Способ выполнения антифрикционных наплавок


 


Владельцы патента RU 2427455:

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ, ОТ ИМЕНИ КОТОРОЙ ВЫСТУПАЕТ МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РФ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение может быть использовано при выполнении антифрикционных наплавок на уплотнительных поверхностях изделий из титановых сплавов, в частности деталей судовой арматуры. Выполняют автоматическую аргонодуговую наплавку окисленной проволокой из титанового сплава марки ПТ-7М с прокаткой роликом при температуре наплавляемого металла 1500-1550°С и с усилием прижатия ролика 80-100 Н. Способ позволяет избавиться от появления пор в наплавленном металле и, как следствие, исключить трудоемкий и дорогостоящий ремонт изделий из титановых сплавов. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам сварки и может быть применено для выполнения антифрикционных наплавок на уплотнительные поверхности изделий судовой арматуры из титановых сплавов, изделий химического машиностроения и др.

Антифрикционные наплавки выполняются на уплотнительные поверхности деталей судовой арматуры различного назначения для предотвращения износа этих поверхностей в процессе работы арматуры в условиях контакта с морской водой и наличия в ней взвешенных частей песка и др. Эти наплавки должны обеспечить требуемый срок службы судовой арматуры из титановых сплавов без ремонта.

В настоящее время наплавка на уплотнительные поверхности изделий судовой арматуры выполняется ручным аргонодуговым способом с применением сварочной проволоки марки ПТ-7М по ГОСТ27265-87, которая подвергается окислению в открытой воздушной среде при температуре 750-800°С. Такая обработка приводит к образованию на поверхности проволоки окисной пленки, кислород которой является легирующим элементом при наплавке, повышая тем самым сопротивление износу поверхности изделия.

Однако способ выполнения наплавок ручным аргонодуговым методом имеет ряд недостатков.

При наплавке уплотнительных поверхностей судовой арматуры большое значение имеет качество выполнения наплавки. Мельчайшие дефекты в виде пор, несплошностей и т.п. могут отрицательно повлиять на служебные характеристики судовой арматуры. Особенно это относится к уплотнительным поверхностям судовой арматуры.

На окончательно обработанной поверхности уплотнительных полей в соответствии с требованиями нормативной документации поры практически не допускаются, так как они нарушают герметичность арматуры. Наличие пор на уплотнительной поверхности ведет к трудоемкому ремонту.

Кроме того, в процессе эксплуатации судовой арматуры вследствие трения уплотнительные поверхности арматуры изнашиваются, верхний наплавленный слой стирается и вскрываются новые поры, находящиеся в более нижних слоях наплавленного металла, что ведет к потере работоспособности деталей судовой арматуры.

Также недостатком ручной аргонодуговой наплавки является нестабильность режимов наплавки и наличие человеческого фактора, что снижает производительность труда и качество выполнения наплавки.

В связи с отмеченным в настоящем изобретении предлагается заменить ручную аргонодуговую наплавку автоматической аргонодуговой наплавкой с применением метода горячепластического деформирования наплавленного металла (высокотемпературной прокаткой роликом).

В качестве наплавочного материала используется титановая проволока марки ПТ-7М по ГОСТ 27265-87, окисленная по ОСТ 5.9994-86.

Наиболее близким техническим решением и принятым нами за прототип является «Способ дуговой сварки», включающий автоматическую аргонодуговую сварку с высокотемпературной прокаткой наплавленного металла роликом, предложенный Калужским филиалом МГТУ им. Н.Э Баумана (авторское свидетельство №1057215 от 30.11.83 г.).

Недостатком данного метода является то, что он применяется при сварке тонколистовых конструкций для формирования микроструктуры сварного шва с измельченным зерном и, как следствие, для улучшения механических свойств сварного соединения.

Температура, при которой выполняется высокотемпературная прокатка роликом (1650-1670°С), позволяет заметно снизить порообразование при сварке титановых сплавов, однако совсем избавиться от пор не позволяет. Для решения задачи полного избавления от пор в наплавке необходимо снизить температуру прокатки до 1500°С.

Усилие прижатия ролика к металлу кристаллизующейся сварочной ванны 500-1000 Н дает необходимый эффект при сварке, так как сварочная ванна ограничена с боков свариваемыми кромками деталей. При выполнении наплавки сварочная ванна с боков не ограничена, и применение таких высоких усилий прижатия ролика приведет к растеканию металла по поверхности наплавляемой детали, и сформировать наплавочный валик не удастся. Также приложение таких больших усилий к наплавляемому металлу может вызвать трещины из-за слишком высоких напряжений в металле наплавки. Поэтому высокотемпературную прокатку при выполнении наплавки необходимо производить при гораздо меньших усилиях прижатия ролика и вместе с тем достаточных для того, чтобы избавиться от пор в наплавке.

Техническим результатом изобретения является разработка способа выполнения антифрикционных наплавок на детали судовой арматуры из титановых сплавов, позволяющего избавиться от появления пор в наплавленном металле и, как следствие, избавиться от трудоемкого и дорогостоящего ремонта наплавок.

Технический результат достигается за счет того, что высокотемпературную прокатку роликом выполняют в диапазоне температур от 1500 до 1550°С с усилием прижатия ролика 80-100 Н.

Выполнение антифрикционной наплавки на детали судовой арматуры из титановых сплавов с применением высокотемпературной прокатки позволит получить наплавку, полностью свободную от пор по всему сечению наплавленного металла.

Пример конкретного выполнения

На опытной установке была произведена автоматическая аргонодуговая наплавка окисленной проволокой марки ПТ-7М на образцы из титанового сплава марки ПТ-ЗВ с применением высокотемпературной прокатки наплавленного металла роликом. При этом температура наплавленного металла в момент прокатки была 1500, 1525 и 1550°С, а усилие прижатия ролика 80, 90 и 100 Н.

В таблице приведены параметры предлагаемого и известного способов.

Способ выполнения антифрикционных наплавок
№ п/п Способ Температура прокатки, °С Усилие прижатия ролика, Н Наличие пор
1 Предлагаемый 1500 80 Поры отсутствуют
1525 90 Поры отсутствуют
1550 100 Поры отсутствуют
2 Известный 1670 1000 Отдельные поры

Примечание. В таблице приведены усредненные значения по результатам 3-х измерений.

После выполнения наплавок на наплавленных деталях выполнялось послойное шлифование металла наплавки через каждые 0,5 мм, поверхность протравливалась и осматривалась с помощью лупы с 7-кратным увеличением на предмет наличия пор и других дефектов. Исследования показали отсутствие пор во всех слоях наплавленного металла.

Также из наплавленных образцов были изготовлены шлифы и сделан анализ под микроскопом с 50-кратным увеличением. На этих шлифах были выявлены зародыши пор, которые образовывались в наплавленном металле в момент начала кристаллизации валиков, но при деформировании наплавленного металла при высокотемпературной прокатке они были подавлены. Это происходит потому, что оставшиеся в сварочной ванне поры, попадая под ролик, уплотняются и свариваются.

Это показывает, что применение высокотемпературной прокатки при выполнении антифрикционных наплавок на титановые сплавы позволяет полностью избавиться от образования пор в наплавленном металле.

Технико-экономические преимущества от применения указанного способа выразятся в увеличении срока службы и надежности изделий судовой арматуры и механизмов из титановых сплавов за счет отсутствия пор в наплавленном металле, а также в отсутствии ремонта после наплавки и в процессе эксплуатации арматуры.

Способ выполнения антифрикционных наплавок на уплотнительных поверхностях изделий из титановых сплавов, отличающийся тем, что выполняют автоматическую аргонодуговую наплавку окисленной проволокой из титанового сплава марки ПТ-7М с прокаткой роликом при температуре наплавляемого металла 1500-1550°С и с усилием прижатия ролика 80-100 Н.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к электромеханической обработке деталей машин. .

Изобретение относится к области металлообработки деталей машин, в частности к способу электромеханической обработки, и может применяться в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении цилиндрических трубных заготовок и прутков из высоколегированных металлов и сплавов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению детали из стали, обладающей многофазной микроструктурой. .

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способу и устройству для упрочнения деталей поверхностным деформированием с использованием нагрева поверхностного слоя.
Изобретение относится к области металлургии и нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления насосных штанг и других длинномерных изделий из сортового проката низкоуглеродистых экономнолегированных сталей, преимущественно бейнитного и мартенситного класса.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для локального упрочнения полых и сплошных заготовок деталей осесимметричной формы из средне- и высоколегированных сталей и сплавов на основе железа.

Изобретение относится к области металлообработки деталей машин. .
Изобретение относится к области нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления нефтенасосных штанг из низкоуглеродистых сталей типа 20Н2М, 15Х2ГМФ, 20ХГНМ и др.

Изобретение относится к ремонту и восстановлению резьбы на деталях. .
Изобретение относится к сварочному производству, в частности к электрошлаковой сварке, наплавке, и может быть использовано для восстановления деталей с большим объемом механического износа, а также для получения специальных качественных инструментальных сталей методом электрошлакового переплава.

Изобретение относится к способам наплавки при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей ГТД, ГТУ и паровых турбин, а именно лопаток турбомашин. .
Изобретение относится к области сварочного производства, а именно способу наплавки износостойких покрытий, и может быть использовано при получении покрытий на деталях из титановых сплавов, работающих в условиях трения, ударных нагрузок для различных отраслей промышленности.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способам нанесения износостойких покрытий на поверхности деталей почвообрабатывающих машин с использованием сварки плавлением.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к сварочному производству, и может быть использовано при получении износостойких, жаростойких покрытий на деталях из углеродистых и легированных сталей.

Изобретение относится к области ремонта машин, в частности к возобновлению утраченного ресурса плужных лемехов, работающих в условиях интенсивного изнашивания. .

Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, в частности к способам наплавки изделий порошкообразным присадочным материалом с использованием плазменной дуги прямого действия.

Изобретение относится к наплавке и может найти применение при восстановлении изношенных частей любых тел вращения, включая тонкостенные трубы малого диаметра, и плоских деталей, а также при изготовлении новых изделий с заданными физико-механическими свойствами поверхности.
Изобретение относится к металлургии, в частности к электрошлаковой сварке, наплавке или переплаву, и может быть использовано для восстановления деталей, подверженных интенсивному износу, требующих больших объемов сварки, наплавки, например перемычки хвостовика автосцепки вагонов, локомотивов, а также для получения качественных инструментальных сталей методом электрошлакового переплава.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам восстановления наплавкой поверхностей деталей в виде тел вращения, а также плоских поверхностей, в том числе автомобильных деталей из легированных сталей с высоким содержанием углерода.
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при получении износостойких покрытий на деталях из углеродистых и низколегированных сталей, работающих в условиях абразивного износа
Наверх