Паста для индукционной наплавки


 


Владельцы патента RU 2595180:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)

Изобретение может быть использовано для индукционной наплавки при упрочнении деталей машин и механизмов, подвергаемых интенсивному изнашиванию, в частности средств сельскохозяйственного и дорожно-строительного назначения. Паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: карбид бора 50-55, феррохром 35-40, порошок никеля 1-6, порошок церия 0,4-1,2, 4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 10-12. При изготовлении пасты компоненты в заданных соотношениях перемешивают в сухом виде и добавляют 4-5% водный раствор карбоксиметилцеллюлозы в качестве связующего. Состав наносят равномерным слоем на упрочняемую поверхность детали, подверженной абразивному изнашиванию. Паста позволяет увеличить износостойкость наплавленного слоя путем повышения вязкости и пластичности наплавленного металла. 1 табл.

 

Изобретение относится к области упрочнения деталей машин и механизмов, подвергаемых интенсивному изнашиванию, путем индукционной наплавки и может быть использовано в производстве и ремонте средств сельскохозяйственного и дорожно-строительного назначения.

Известна легирующая паста для наплавки, содержащая металлические компоненты, в качестве которых использован рудный концентрат, включающий окислы циркония, титана и тантала, борид хрома, графит серебристый и порошок электрографический при следующем соотношении компонентов, мас. %: рудный концентрат - 35, борид хрома - 15, графит серебристый - 50, порошок электрографический - 10:1 по объему ингредиентов (патент RU 2209715, МПК7 B23K 35/36).

Описанная легирующая паста для наплавки, хотя и способствует повышению твердости наплавленного металла, но не обеспечивает его достаточной износостойкостью, так как ввиду низкого содержания легирующих элементов, отвечающих за пластичность, наплавленный слой обладает хрупкостью, что приводит к разрушению последнего. Кроме того, изделия, изготовленные на основе данного вещества, имеют высокую себестоимость, так как элементы, входящие в состав рудного концентрата, являются дорогостоящими и составляют большой удельный вес от общего состава пасты.

Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является паста для износостойкой наплавки, содержащая металлические компоненты, образующие металлический порошок твердого сплава, в качестве которых использованы карбид вольфрама, карбид титана и кобальт, и 4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении металлических компонентов, мас. %: карбид вольфрама 58-89, карбид титана 0,1-28,0 и кобальт 2,6-14,0. Паста для износостойкой наплавки содержит металлические компоненты и 4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы в следующем соотношении, мас. %: металлические компоненты 88-92 и 4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 8-12 (патент RU 2228244, МПК7 B23K 35/36).

Однако данная паста не обеспечивает достаточной износостойкости наплавленного металла, поскольку наплавленный металл имеет низкие показатели вязкости и пластичности, отвечающие за долговечность работы наплавленного слоя в условиях эксплуатации и изнашивания в процессе работы (ввиду присутствия карбидов фольфрама титана).

Предлагаемое изобретение направленно на решение задачи по увеличению износостойкости наплавленного слоя путем повышения вязкости и пластичности наплавленного металла.

Поставленная задача решается тем. что паста для индукционной наплавки, содержащая металлические компоненты и 4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы, согласно изобретению дополнительно содержит карбид бора, а в качестве металлических компонентов - феррохром, порошок никеля и порошок церия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид бора 50-55
Феррохром 35-40
Порошок никеля 1-6
Порошок церия 0,4-1,2
4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 10-12.

Увеличение износостойкости наплавленного слоя на деталях, подверженных интенсивному изнашиванию, способствующее повышению прочности и значительному увеличению срока службы этих деталей, обеспечивается благодаря более мелкой структуре зерна, что связано с введением церия. Высокие показатели износостойкости и прочности наплавленных деталей также связаны с сохранением карбида бора и присутствием феррохрома.

Введение в состав пасты для индукционной наплавки карбида бора, феррохрома, никеля и церия оказывают легирующее действие.

Содержание в пасте карбида бора в количестве 50-55 мас.% является оптимальным, так как при снижении в составе пасты содержания карбида бора менее 50 мас.% происходит уменьшение твердости до 63-72 HRC, а при увеличении в составе пасты содержания карбида бора более 55 мас.% происходит повышение твердости и прочности, а также резкое снижение ударной вязкости в 1,5 раза.

Введение в состав пасты феррохрома, обладающего высокой прочностью, улучшает сцепление частиц порошка карбида бора, что придает направленному слою еще более высокие показатели прочности. Содержание в пасте феррохрома в количестве 35-40 мас.% является оптимальным, так как при снижении в составе пасты содержания феррохрома менее 35 мас.% уменьшается твердость металла наплавленного слоя до 70-75 HRC, а при увеличении в составе пасты содержания феррохрома более 40 мас.% происходит резкое увеличение прочностных свойств, что ведет к разупрочнению и появлению трещин.

Никель и церий вводятся в состав пасты в виде порошков.

Введение в состав пасты порошка никеля придает направленному слою химическую стойкость к изнашиванию и увеличению вязкости. Содержание в пасте порошка никеля в количестве 1-6 мас.% является оптимальным, так как при уменьшении в составе пасты содержания порошка никеля менее 1 мас.% не обеспечивается возможность повышения ударной вязкости наплавленного металла, а при увеличении в составе пасты содержания порошка никеля более 6 мас.% происходит образование пластичной прослойки остаточного аустенита.

Введение в состав пасты порошка церия позволяет значительно увеличить вязкость и пластичность наплавленного металла путем обеспечения измельчения структуры зерна в наплавленном слое всех твердых компонентов. Содержание в пасте порошка церия в количестве 0,4-1,2 мас.% является оптимальным, так как микролегирование церием именно в таком количестве влияет на измельчение бывшего аустенитного зерна. Снижение в составе пасты содержания порошка церия менее 0,4 мас.% не оказывает никакого воздействия на свойства наплавленного слоя, а увеличение в составе пасты содержания порошка церия свыше 1,2 мас.% способствовует образованию ферритной сетки по границам зерен.

4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы, являющийся связующим компонентом, в процессе выполнения индукционной наплавки полностью испаряется и не влияет на химический состав наплавленного слоя. Содержание в пасте 4-5%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы в количестве 10-12 мас.% является оптимальным, так как при уменьшении в составе пасты содержания 4-5%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы менее 10 мас.% паста не обеспечивает сцепления легирующих компонентов с изделием, а при увеличении в составе пасты содержания 4-5%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы более 12 мас.% паста становится перенасыщенной водным раствором и в процессе наплавки полностью не испаряется.

Изобретение поясняется таблицей, в которой приведены составы и свойства предложенной пасты для индукционной наплавки и пасты для износостойкой наплавки, выбранной в качестве прототипа.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется нижеследующим примером.

Для экспериментальной проверки заявляемого технического решения рассматривались подверженные абразивному изнашиванию детали сельхозтехники, изготовленные из сталей марок 45, 50, 65Г. Конструктивно детали выполнены в виде лапы стрельчатого типа, предназначенной для обработки почвы. На рабочих поверхностях этих деталей производилось формирование наплавленного слоя с использованием предложенной пасты для индукционной наплавки состава согласно заявляемому техническому решению и пасты для износостойкой наплавки, выбранной в качестве прототипа.

Соотношение основных твердых компонентов предложенной пасты и связующего следующее, мас.%: основные твердые компоненты 88-90 и 4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы, являющийся связующим, 10-12.

При изготовлении предложенной пасты для индукционной наплавки все компоненты в заданных соотношениях перемешивались в сухом виде, за исключением 4-5%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы, являющегося связующим. При этом никель и церий вводились в состав пасты в виде порошка. Затем добавлялся 4-5% водный раствор карбоксиметилцеллюлозы в заданных пропорциях. После этого состав наносился равномерным слоем на упрочняемую поверхность детали, подверженной абразивному изнашиванию.

При этом данная паста имеет преимущество в ее нанесении на упрочняемую поверхность детали по отношению к нанесению на упрочняемые поверхности деталей сыпучих флюсов для индукционной наплавки, так как при нанесении предложенной пасты на упрочняемое изделие не происходит рассыпания основных легирующих компонентов, отвечающих за прочность, вязкость, пластичность и износостойкость наплавленного слоя.

После нанесения пасты равномерным слоем толщиной 0,8-1,4 мм деталь нагревалась токами высокой частоты, в результате чего происходил нагрев основного металла и впоследствии - расплавление нанесенного слоя состава пасты. Деталь выдерживалась в течение заданного времени 50-70 с, контролировалась равномерность температурного нагрева - 1240°C - с помощью программного комплекса и регулятора-измерителя «ОВЕН TPM138» путем считывания информации, которая считывается с помощью термопар, распределенных равномерно на детали.

Режимы выполнения индукционной наплавки определяются экспериментальным путем и имеют наиболее благоприятные параметры для создания долговечного износостойкого покрытия.

В процессе расплавления пасты и создания наплавленного слоя легирующие элементы, присутствующие в пасте, проникают в верхние слои основного металла изделия, создавая прочное сцепление за счет новых вводимых легирующих элементов - никеля и церия. Карбид бора и феррохром в результате нагрева расплавляются и придают улучшение характеристик по твердости и прочности наплавленному слою. Никель обеспечивает повышение вязкости и пластичности, церий обеспечивает мелкозернистую структуру как в наплавленном слое, так и на границе соединения основного металла изделия с наплавленным, что приводит к повышению износостойкости наплавленного слоя и увеличению периода эксплуатации деталей сельхоз техники, подверженному абразивному износу.

Из приведенной таблицы следует, что твердость, HRC, предложенной пасты для индукционной наплавки на 25% выше твердости, HRC, пасты для износостойкой наплавки, выбранной в качестве прототипа, при сохранении вязкости и пластичности за счет порошка церия и никеля.

Таким образом, использование предложенной пасты для индукционной наплавки способствует увеличению износостойкости наплавленного слоя упрочняемых изделий.

Паста для индукционной наплавки, содержащая металлические компоненты и 4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбид бора, а в качестве металлических компонентов - феррохром, порошок никеля и порошок церия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Карбид бора 50-5 5
Феррохром 35-40
Порошок никеля 1-6
Порошок церия 0,4-1,2
4-5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 10-12



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к присадочным материалам для электродуговой и лазерной сварки, и может быть использовано для соединения деталей из аустенитной и ферритной сталей.

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.

Изобретение может быть использовано для соединения металлических деталей, имеющих температуру солидуса выше 1100°C. На поверхность (15) первой металлической детали (11) наносят подавляющий плавление состав (14), содержащий подавляющий плавление компонент, включающий по меньшей мере 25 мас.% бора и кремния для снижения температуры плавления первой металлической детали (11).

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам сварки ферритных сталей, и может быть использовано в конструкциях трубопроводов, имеющих деформированное состояние.

Изобретение относится к способу электродуговой наплавки цилиндрических поверхностей ободьев и ступиц катаных центров локомотивных колес из среднеуглеродистой стали для устранения технологического износа и продления срока их службы.

Изобретение может быть использовано при изготовлении высокотемпературной пайкой неразъемно соединенного пластинчатого теплообменника. Металлические теплообменные пластины, имеющие температуру солидуса выше 1100°С, установлены друг за другом и образуют пакет с чередующимися межпластинными пространствами.

Настоящее изобретение относится к области металлургии, а именно к металлу сварного шва. Металл сварного шва, сформированный дуговой сваркой в среде защитного газа с использованием присадочной проволоки с флюсовым сердечником, содержит, в мас.%: C от 0,02 до 0,12; Si от 0,10 до 2,00; Mn от 0,90 до 2,5; Ni от 0,20 до 3,5; Ti от 0,040 до 0,15; N 0,015 или меньше; O от 0,030 до 0,10; и железо и неизбежные примеси - остальное, в котором частицы остаточного аустенита присутствуют с плотностью 2500 частиц или больше на квадратный миллиметр и с объемной долей 4,0% или больше.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к многослойному сварному шву. Многослойный сварной шов, сформированный на участке поверхности турбинного ротора из высокохромистой стали, контактирующем с подшипником, содержащий нижний и верхний наплавленные слои, при этом нижний наплавленный слой содержит, в вес.%: С от 0,05 до 0,2, Si от 0,1 до 1,0, Mn от 0,3 до 1,5, Cr от 4,0 до менее 6,5, Мо от 0,5 до 1,5, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к композиционному порошку для соединения путем диффузионной пайки деталей из суперсплавов. Композитный порошок для соединения путем диффузионной пайки деталей из суперсплавов, изготовленный смешиванием 65-70% по массе порошка сплава на основе никеля Astroloy, содержащего, мас.%: 16,9 кобальта, 14,8 хрома, 3,87 алюминия, 3,45 титана, 5,1 молибдена, 0,015 углерода, никель - остальное, и 30-35% по массе порошка сплава на основе никеля NiCrB1055, содержащего, мас.%: 15 хрома, 4 бора, никель - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к наплавочным материалам и деталям машинного оборудования с наплавленным металлом. Заявлен наплавочный материал, содержащий, мас.%: С от 0,2 до 1,0, Si от 0,2 до 0,5, Mn от 0,5 до 2,0, Cr от 15 до 30, Mo от 0,2 до 6,0 и W от 0,1 до 1,5, при этом он дополнительно содержит Fe и неизбежные примеси.

Изобретение может быть использовано для изготовления оребренных панелей. Технологическая установка содержит сварочное устройство для приварки ленты к поверхности листовой заготовки, закрепленной на кондукторе-барабане.

Способ индукционного упрочнения почвообрабатывающего рабочего органа предназначен для использования в сельхозмашиностроении, строительной и других отраслях промышленности.

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.

Изобретение может быть использовано для упрочнения рабочих органов машин, эксплуатируемых в условиях интенсивного изнашивания. На упрочняемой поверхности детали формируют подслой и наносят на него наплавочную шихту, содержащую высоколегированный хромистый чугун.

Изобретение может быть использовано при нанесении упрочняющего покрытия в сельхозмашиностроении, горнодобывающей промышленности, дорожном строительстве. На детали размещают наплавочную шихту, которую расплавляют высокочастотным полем.

Изобретение относится к способу индукционно-стыковой сварки профилей различной конфигурации и может быть использовано при сварке встык труб, рельсов, профилей любых сечений или внахлест лент.

Изобретение относится к материалам для упрочнения деталей индукционной наплавкой и способу упрочнения деталей индукционной наплавкой и может быть использовано в области защиты стальных деталей машин металлургического, горнорудного, сельскохозяйственного, дорожно-строительного и другого оборудования от абразивного видов изнашивания.

Изобретение относится к способу сварки профилей типа «ребро-поверхность» и может быть использовано при изготовлении теплообменной аппаратуры. Перед началом сварки в точке схождения ребра с поверхностью начало ребра фиксируют на поверхности.

Изобретение относится к способу индукционной наплавки внутренних цилиндрических поверхностей и может быть использовано в машиностроении. Изобретение позволяет оптимизировать процесс наплавки и повысить качество наплавленного слоя.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости внутренних цилиндрических поверхностей изделий. Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки и повышения триботехнических характеристик наплавленной поверхности изделий.
Наверх