Порошковая проволока



Порошковая проволока
Порошковая проволока

 


Владельцы патента RU 2632505:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" (RU)

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях горнорудного оборудования, работающего в условиях абразивного износа. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей порошки ферромарганца, ферросилиция, феррохрома, ферромолибдена, феррованадия, железа, никеля, кобальта, ферробора и углеродфторсодержащую пыль фильтров алюминиевого производства, при соотношении компонентов проволоки, мас. %: стальная оболочка 67,0-68,0, ферромарганец 1,6-8,0, ферросилиций 0,80-2,88, феррохром 0,90-9,2, ферромолибден 0,05-3,80, феррованадий 0,50-5,0, никель 0,01-2,5, кобальт 0,003-0,19, ферробор 0,006-0,47, углеродфторсодержащая пыль фильтров алюминиевого производства 1,30-5,80, железо остальное. Изобретение позволяет повысить износостойкость и твердость наплавленного металла, предотвратить образование трещин за счет исключения порообразования и снижения содержания водорода в наплавленном металле, снизить стоимость сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и эффективного использования отходов производства. 2 табл.

 

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях горнорудного оборудования, работающего в условиях абразивного износа.

Известна шихта порошковой проволоки [1], содержащая ферросилиций, ферромолибден, ферротитан, графит, молибденовый порошок, феррохром, алюминиево-магниевый порошок и иттрий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Ферросилиций 1,5-3,0
Ферромарганец 4,0-9,0
Ферротитан 4,0-9,0
Графит 2,0-6,0
Молибденовый порошок 2,0-6,0
Алюминиево-магниевый порошок 1,0-2,4
Иттрий 0,5-5,0
Феррохром остальное

Существенными недостатками данной порошковой проволоки являются:

- низкая стойкость наплавленного металла в связи с образованием большого количества оксидных неметаллических включений алюмосиликатов, связанных с применением алюминиево-магниевого порошка;

- высокая стоимость порошковой проволоки в связи с использованием дорогостоящих материалов в значительных количествах (в частности, иттрия);

- низкое качество наплавленного металла, связанное с порообразованием и высоким содержанием водорода в связи с отсутствием фторсодержащих элементов.

Известен также, состав шихты для наплавки [2], содержащий феррохром, ферробор, ферромарганец, никелевый порошок и алюминий при следующем соотношение компонентов, мас. %:

Феррохром 70-74
Ферробор 2-4
Ферромарганец 6-8
Никелевый порошок 14-16
Алюминий 2-4

Существенными недостатками данной порошковой проволоки являются:

- низкое качество наплавленного металла в связи с порообразованием, связанным с повышенным содержанием водорода, которое, в свою очередь, предопределено отсутствием в составе фторсодержащих компонентов;

- низкая стойкость наплавляемого металла к истиранию, связанная с заявляемым химическим составом;

- высокая стоимость порошковой проволоки за счет использования в значительных количествах никеля и феррохрома.

Известна выбранная в качестве прототипа [3] порошковая проволока, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферромолибден, феррованадий, железный порошок, углеродфторсодержащую пыль фильтров алюминиевого производства при соотношении компонентов, масс. %:

Стальная оболочка 67,0-68,0
Ферромарганец 0,50-1,20
Ферросилиций 1,0-1,75
Феррохром 7,2-9,1
Ферромолибден 1,5-2,3
Феррованадий 0,6-0,8
Углеродфторсодержащая пыль фильтров
алюминиевого производства 0,70-1,20
Железный порошок остальное

Существенными недостатками данной порошковой проволоки являются:

- низкое качество наплавленного металла в связи с порообразованием, связанным с повышенным содержанием водорода;

- низкая ударная вязкость и стойкость наплавляемого металла к истиранию;

- высокая стоимость сварочного процесса за счет использования дорогостоящих материалов в значительных количествах (вольфрама и кремнефтористого натрия).

Техническими результатами изобретения являются:

- повышение износостойкости и твердости наплавленного металла;

- предотвращение образования трещин за счет исключения порообразования и снижения содержания водорода в наплавленном металле;

- снижение стоимости сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и эффективного использования отходов производства.

Для этого предлагается порошковая проволока, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферромолибден, феррованадий, углеродфторсодержащую пыль фильтров алюминиевого производства, железный порошок, в которой порошкообразная шихта дополнительно содержит никель, кобальт и ферробор при соотношении компонентов, мас. %:

Стальная оболочка 67,0-68,0
Ферромарганец 1,60-8,0
Ферросилиций 0,80-2,88
Феррохром 0,90-9,2
Ферромолибден 0,05-3,80
Феррованадий 0,50-5,00
Никель 0,01-2,5
Кобальт 0,003-0,19
Ферробор 0,006-0,47
Углеродфторсодержащая пыль фильтров
алюминиевого производства 1,30-5,80
Железный порошок остальное

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемого при наплавке металла, стабильности процесса наплавки, предотвращения образования холодных трещин и получения требуемых механических свойств.

В состав шихты дополнительно введены никель, кобальт и ферробор исходя из нижеследующих предпосылок.

Введение в состав шихты никеля позволяет значительно снизить действительное зерно и обеспечить повышение твердости наплавляемого слоя.

Введение в состав шихты кобальта позволяет повысить «сцепление» наплавленного слоя и исключить трещинообразование при нагреве за счет трения о поверхность наплавляемого слоя транспортируемых материалов.

Добавка ферробора в заявляемых пределах позволяет снизить действительное зерно и улучшить раскислительную способность шихты.

Введение в состав шихты порошковой проволоки повышенного количества углеродфторсодержащей пыли фильтров алюминиевого производства позволяет:

- повысить степень удаления водорода за счет комплекса фторсодержащих соединений, разлагающихся при температурах сварочных процессов с выделением фтора, который в свою очередь взаимодействует с водородом, растворенным в стали с образованием газообразных соединений типа HF;

- увеличить концентрацию углерода в наплавляемом слое за счет проведения интенсивного науглероживания при взаимодействии CFx(1≥х>0);

- снизить вероятность образования пор и холодных трещин в наплавленном металле за счет уменьшения концентрации водорода в наплавленном металле.

Для изготовления шихты порошковой проволоки использовали углеродфторсодержащую пыль фильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, мас. %: Аl2O3=19-48; F=17-28; Na2O=2,8-12; К2O=0,36-6,0; СаО=0,6-1,8; SiO2=0,5-2,7; Fe2O3=1,7-3,6; Собщ=22-30; MnO=0,05-l,2; MgO=0,06-0,87; S=0,09-0,34; Ρ=0,09-0,15.

Изменение содержания углеродфторсодержащей пыли фильтров алюминиевого производства в составе заявляемой шихты производилось с учетом получения высококачественного наплавленного металла (хорошее формирование наплавляемого валика, плотный наплавленный металл без трещин, пор и неметаллических включений), при этом учитывалось содержание остальных компонентов, влияющих на твердость, ударную вязкость и износостойкость получаемого при наплавке металла.

При изготовлении порошковой проволоки использовали: порошок железа марки ПЖВ1 по ГОСТ 9849-86, порошок никеля ПНК-1Л5 по ГОСТ 9722-97, порошок кобальта ПК-1У по ГОСТ 9721 -79, порошок углеродистого ферромарганца ФМн 78(A) по ГОСТ 4755-91, порошок ферросилиция марки ФС 75 по ГОСТ1415-93, порошок высокоуглеродистого феррохрома марки ФХ900А по ГОСТ 4757-91, порошок ферромолибдена марки ФМо60 по ГОСТ 4759-91, порошок феррованадия марки ФВ50У0,6 по ГОСТ 27130-94 и порошок ферробора марки ФБ20 по ГОСТ 14848-69.

Порошки перемешивались в смесителе для получения однородной массы, а затем прокаливались для удаления влаги при температуре (250-350)°С. Далее вводилась углеродфторсодержащая пыль фильтров алюминиевого производства. Изготовление порошковой проволоки производилось на станке. Диаметр готовой проволоки после операций волочения составлял 3,6 мм при коэффициенте заполнения 0,32. Порошковой проволокой с предложенной шихтой производилась наплавка стальных пластин из стали 3сп. Наплавка производилась под флюсом АН-20 с использованием сварочного трактора ASAW-1250.

Наличие трещин в процессе наплавки оценивали визуально, контроль качества проводили ультразвуковым методом, а также с использованием вырезанных из наплавленных валиков металлографических шлифов. Содержание водорода в наплавленном металле определялось на газоанализаторе фирмы «LECO» ТС-600 (США). Содержание водорода изменялось в пределах 0,2-0,6 см3/100 г наплавленного металла при допустимом содержании водорода в высоколегированном наплавленном металле до 2 см3/100 г металла. Твердость наплавленного металла контролировалась непосредственно после наплавки. Твердость наплавленного металла после наплавки составляла 44-49 HRC. Дефекты (трещины, поры и неметаллические включения) при наплавке порошковой проволокой с шихтой заявляемого состава, содержащей пыль электрофильтров алюминиевого производства, не выявлены. После наплавки валиков на пластины производилась вырезка образцов и испытания на машине 2070 СМТ-1 на истираемость.

В таблице 1 приведены 5 вариантов составов шихты порошковой проволоки с заграничными и заявляемыми пределами.

Влияние изменения химического состава на технологические свойства и механические характеристики наплавленного металла приведено в таблице 2. Использование заявляемой порошковой проволоки по сравнению с прототипом позволяет:

1. Повысить качество наплавленного металла за счет снижения его загрязненности неметаллическими включениями, снизить вероятность порообразования и предотвратить образование холодных трещин.

2. Уменьшить содержание водорода за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты в среднем до 0,3-0,6 см3/100 г металла.

3. Повысить твердость наплавленного металла до 44-49 HRC.

4. Снизить себестоимость изготовления порошковой проволоки за счет уменьшения содержания легирующих компонентов и использования отходов алюминиевого производства.

Источники информации

1. А.с. СССР №563252, М. Кл2 В23К 35/368.

2. А.с. СССР №536924, М. Кл2 В23К 35/368.

3. Патент РФ №2518035, кл. В23К 35/368.

Порошковая проволока, состоящая из стальной оболочки и шихты, содержащей порошки ферромарганца, ферросилиция, феррохрома, ферромолибдена, феррованадия, железа и углеродфторсодержащую пыль фильтров алюминиевого производства, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошки никеля, кобальта и ферробора при следующем соотношении компонентов проволоки, мас. %:

стальная оболочка 67,0-68,0
ферромарганец 1,6-8,0
ферросилиций 0,80-2,88
феррохром 0,90-9,2
ферромолибден 0,05-3,80
феррованадий 0,50-5,00
никель 0,01-2,5
кобальт 0,003-0,19
ферробор 0,006-0,47
углеродфторсодержащая пыль фильтров
алюминиевого производства 1,30-5,80
железо остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу восстановления частично удаленного упрочненного ионным азотированием слоя стальной детали. Проводят электроэрозионное легирование графитовым электродом (ЦЭЭЛ) с энергией разряда, при которой зона термического влияния при легировании не превышает толщины остатка поверхностного слоя стальной детали, упрочненного упомянутым ионным азотированием.

Изобретение относится к инструменту для поворота частей вкладыша подшипникового узла, содержащего вкладыш, разделенный по меньшей мере на две части. Инструмент содержит приспособление, предназначенное для воздействия на одну из указанных по меньшей мере двух частей вкладыша и ее поворота и для поворота всех частей вкладыша подшипникового узла.

Изобретение относится к области металлургии, нефтяного машиностроения и ремонта подземного оборудования нефтяных скважин и может быть использовано для изготовления и ремонта (восстановления) насосно-компрессорных труб (НКТ).

Изобретение относится к восстановлению и ремонту приспособлений для закатки стеклянных банок жестяными крышками в домашних условиях. В месте облома вала на наружной поверхности неметаллического диска выполняют сквозное осевое отверстие диаметром не менее диаметра отверстия проушины поводка и диаметра отверстия на рукоятке.

Изобретение относится к способу восстановления бандажных полок лопаток компрессора газотурбинных двигателей (ГТД). Определяют линии ремонтного среза бандажных полок.

Изобретение относится к способу и устройству для защиты от коррозионного растрескивания сварной металлоконструкции. Способ включает заваривание приповерхностных трещин путем пошагового воздействия импульсом тока в зоне растягивающих остаточных сварочных напряжений и обжатие упомянутой зоны динамическими ударами.

Изобретение относится к способу восстановления изношенных рабочих органов почвообрабатывающих машин, имеющих лучевидный износ. Осуществляют двухслойную наплавку материалов различной твердости вдоль оси лучевидного износа.

Изобретение относится к области соединения металлов и может быть использовано при ремонте изготовленного из суперсплава компонента газотурбинного двигателя. Способ включает изъятие компонента из эксплуатации, удаление поврежденной части компонента для открытия ремонтируемой поверхности, покрытие ремонтируемой поверхности слоем порошка, включающим материал суперсплава и флюс, воздействие энергетическим лучом на часть поверхности сформированного слоя порошка для плавления выбранной части и образование структурированного первого слоя материала суперсплава, присоединенного к ремонтируемой поверхности и покрытого слоем шлака, удаление слоя шлака с первого слоя материала суперсплава, покрытие, по меньшей мере, первого слоя материала суперсплава дополнительным количеством упомянутого порошка, воздействие энергетического луча на дополнительное количество порошка для изготовления второго слоя материала суперсплава, присоединенного к первому слою и покрытого последующим слоем шлака, удаление последующего слоя шлака.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при восстановлении рабочей поверхности стенок кристаллизатора без его разборки. Способ включает очистку рабочей поверхности стенок кристаллизатора, дробеструйную обработку изношенных участков, примыкающих к углам кристаллизатора и расположенных в нижней части рабочих поверхностей стенок, изготовленных из меди или ее сплавов, и высокоскоростное газопламенное напыление на них жаропрочного износостойкого покрытия в виде механически активированного порошка cBN-Ni3Al-Si-C-Co-Y при следующем соотношении компонентов, мас.%: cBN 21-34, Ni3Al 37-40, Si 9-12, С 3-5, Со12-15,Y 5-7, начиная с глубины износа не менее 250-450 мкм, толщиной, не превышающей величину износа.

Изобретение относится к способу модификации железосодержащих поверхностей трения и может быть использовано для снижения механических потерь на трение, увеличения долговечности трущихся металлических поверхностей в двигателях внутреннего сгорания, агрегатов трансмиссий, ходовой части транспортных средств и может быть использовано для одновременного восстановления металлических трущихся поверхностей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к порошковой проволоке, которая может быть использована в энергетической, химической и нефтяной отраслях для восстановления и упрочнения посадочных поверхностей валов, запорной и дросселирующей арматуры, торцевых уплотнений контактных пар.

Изобретение может быть использовано для сварки металлоконструкций из углеродистых и низкоуглеродистых сталей и сварки заполняющих и облицовочного слоев шва стыков труб высокой прочности.
Изобретение может быть использовано для пайки алюминия и его сплавов. Флюс в виде геля содержит солевые компоненты и связующее в виде 2-4%-ного раствора полиизобутилметакрилата в уайт-спирите при следующем соотношении компонентов, мас.
Изобретение может быть использовано при пайке алюминия и его сплавов. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%: хлорид лития 31-33, фторид алюминия 2-4,5, хлорид бария 18-19, фторид калия 1,5-3, хлорид олова-3-10, хлорид калия остальное.

Флюс-добавка предназначен для примешивания к плавленым флюсам и может быть использован при электродуговой сварке сталей под флюсом. Флюс-добавка содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом, в частности для сварки и наплавки легированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия 5,0-25,0, жидкое стекло 39,0-65,0, стронций-бариевый карбонатит 1,0-10,0.

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке сталей под флюсом. Флюс-добавка содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: стронций-бариевый карбонатит 60-75, натриевое жидкое стекло 25-40.

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

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

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы. Припойная паста содержит, мас.%: порошок низкотемпературного припоя 80…91 и флюс-связку 9…20.

Изобретение может быть использовано для получения высококачественного корня шва при односторонней автоматической сварке. Керамическая подкладка содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ч: алюмокремнезоль марки КЗ-АЛ 27,0-30,0; акриловая дисперсия 3,0; тальк 3,0; жидкое стекло 10,0-12,0; борат цинка 2,0-4,0; каолин 16,0-19,0; перлит 3,0-4,0; окись хрома 2,0-3,0; гидроксид алюминия 18,0-20,0; кварцит 3,0-4,0; окись магния 3,0-4,0. Керамическая подкладка обладает высокой термостойкостью и однородностью структуры, обеспечивает отсутствие дефектов обратной стороны шва, в частности прожогов, шлаковых включений и пор. 2 табл., 5 пр.
Наверх