Износостойкий наплавочный материал

Авторы патента:

B23K35/36 - подбор неметаллических составов, например покрытий, флюсов (B23K 35/34 имеет преимущество); выбор материалов для пайки или сварки в сочетании с подбором неметаллических составов (выбор материалов для пайки или сварки B23K 35/24)

Владельцы патента RU 2290288:

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) (RU)

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, а именно к износостойким материалам для наплавки, и может быть использовано для наплавки, рабочих поверхностей деталей машин и оборудования, подвергающихся интенсивному аэроабразивному износу в процессе эксплуатации. Предложен износостойкий наплавочный материал, содержащий борид вольфрама, феррохром, феррованадий и смесь плавленых флюсов: АН-20 и АН-348 А (1:1), при следующем соотношении компонентов, мас.%: борид вольфрама 48-51; феррохром 28-29; феррованадий 17-18; смесь плавленых флюсов остальное. Технический результат - повышение аэроабразивной износостойкости наплавочного материала за счет уменьшения удельного объема карбоборидных фаз и повышения твердости. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к износостойким материалам для наплавки и может быть использовано для наплавки рабочих поверхностей деталей машин и оборудования, подвергающихся интенсивному аэроабразивному износу в процессе эксплуатации.

Известен износостойкий наплавочный материал, состоящий из частиц сплава ВК8, полученных дроблением отходов твердосплавных элементов режущих инструментов и никелевого порошка, имеющий следующий состав, мас.%:

сплав ВК8	50-70
никелевый порошок	27,5-46,5
флюс	2,5-3,5

[а.с. №2164200, 1999 - аналог].

Недостатком известного материала для наплавки является низкая аэроабразивная износостойкость матрицы, состоящая из малопрочного никелевого сплава, что приводит к его быстрому изнашиванию.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является наплавочный материал, состоящий из твердых частиц борида вольфрама, карбида молибдена, сцементированных матрицей: кобальтом, имеющий следующий состав, мас.%:

карбид молибдена	40-50
кобальт	8-10
борид вольфрама	остальное

[а.с. №504620, 1976 г. - прототип]

Недостатком известного материала для наплавки является низкая аэроабразивная износостойкость, которая обусловлена высоким удельным объемом карбоборидных фаз (90-92%), приводящих к его охрупчиванию, а также низкая твердость (78-80 HRA) наплавленного слоя.

Кроме того, использование в составе материала для наплавки карбида молибдена и кобальта повышает его стоимость.

Техническая задача - повышение аэроабразивной износостойкости наплавочного материала за счет уменьшения удельного объема карбоборидных фаз и повышения твердости материала.

Решение технической задачи заключается в том, что износостойкий наплавочный материал, содержащий борид вольфрама, дополнительно содержит феррохром, феррованадий и смесь плавленых флюсов: АН-20 и АН-348 А (1:1), при следующем соотношении компонентов, мас.%

борид вольфрама	48-51
феррохром	28-29
феррованадий	17-18
смесь плавленых флюсов	остальное

Заявленный износостойкий наплавочный материал представляет собой композицию, структура которой состоит из зерен борида вольфрама, сцементированных матрицей, состоящей из ферросплавов хрома и ванадия. Наличие в составе наплавочного материала феррованадия способствует образованию мелкозернистой структуры, повышающей макротвердость наплавочного материала. Введение высокоуглеродистого феррохрома приводит к образованию в матрице карбидов ванадия и хрома, обладающих высокой твердостью, тем самым повышая прочность наплавочного материала.

Таким образом, введение феррованадия и феррохрома в состав наплавочного материала способствует уменьшению удельного объема карбоборидных фаз и повышению макротвердости наплавочного материала в сравнении с прототипом, что и является новым техническим эффектом заявляемого изобретения.

Износостойкий наплавочный материал получают следующим образом. Все компоненты перемешиваются в смесителе типа «пьяная бочка», затем замешиваются на жидком стекле до состояния «творожной массы». Полученная смесь прессуется в прессе в виде прутков. Полученные прутки прокаливаются в печи электросопротивления при t=250°C. Наплавочный материал в виде прессованного присадочного прутка наносится на наплавляемую поверхность с помощью газовой сварки.

Примеры конкретного исполнения.

Для экспериментальной проверки заявляемого изобретения были приготовлены несколько составов смесей, отличающиеся друг от друга различным содержанием компонентов в процентном соотношении по массе, три из которых показали оптимальные результаты.

Аэроабразивную износостойкость наплавочного материала определяли по типовой методике на установке ОБ-959, принцип действия которой основан на истирании наплавочного материала падающим на него под углом 30 и 90° абразивом, в качестве которого использовали кварцевый песок.

Пример 1.

Для получения наплавочного материала вышеизложенным способом были использованы компоненты в следующем соотношении, мас.%:

борид вольфрама	48
феррохром	28
феррованадий	18
смесь плавленых флюсов:
(АН-20 + АН-348 А (1:1))	остальное

Аэроабразивная износостойкость при угле атаки 30° составила 0,075-0,08 см³/кг и при 90° - 0,12-0,15 см³/кг.

Пример 2.

борид вольфрама	50
феррохром	29
феррованадий	17
смесь плавленых флюсов:
(АН-20 + АН-348 А (1:1))	остальное

Аэроабразивная износостойкость при угле атаки 30° составила 0,05-0,055 см³/кг и при 90° - 0,08-0,082 см³/кг.

Пример 3.

борид вольфрама	51
феррохром	28
феррованадий	18
смесь плавленых флюсов:
(АН-20 + АН-348 А (1:1))	остальное

Аэроабразивная износостойкость при угле атаки 30° составила 0,06-0,064 см³/кг и при 90° - 0,1-0,104 см³/кг.

Результаты проведенных исследований представлены в таблице.

Таблица
Пример	Состав сплава	Содержание, мас.%	Интенсивность изнашивания (см³/кг) при угле атаки, град	Твердость, HRA
30°	90°
	Прототип
	Карбид молибдена	40-50
	Кобальт	8-10	-	-	78-80
Борид вольфрама	остальное
	Заявленный
1	борид вольфрама	48
	феррохром	28	0,075-
	феррованадий	18	0,08	0,12-0,15	86-88
смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1))	6
2	борид вольфрама	50
	феррохром	29	0,05-
	феррованадий	17	0,055	0,08-0,082	90-92
смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1))	4
3	борид вольфрама	51
	феррохром	28	0,06
	феррованадий	18	0,064	0,1-0,104	88-89
смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1))	3

Из анализа приведенных в таблице данных видно, что наиболее высокой стойкостью к аэроабразивному изнашиванию и твердостью обладает наплавочный материал по примеру 2 (интенсивность изнашивания см³/кг при угле атаки 30° и 90° равна 0,05-0,055 и 0,08-0,082 соответственно, твердость по сравнению с прототипом выше на 13,18%), а использование недорогих исходных компонентов феррованадия и феррохрома позволит снизить затраты на его получение.

Износостойкий наплавочный материал, содержащий борид вольфрама, отличающийся тем, что он дополнительно содержит феррохром, феррованадий и смесь плавленых флюсов АН-20 и АН-348 А (1:1) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Борид вольфрама	48-51
Феррохром	28-29
Феррованадий	17-18
Смесь плавленых флюсов	Остальное

Способ пайки алюминия и алюминиевых сплавов, композиция для пайки алюминия и алюминиевых сплавов // 2288080

Изобретение относится к способам пайки алюминия без применения припоя и к композиции для этого способа. .

Способ пайки алюминия и алюминиевых сплавов, композиция для пайки алюминия и алюминиевых сплавов // 2288079

Изобретение относится к способам пайки алюминия без применения припоя и к композиции для этого способа. .

Флюс для низкотемпературной пайки // 2285600

Изобретение относится к пайке, а именно к составу флюса для низкотемпературной пайки меди и ее сплавов оловянно-свинцовыми припоями. .

Самозащитная порошковая проволока для сварки аустенитных хромоникелевых сталей // 2281843

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к порошковым проволокам для механизированной сварки открытой дугой конструкций из аустенитных хромоникелевых сталей, работающих в условиях, когда к металлу сварного шва предъявляются высокие требования по стойкости к межкристаллитной коррозии.

Флюс для низкотемпературной пайки алюминия и его сплавов // 2280548

Изобретение относится к флюсам для пайки алюминия и его сплавов низкотемпературными припоями. .

Флюс для сварки сталей, покрытых алюминием // 2279342

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к флюсам для сварки сталей, имеющих металлизированное алюминиевое покрытие, в углекислом газе плавящимся электродом.

Состав порошковой проволоки // 2274535

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к материалам для механизированной сварки в среде защитных газов судостроительных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, работающих в условиях отрицательных климатических температур.

Состав электродного покрытия // 2274534

Изобретение относится к материалам для дуговой сварки, а именно к составам электродного покрытия, преимущественно для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Порошковая проволока для наплавки открытой дугой деталей железнодорожного транспорта // 2272701

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к материалам для механизированной наплавки открытой дугой износостойкого слоя при восстановлении изделий и деталей железнодорожного транспорта, например колес, сцепок подвижного состава.

Активирующий флюс для электродуговой сварки // 2291039

Электродное покрытие // 2293007

Состав электродного покрытия // 2293008

Изобретение относится к материалам для дуговой сварки, а именно к электродным покрытиям, применяемым при изготовлении электродов для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением до 490 МПа, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости

Сварочная активированная проволока // 2294272

Порошковая проволока для наплавки // 2294273

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к наплавочным материалам, используемым для наплавки деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах, например валков горячего деформирования (прокатки), в том числе валков машин непрерывного литья стальных заготовок, а также деталей химической аппаратуры, в том числе задвижек газовых и нефтяных трубопроводов

Агломерированный флюс марки 48аф-55 // 2295431

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к агломерированным флюсам, и может быть использовано для автоматической сварки низколегированных хладостойких сталей нормальной, повышенной и высокой прочности на стандартных режимах, а также форсированных режимах и высоких скоростях сварки низколегированными проволоками в различных отраслях промышленности, например в трубной, судостроительной и нефтехимической промышленности

Состав покрытия для защиты поверхности свариваемого изделия от налипания брызг расплавленного металла при дуговой сварке плавлением // 2297311

Изобретение относится к однопроходной сварке металлов штучными покрытыми электродами, а именно к покрытиям для защиты поверхности свариваемых изделий и технологического оборудования от брызг расплавленного металла

Порошковая проволока марки 48пп-10т для сварки хладостойких низколегированных сталей // 2300452

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к порошковым проволокам, и может быть использовано для механизированной сварки в защитном газе низколегированных хладостойких сталей нормальной и повышенной прочности в различных отраслях промышленности, например в трубной, судостроительной и нефтехимической отраслях промышленности, с обеспечением хладостойкости шва при температурах до минус 60°С

Противопригарное покрытие для защиты поверхности свариваемых изделий и технологического оборудования от брызг расплавленного металла при дуговой сварке плавлением // 2301733

Изобретение относится к сварке металлов плавящимся электродом, а именно к покрытиям для защиты поверхности свариваемых изделий и технологического оборудования от брызг расплавленного металла при дуговой сварке плавлением

Экономнолегированный электрод для сварки хладостойких низколегированных сталей // 2302327

Изобретение относится к области производства сварочных материалов и может быть использовано в различных областях промышленности для сварки хладостойких низколегированных сталей с пределом текучести от 235 до 390 МПа