Порошковая проволока

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 2582402:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к порошковым проволокам. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 1,0-2,0; феррохром 20,0-24,0; ферромолибден 0,5-2,0; карбид бора 4,0-12,0; железный порошок 0-16,5; стальная оболочка - остальное. Для изготовления порошковой проволоки используются как ферроматериалы, так и чистые порошки металлов. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл. Изобретение направлено на повышение износостойкости наплавленного металла, работающего на истирание в контакте с коррозионной средой. 2 табл.

Изобретение относится к области электродуговой наплавки порошковой проволокой деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, и может быть использовано в энергетической, химической, нефтяной отраслях промышленности, например, для восстановления и упрочнения уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей аппаратуры, торцевых уплотнителей контактных пар различных насосов, шнеков.

Известна порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №277978, B23k 35/36, опубл. Б.И. №25, 1970 г.), состав шихты которой взят в следующем соотношении, мас. %:

карбид бора	22-25
железный порошок	остальное

Металл, наплавленный порошковой проволокой с шихтой предложенного состава, обладает высокой твердостью (7000-8000 МПа) и высокой относительной износостойкостью, но низкой коррозионной стойкостью. Кроме того, наплавка такой композиции на стальные детали представляет значительные трудности, вызванные малой смачиваемостью карбида бора железом и низкими значениями пластической деформации получаемого металла, что обусловливает образование в наплавленном слое трещин и снижает его способность к релаксации упругих напряжений при механической нагрузке (Шеенко И.Н., Орешкин В.Д., Репкин Ю.Д. Современные наплавочные материалы на основе тугоплавких соединеий. - Киев: Наукова думка, 1970. - 163-164 с.).

Наиболее близким по химическому составу является изобретение (авторское свидетельство СССР №338336, B23K 35/36, 1972 г.), защищающее порошковую проволоку для износостойкой наплавки посадочных поверхностей из углеродистых и низколегированных сталей, работающих в условиях трения металла о металл, состоящую из стальной оболочки и шихты, содержащей феррохром, ферромарганец, мрамор, плавиковый шпат, железный порошок и ферромолибден в следующем соотношении, мас.%:

феррохром	0,5÷4
ферромарганец	0,2÷2
мрамор	0,5÷3
плавиковый шпат	1÷5
железный порошок	5÷25
ферромолибден	0,2÷2,0
стальная оболочка	остальное

Однако, металл, наплавленный известной порошковой проволокой, имеет недостаточную твердость (до 40 HRC) и износостойкость, особенно в условиях мокрого трения металла о металл при наличии коррозионной среды.

Кроме того, наличие мрамора в шихте этой порошковой проволоки способствует росту концентрации кислорода в металле, окисляющего активные легирующие элементы, что приводит к снижению пластичности и вязкости наплавленного слоя.

Техническим результатом данного изобретения является повышение износостойкости наплавленного металла, работающего на истирание в контакте с коррозионной средой.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в порошковой проволоке для наплавки деталей, состоящей из стальной оболочки и шихты, включающей плавиковый шпат, феррохром, ферромолибден и железный порошок, согласно заявляемому техническому решению шихта дополнительно содержит карбид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

плавиковый шпат	1,0÷2,0
феррохром	20,0÷24,0
ферромолибден	0,5÷2,0
карбид бора	4,0÷12,0
железный порошок	16,5÷0
стальная оболочка	остальное

Благодаря тому, что в шихте проволоки значительно увеличивается количество феррохрома и дополнительно вводится карбид бора, удается получить новый наплавленный металл композиционного типа, который приобретает повышенную износостойкость и коррозионную стойкость.

Увеличение содержания в шихте феррохрома обеспечивает получение в наплавленном металле мартенситной структуры, обладающей достаточно высокой коррозионной стойкостью, характерной для сталей (20-40)Х13. Образуя в наплавленном металле твердые карбиды, хром также повышает ее износостойкость.

Отсутствие ферромарганца в предложенной проволоке, по сравнению с известной, вызвано необходимостью снижения до минимума возможности образования в наплавленном металле остаточного аустенита.

Наличие молибдена в порошковой проволоке повышает твердость и прочность наплавленного слоя, поскольку основной упрочняющей фазой для данного металла, наряду с карбидами становится фаза Лавеса типа Fe₂Mo. Молибден также является поверхностно-активным элементом по отношению к железу, препятствует выделению карбидов и интерметаллидов по границам зерен, что, в свою очередь повышает не только прочность, но и пластичность наплавленного металла. Кроме того, молибден предупреждает рост зерна при кристаллизации и повышает технологическую прочность (стойкость к горячим трещинам) наплавленного металла.

Введение в предложенную проволоку карбида бора в количестве 4,0-12,0% ведет к выделению в структуре наплавленного металла боридной эвтектики, которая, располагаясь в виде каркаса между кристаллами, воспринимает часть нагрузки от удельных давлений и контактного взаимодействия и рассредоточивает ее на большую площадь поверхности, что увеличивает стойкость наплавленного металла, работающего в условиях истирания, против задирания. Кроме того, боридная эвтектика препятствует «зернограничной ползучести», повышает стойкость против межкристаллитной коррозии. При этом хром и молибден под воздействием рабочих нагрузок образуют мелкодисперсные труднорастворимые высокопрочные карбиды, бориды и карбобориды, способствующие увеличению износостойкости наплавленного металла. Содержание карбида бора в шихте менее 4,0% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении свыше 12,0% возрастает процентное содержание углерода в наплавке, что приводит к появлению трещин, охрупчиванию наплавленного металла и падению его износостойкости.

Плавиковый шпат является технологической добавкой, которая снижает опасность образования пор, способствует хорошему формированию валика наплавленного металла и повышает устойчивость горения дуги в процессе наплавки.

Железный порошок необходим для получения расчетного коэффициента заполнения порошковой проволоки, что обеспечивает получение наплавленного металла требуемого химического состава.

Предложенная порошковая проволока обеспечивает комплексное упрочнение наплавленного металла за счет образования в мартенситной матрице карбидных, карбоборидных и интерметаллидных фаз.

Было изготовлено пять вариантов новой порошковой проволоки.

В качестве оболочки использовали стальную ленту марки 08 кп размером 15×0,5 мм по ГОСТ 503-81. Коэффициент заполнения такой порошковой проволоки составляет 42%. Для изготовления порошковой проволоки используются как ферроматериалы, так и чистые порошки металлов. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл.

Наплавка предложенной проволокой может производиться как под флюсом, так и в среде защитных газов.

Новая порошковая проволока всех изготовленных вариантов прошла сварочно-технологические испытания при наплавке под флюсом темплетов из стали 45 размером 20×60×250. При наплавке образцов использовали источник питания дуги ВДУ-506 и сварочный полуавтомат ПДФ-512. Порошковая проволока обеспечивает хорошие сварочно-технологические свойства при наплавке на постоянном токе обратной полярности на режимах I_д=290÷310 А, U_д=30÷32 В.

Испытания на износостойкость проводили на лабораторной установке в условиях мокрого трения металла о металл (толкатель-кулачок) при удельном давлении на изнашиваемых поверхностях 1 МПа. Полученные результаты выражались в виде коэффициента относительной износостойкости ε, численно равного отношению весовых потерь эталона (сталь 30X13) и испытуемого металла за одинаковое время.

Механические свойства определяли на образцах, прошедших отпуск при 250°C.

Приведенные в таблице 2 результаты испытаний показывают, что составы порошковой проволоки NN 2-4 являются оптимальными и обеспечивают получение наплавленного металла с достаточно высокой твердостью и износостойкостью, не склонного к пористости и трещинообразованию.

Анализ результатов испытаний показал, что по сравнению с использованием порошковой проволоки-прототипа применение предлагаемой новой порошковой проволоки позволит увеличить твердость с 38 до 42-54 HRC, коэффициент относительной износостойкости ε с 1.2 до 2.3-4.6.

Наплавленный металл, полученный новой порошковой проволокой, может использоваться в закаленном от температур 1000-1100°C и отпущенном состоянии. После закалки твердость, в зависимости от содержания углерода составляет 52÷60 HRC, после отпуска при 250°C - 42÷54 HRC, а после отпуска при 600°C - 34÷40 HRC.

Технологические испытания новой порошковой проволоки показали, что в процессе наплавки обеспечивается устойчивое горение дуги, хорошее формирование валика наплавного металла, отсутствие трещин и наплывов, шлаковая корка хорошо покрывает наплавленный валик и удаляется без затруднения.

Использование предложенной порошковой проволоки для наплавки уплотнительных поверхностей деталей запорной арматуры трубопроводного транспорта позволяет повысить их износостойкость и срок службы в 2-3 раза и соответственно снизить затраты на их восстановление, примерно на 20-30%.

Порошковая проволока для наплавки деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, состоящая из стальной оболочки и шихты, включающей плавиковый шпат, феррохром, ферромолибден и железный порошок, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит карбид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

плавиковый шпат	1,0÷2,0
феррохром	20,0÷24,0
ферромолибден	0,5÷2,0
карбид бора	4,0÷12,0
железный порошок	≤16,5
стальная оболочка	остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения покрытой слоем тугоплавкого припоя детали. Способ включает нанесение механической смеси, представляющей собой порошок по меньшей мере одного источника кремния, в котором каждая частица является источником кремния, и порошок по меньшей мере одного источника бора, в котором каждая частица является источником бора, на по меньшей мере часть поверхности подложки, содержащей основной материал с температурой солидуса выше 1100°С.

Шихта для индукционной наплавки // 2581698

Изобретение может быть использовано для упрочнения деталей машин индукционной наплавкой твердых сплавов путем создания износостойких покрытий. Шихта содержит мас.%: плавленый флюс на основе борсодержащих компонентов 8-10, состав самораспространяющегося высокотемпературного синтеза 13-17, твердый сплав - остальное.

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей // 2579412

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке низколегированных сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Шихта порошковой проволоки // 2579328

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Шихта порошковой проволоки // 2579328

Состав шихты электродного покрытия // 2578894

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для дуговой сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей. Шихта электродного покрытия содержит следующие компоненты, мас.%: мрамор 19,0-21,0, ильменит 19,0-21,0, ферромарганец 13,0-15,0, рутил 28,5-29,5, каолин 4,0-6,0, тальк 9,0-11,0, целлюлоза 1,0-2,0, поташ 0,5-1,5 и механоактивированный порошок шихты электродов МР3 0,25-0,45 с размером частиц до 20 мкм.

Алюмотермитная смесь для сварки стальных элементов и способ алюмотермитной сварки стальных элементов // 2578271

Изобретение может быть использовано для жесткого долговременного соединения алюмотермитной сваркой стальных элементов, предпочтительно рельсов. Алюмотермитная смесь для сварки стальных элементов содержит прокаленную железную окалину, порошок алюминия и легирующие присадки.

Флюс для сварки // 2576717

Флюс может быть использован для сварки низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии // 2571294

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродуговой сваркой под флюсом металлоконструкций из низкоуглеродистых сталей, стойких к электрохимической коррозии, например корпусов морских судов, нефте- и газопроводов.

Флюс для сварки и наплавки // 2566236

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Новая концепция покрытия // 2585146

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям с нанесенным покрытием с использованием диффузионной пайки. Композиционная смесь для нанесения покрытия на изделие содержит частицы, выбранные из частиц, обладающих свойством износостойкости, частиц цеолита, частиц, обладающих каталитическими свойствам, или их комбинаций и механическую смесь, содержащую по меньшей мере один порошок частиц источника бора и по меньшей мере один порошок частиц источника кремния, каждая частица в порошках представляет собой источник кремния или источник бора со средним размером частиц менее 250 мкм. Механическая смесь содержит бор и кремний при массовом соотношении между бором и кремнием в диапазоне от 3:100 до 100:3. Упрощается нанесение покрытия и уменьшается требуемое количество покрытий припоем. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 19 табл., 6 ил., 13 пр.

Порошковая проволока для подводной сварки сталей // 2585605

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической сварке и наплавке металлических деталей под водой. Предлагаемая порошковая проволока для подводной сварки сталей по первому варианту состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, гематит, железный порошок, ферромарганец, никель, комплексный фторид щелочного металла и политетрафторэтилен при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 5-9; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 3-15; политетрафторэтилен 3-15. Порошковая проволока для подводной сварки сталей по второму варианту состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, гематит, железный порошок, ферромарганец, никель, комплексный фторид щелочного металла и тетрафторид углерода при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 5-9; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 3-15; тетрафторид углерода 3-15. Предлагаемые порошковые проволоки позволяют улучшить качество сварного шва и уменьшить образование газовых пор при подводной сварке. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Новая концепция высокотемпературной пайки // 2585886

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокотемпературной пайке. Механическая смесь частиц порошков для высокотемпературной пайки изделия содержит по меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния. Частицы имеют средний размер менее чем 250 мкм, каждая частица является источником кремния или источником бора. Механическая смесь содержит бор и кремний в массовом соотношении бора к кремнию в диапазоне от 5:100 до 1:1; кремний и бор присутствуют совместно в механической смеси в концентрации по меньшей мере 25 мас.%. По меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния являются бескислородными за исключением неизбежных количеств загрязняющего кислорода, составляющих менее чем 10 мас.%. Упрощается процесс пайки при сокращении количества тугоплавких присадок. 10 н. и 29 з.п. ф-лы, 6 ил., 19 табл., 13 пр.

Новая концепция высокотемпературной пайки // 2585888

Изобретение относится к области металлургии, а именно к смесям для высокотемпературной пайки. Смесь для соединения металлических изделий высокотемпературной пайкой содержит источник бора и источник кремния в виде порошков при соотношении бора к кремнию в смеси от 3:100 до 100:3 и по меньшей мере одно связующее, выбранное из группы, состоящей из растворителей, воды, масел, гелей, лаков, олифы, связующих на основе мономеров и/или полимеров, причем основной металл изделий имеет температуру солидуса выше 1040°С. Упрощается процесс создания высокопрочных соединений основных металлов за счет уменьшения количества тугоплавких присадок. 12 н. и 31 з.п. ф-лы, 6 ил., 14 табл., 10 пр.

Паяльная паста // 2591920

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа. Паяльная паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: канифоль 4,0-5,0, оксипроизводное соединение ряда алкиламинов 3,7-4,3, полиэтиленгликоль с молекулярной массой 1500-20000 2,9-3,2, этиленгликоль 1,2-1,5, гидроксид натрия 0,5-0,7, порошок припоя - остальное. Паяльная паста обладает высокой точностью дозирования и степенью удержания припоя в паяном шве, а также обеспечивает полную отмывку остатков флюса водой. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Сварочная проволока с флюсовой сердцевиной, способ ее изготовления и ее применения // 2592648

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей, в частности сталей серии 400, сварочной проволокой с флюсовой сердцевиной. Нержавеющая хромистая сталь трубчатой оболочки содержит, вес.%: 10-18 Cr, менее 5 Ni. Размещенный в ней флюс содержит, вес.%: Cr 68, Mn 1-10 и Si 2-15 и Fe остальное. Коэффициент заполнения сварочной проволоки составляет 5-25%, предпочтительно 10-20%. Наплавленный упомянутой проволокой металл имеет однородный химический состав. Благодаря снижению потери хрома во время переноса в наплавленный металл до менее 0,1% сварочная проволока с флюсовой сердцевиной не ржавеет под воздействием воздуха в течение длительного времени. Проволока обладает высокой стабильностью состава флюса, при этом исключаются неблагоприятные обстоятельства процесса изготовления, связанные с высоким коэффициентом ее заполнения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 табл., 6 ил.

Электрод для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей // 2595077

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при ручной дуговой сварке высоколегированных жаропрочных и жаростойких сталей с содержанием хрома до 26% и никеля до 20%, особенно в труднодоступных местах, где необходимо усиление шва при сварке с одной стороны. На стержень электрода нанесено покрытие, содержащее компоненты в следующем соотношении, массовая доля %: мрамор 45,0-50,0, плавиковый шпат 7-10, ферромарганец или ферросилиций 2-7, слюда мусковит 2-5, алюминиевый порошок 2-5, хром металлический 5-10, полевой шпат 10-13, двуокись титана 3-7. Дополнительно вводится, массовая доля %: железный порошок 5-10, карбоксиметилцеллюлоза очищенная 1-3, альгинат натрия 1-3. Изобретение позволяет повысить стабильность сварочно-технологических свойств и получить возможность сварки корневых швов с формированием обратного валика при односторонней сварке, получить высокие механические свойства и стойкость к межкристаллитной коррозии. 3 табл.

Электрод для ручной дуговой сварки высоколегированных и разнородных сталей // 2595083

Изобретение может быть использовано при сварке высоколегированных с содержанием хрома до 25 мас. % и никеля до 30 мас.30% и разнородных сталей. Нанесенное на металлический стержень покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: доломит 26-40, плавиковый шпат 11,2-12,0, двуокись титана 25,0-29,0, полевой шпат 0,5-1,0, кварцевый песок 0,5-1,0, периклаз 0,5-0,8, хром 7,0-9,0, ферросилиций 5,0-6,0, марганец азотированный 4,0-5,0, молибден 2,0-3,0, никель 2,0-2,5, лигатура железо-алюминий-циркониевая 0,5-1,0, лигатура никель-магний-цериевая 0,5-1,0, натрий карбоксилметилцеллюлоза 0,3-0,5. Покрытие обладает высокой технологичностью при опрессовке и прокалке, электрод обеспечивает снижение склонности сварного шва к образованию горячих кристаллизационных трещин. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Порошковая проволока для механизированной подводной сварки // 2595161

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической подводной сварке и наплавке металлических деталей. Порошковая проволока для механизированной подводной сварки состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, железный порошок, никель, карбонат щелочного металла, комплексный фторид щелочного металла, и дополнительно содержит раскислители в виде ферромарганца, ферросилиция, ферротитана и алюминия при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 25-37; плавиковый шпат 8-17; железный порошок 32-45; никель 1-3; карбонат щелочного металла 3-7; комплексный фторид щелочного металла 3-13; ферромарганец 4-6; ферросилиций 2-4; ферротитан 1-3; алюминий 1-2. Предлагаемая порошковая проволока позволяет улучшить качество сварного шва и увеличить ударную вязкость сварных швов при подводной сварке за счет активных металлургических реакций по раскислению сварочной ванны. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Хлоридный флюс для пайки // 2599063

Изобретение может быть использовано для низкотемпературной пайки металлов и сплавов припоями различных марок в широком интервале температур. Хлоридный флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: хлористый цинк 33-41, хлористый аммоний 4-12, гидрохлорид диэтиламина 28-30, щавелевая кислота 15, глицерин 0-5, вода - остальное. В составе флюса отсутствуют токсичные компоненты. Флюс имеет широкий температурный интервал флюсующей активности при незначительном паро-, газо- и дымовыделении, за счет чего обеспечивается пайка меди и никеля и их сплавов, чугуна и сталей различных марок, вплоть до нержавеющих сталей припоями с температурой плавления от 60 до 300°C, например, висмутовыми или с высоким содержанием свинца. Остатки флюса после пайки удаляются водой. 2 табл.