использовали порошок из сплава сормайт 1, флюс АН-348 А, электрод сечением в виде равнобокой трапеции высотой 70 мм и основаниями 7 и 35 мм. k₁ 15, k₂ 1170, d 20 мм, b 15 мм. Режим наплавки: сила тока 1500 А, напряжение 40 В, глубина шлаковой ванны 40 45 мм, межэлектродный промежуток 15 мм, частота вращения 0,06 1/c, род тока - постоянный, полярность прямая. Производительность наплавки 135 140 кг/ч.

Для поиска оптимального диапазона изменения b, d, k₁ и k₂ производилась наплавка с их различными значениями.

Результаты эксперимента приведены в таблице.

Как следует из таблицы, оптимальными являются значения d, b, k₁ и k₂, принятые в первом опыте, которые можно рекомендовать для использования. Они обеспечивают высокое качество наплавленного слоя и высокую производительность наплавки.

Способ может использоваться не только для наплавки круглых плоских поверхностей деталей, но и для других осесимметричных плоских поверхностей, например, в виде многоугольника. Однако в этом случае качество наплавки будет снижаться по мере отклонения формы наплавляемых поверхностей и кристаллизатора от круглой.

Способ обеспечивает наплавку торцов деталей цилиндрической формы, азимутальную близость статических и динамических характеристик теплового режима шлаковой ванны, снижает степень перегрева сыпучих, обеспечивает стабильность размеров и свойств наплавленного слоя. Он позволяет достичь высокого качества наплавленного слоя и высокой производительности наплавки.

Формула изобретения

Способ электрошлаковой наплавки деталей цилиндрической формы неподвижным электродом в пространстве, ограниченном кристаллизатором, при котором кристаллизатор вместе с деталью приводят во вращение относительно оси детали, отличающийся тем, что нагрев ведут с использованием неплавящегося электрода, ширину которого в радиальном направлении наплавляемой поверхности устанавливают равной l_э D_к/2 2b, где D_к внутренний диаметр кристаллизатора, b 12 20 мм расстояние от боковой поверхности электрода до кристаллизатора и до оси детали, при этом дополнительно подают гранулированный присадочный материал, ширину подачи которого в радиальном направлении наплавляемой поверхности устанавливают равной C D_к/2 d, где d 15 25 мм расстояние между зоной подачи и кристаллизатором, гранулированный присадочный материал подают симметрично и радиально противоположно неподвижному электроду относительно детали на расстоянии b от него, а расход присадочного материала в пределах C и толщину электрода устанавливают переменными и увеличивающимися пропорционально расстоянию до оси детали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2