Способ дуговой многослойной наплавки

 

Изобретение относится к дуговой наплавке и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности, в частности при упрочнении конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей. Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости покрытия за счет уменьшения величины раскрытия трещин и склонности к образованию дефектов типа отслоений и выкрашиваний. Осуществляют наплавку по винтовой линии и релаксацию напряжений путем облегчения условий зарождения трещин в первом слое. Перед и в процессе нанесении второго и последующих слоев производят подогрев изделия. Толщину этих слоев выдерживают в 1,3...1,7 раза меньшей, чем толщина первого слоя. Это предотвращает дальнейшее увеличение количества трещин. Трещины первого слоя выполняют роль зародышей. Второй и последующие слои наследуют сетку трещин первого слоя. Этим создаются условия для релаксации напряжений. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 23 К 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4446794/27-27 (22) 21.06.88 (46) 23.11.90. Бюл. М 43 (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии и производственное объединение "Ждановтяжмаш" (72) В.В. Пьянков, Т.Д. Дритова, Ю.К. Мельник и Н.А. Шепель (53) 621.791,92 (088.8) (56) Тылкин М.А. Повышение долговечности деталей металлургического оборудования.

М;: Металлургия, 1971, с. 558.

Заявка Японии М 60-174266, кл. В 23 К 9/04, 07.09.85, (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ

НАПЛАВКИ (57) Изобретение относится к дуговой наплавке и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности, в частности при упрочнеИзобретение относится к дуговой наплавке и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности, в частности при упрочнении конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости покрытия за счет уменьшения величины раскрытия трещин и склонности к образованию дефектов типа отслоений и выкрашиваний.

Сущность способа заключается в следующем.

При наплавке первого слоя создаются условия, облегчающие зарождение трещин и способствующие увеличению их количества, за счет чего величина раскрытия трещин

„„5U ÄÄ 1608026 А1 нии конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей. Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости покрытия за счет уменьшения величины раскрытия трещин и склонности к образованию дефектов типа отслоений и выкрашиваний. Осуществляют наплавку по винтовой линии и релаксацию напряжений путем облегчения .условий зарождения трещин в первом слое, Перед и в процессе нанесения второго и последующих слоев производят подогрев изделия. Толщину этих слоев выдерживают в 1,3 — 1,7 раза меньшей, чем толщина первого слоя. Это предотвращает дальнейшее увеличение количества трещин. Трещины . первого слоя выполняют роль зародышей.

Второй и последующие слои наследуют сетку трещин первого слоя. Этим создаются условия для релаксации напряжений.

2 табл. достигается минимальной. Это обеспечивается за счет наплавки первого слоя повышенной тол щь,ны на холодную поверхность детали (для порошковой ленты ПЛ-АН111

48 — 5,5 мм). При наплавке второго и последующих слоев используются приемы, снижающие величину напряжений в наплавляемом металле — производится предварительный и сопутствующий подогрев детали, уменьшается толщина каждого из наплавляемых слоев. Это предотвращает дальнейшее увеличение количества трещин.

Трещины первого слоя выполняют в этом случае роль многочисленных зародышей, благодаря чему наплавленный металл второго и последующих слоев наследует сетк трещин первого слоя. Этим создаются услф1608026

При наплавке слоев толщиной 3,0 мм и менее ухудшается формирование наплав55 вия для релаксации напряжений: обеспечивается сохранение малой величины раскрытия трещин и снижается вероятность образования выкрашиваний и отслсений в наплавляемом металле.

Проведенными лабораторными исследованиями установлены оптимальные соотношения толщин первого и последующих слоев и температурные режимы их наплавки.

Исследования осуществляли при наплавке порошковой лентой ПЛ-АН11 I пластин из стали марки Ст.3 размерами

350х250х30 мм. Наплавленные пластины шлифовали, качество наплавленного металла оценивали визуальным осмотром, раскрытие трещин определяли с помощью микроскопа МПБ-2.

Из наплавленных пластин вырезали образцы для испытаний на износостойкость в условиях газоабраэивного изнашивания.

Испытания проводили на лабораторной установке при следующихусловиях: абразив— кварцевый песок, транспортирующий газ— сжатый воздух, давление воздуха перед соплом 0,25 МПа, угол атаки газоабразивной струи 20О, время испытания 3 ч. Площадь

2 образца, подвергаемая износу, 25 см". Одновременно подвергали испытанию 8 образцов, один из которых являлся эталоном.

После испытания определяли массовый износ образцов, а затем вычисляли относительную износостойкость каждого образца путем деления массового износа эталонного образца на износ исследуемого. Эталоном служил образец, наплавленный порошковой лентой ПЛ-АН111 "строчечным" способом, Результаты исследований образцов наплавленных высокоизносостойким сплавом

ПЛ-АН111 с использованием различных технологий наплавки, приведены в табл. 1.

Из данных табл. 1 следует, что при соотношении толщин первого и последующих слоев (д1/д ) менее, чем в 1,3 (образец 3), повышения износостойкости по сравнению с известным способам не наблюдается, при соотношении 1,3 ä1/д 1,7 (образцы 4—

6) наблюдали наиболее высокую износостойкость. Соотношение д /д; более 1,7 (образец 7) не обеспечивает дальнейшего повышения износостойкости.

50 ленного металла, устойчивость процесса, что связано с увеличением скорости наплавки и уменьшением тока и скорости подачи электродного материала.

Сравнение образцов 5 и 8 показывает, что и при 0>/Al находящемся в пределах

1,3 — 1,7, положительный эффект — снижение величины раскрытия трещин, повышение износостойкости достигается при применении специального термического цикла, Первый слой должен наноситься на холодную поверхность детали, а перед и в процессе наплавки последующих слоев деталь необходимо подогревать до температур, принятых при наплавке таких массивных деталей, как конуса и чаши доменных печей (150-200 С).

Таким образом, в соответствии с поставленной целью по сравнению с известным способом достигается уменьшение величины раскрытия трещин до 0,25—

0,10 мм, снижение количества дефектов типа отслоений и выкрашиваний, что обеспечивает повышение износостойкости покрытия на 20 — 30, Предлагаемый способ дуговой многослойной наплавки тел вращения высокостойкими сплавами проверен в промышленных условиях при наплавке контактной поверхности большого конуса 5000 мм засыпного аппарата доменной печи.

Наплавка осуществлена порошковой лентой ПЛ-АН111 с наложением валиков по винтовой линии. Режимы наплавки приведены в табл. 2.

Наплавленный конус передан в эксплуатацию.

Формула изобретения

Способ дуговой многослойной наплавки преимущественно тел вращения сплавами высокой износостойкости, включающий нанесение покрытия по винтовой или кольцевой линии и релаксацию напря>кений путем зарождения трещин в первом слое, о тлича ющийся тем,что, сцельюповышения эксплуатационной стойкости покрытия за счет уменьшения величины раскрытия трещин и склонности к образованию дефектов типа отслоений и выкрашиваний, перед и в процессе нанесения второго и последующих слоев производят подогрев изделия и толщину этих слоев выдерживают в 1,3 — 1,7 раза меньшей, чем толщина первого слоя.

1608026

Таблица 1

Качество наплавленной пове хности

Отношение д1/д!

Относительная износоСТОЙКОСТЬ

Образец

Способ

Раскрытие трещин, мм

0,30...0,20

Аналог (образец-эталон)

Прототип

1,0

1,0

0,60...0,30

0,86

0,30...0,45

1,05

1,3

0,20...0,25 1,20

П редложенный

То же

0,15...0,25

0,15...0,25

0,10...0,20

0,25...0,35

1,5

1,7

1,8

1,5

1,27

1,31

1,30

1,10

6

То же

ФФ

Характеристика дефектов

Скопления рыхлот, сетка трещин

Крупные трещины с направленной ориентацией, одиночные отслоения и выкрашивания

Сетка трещин, мелкие выкрашивания

Сетка трещин

Сетка трещин, единичные вык ашивания.

Продолжение табл. 1

1608026

Таблица 2

Составитель Л. Назарова

Техред М. Моргентал Корректор А. Обручар

Редактор В. Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3586 Тираж 654 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-Э5, Раушскэя наб., 4/5