Способ плазменной наплавки композиционных сплавов
Изобретение относится к наплавке и может быть использовано при изготовлении деталей, имеющих износостойкую рабочую поверхность. Целью изобретения является повышение качества наплавленного композиционного сплава. Во время наплавки в зону дуги подают наплавляемый материал в виде металлической оболочки с порошкообразным сердечником, который экранируют oi теплового воздействия дуги плавящейся двухслойной лентой. Ленту подают между дугой и наплавляемым материалом. Ее выполняют из малоуглеродистой стали и алюминия . Содержание алюминия в ленте 2,0-4,4 мас.% от суммарного содержания малоуглеродистой стали, материала металлической оболочки и порошкообразного сердечника. Направление подачи наплавляемого материала и ленты совпадает с направлением наплавки. Использование алюминия в ленте позволяет исключить потери дорогостоящего наплавляемого материала. 1 ил., 1 табл
СОЮЗ .СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 9/04, 10/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4450849/27 (22) 27.06.88 (46) 23.01.91. Бюл. N. 3 ,(71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) А.И,Белый, В,И.Дэыкович, В.И.Кобец, А.П.Жудра и И.В.Хондожко . (53) 621,791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Иг 717839, кл. В 23 К 9/04, 1978. (54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКИ
КОМПОЗИЦИОННЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к наплавке и может быть использовано при изготовлении деталей, имеющих износостойкую рабочую поверхность. Целью изобретения является повышение качества наплавленного композиционного сплава. Во время наплавки в
Изобретение относится к наплавке и может быть использовано в различных отраслях промышленности при изготовлении деталей, имеющих износостойкую рабочую поверхность, Целью изобретения является повышение качества наплавленного композиционного сплава и экономия дефицитных материалов путем снижения коэффициента теплопередачи от экрана к наплавляемому материалу. обеспечения струйного переноса расплавленного металла с армирующими частицами на наплавляемую поверхность. снижения .времени взаимодействия расплавленного металла и плазменной дуги, устранения пористости композиционного сплава и регулирования расположения армирующих частиц по объему наплавленного металла, . И 1622097 А1 зону дуги подают наплавляемый материал в виде металлической оболочки с порошкообразным сердечником, который экранируют о- теплового воздействия дуги плавящейся двухслойной лентой, Ленту подают между дугой и наплавляемым материалом. Ее выполняют из малоуглеродистой стали и алюминия. Содержание алюминия в ленте
2,0-4,4 мас.% от суммарного содержания малоутлеродистой стали, материала металлической оболочки и порошкообразного сердечника. Направление подачи наплавляемого материала и ленты совпадает с направлением наплавки. Использование алюминия в ленте позволяет исключить-потери дорогостоящего наплавляемого материала. 1 ил., 1 табл.
На чертеже приведена схема процесса наплавки композиционным сплавом с использованием в качестве присадочного материала.ленточного релита с плавящейся экранирующей лентой.
Способ осуществляют следующим образом.
Между изделием 1 и электродом 2 горелки 3 зажигают сжатую дугу 4. В зону плазменной дуги подают ленточный релит5, состоящий из стальной оболочки 6 и порошкообразного сердечника из ферросплавов 7 и армирующих частиц релита 8, Вместе с .ним подают двухслойную экранирующую ленту 9 в виде тонких стальной 10 и алюминиевой 11 лент. В процессе наплавки двухслойная плавящаяся лента обеспечивает защиту армирующих частиц от непосредственного воздействия плазменной дуги.
1622097
В зависимости от содержания алюминия в плавящейся ленте изменяется расположение армирую.щих частиц в объеме наплавленного валика. С увеличением толЩины алюминиевой ленты армирующие 5 зерна "выходят" из верхних объемов и концентрируются ближе к линии сплавления с основным металлом. Указанный эффект объясняется следующими факторами. Процесс раскисления сварочной ванны алюми- 10 нием является экзотермической реакцией.
Выделяющееся тепло на некоторое время замедляет кристаллизацию сварочной ванны, особенно в зонах, имеющих температуру, близкую к температурам затвердевания 15 матричного расплава на основе железа. Это позволяет армирующим частицам в большей степени погрузиться нэ дно сварочной ванны, Кроме того, наличие алюминия в расплэве матрицы, снижая его плотность, окэ- 20 зывает существенное влияние на скорость движения частиц, обеспечивая при этом же времени пребывания зерен в расплаве более глубокое их погружение. Таким образом, изменяя содержание алюминия в 25 плавящемся экране, обеспечивает возможность регулирования расположения армирующих частиц по объему наплавленного металла, что оказывает значительное влияние на экономию дефицитных материалов, 30 входящих в состав присэдочного материала, и степень износостойкости композици- онного сплава. Данный эффект проявляется при содержании алюминия от 2 0 до 2,3,4 по отношению к массе малоуглеродистой лен- 35 ты плавящегося экрана, металлической оболочки присадочного материала и компонентов его сердечника, идущих на образование матрицы. При повышении его содержания в составе приведенных 40 компонентов, наблюдается более глубокое погружение частиц, а п.ри содержании алю-, миния от 4,2 до 4,4 мас, происходит освобождение 50 сечения наплавленного валика от армирующих частиц и их концен- 45 трирование в обьемах, близких к зоне сплавления. Дальнейшее повышение содержания алюминия в составе компонентов, идущих на образование матрицы, приводит к охрупчиванию зоны сплавления 50 и снижению служебных характеристик сплава. Поэтому, для обеспечения процесса регулирования расположения армирующих частиц по объему наплавленного металла содержание алюминия по отношению к дру- 55 гим компонентам, образующим матрицу сплава; должно находиться в пределах от
2,0 до 4,4 мас.,ь.
Пример. Наплавку муфты бурильных труб производят на экспериментальной уста.новке для плазменной наплавки, созданной на базе УПС-804. В качестве присадочного материала применяют ленточный релит марки АН-ЛЗП-9-8, поверх которого при жесткой связи подают двухслойную плавящуюся ленту, состоящую из стали 08 кп и алюминия. Направление подачи присадочного материала совпадает с направлением наплавки при постоянном контакте с фронтом кристаллизации сварочной ванны.
Режимы плазменной наплавки: величина сварочного тока 200-260 А; напряжение дуги 30-40 В; скорость наплавки 8 — 12 м/ч; расстояние от горелки до детали 16 — 20 мм; амплитуда колебаний горелки 20-30 мм; частота колебаний 45 — 60 мин; скорость
-1, подачи присадочного материала 30-40 м/ч; расход защитного газа 3 — 5 л/мин; постоянный ток прямой полярности.
Содержание алюминия в плавящейся ленте изменяют в соответствии с данными, приведенными в таблице, применяя при этом алюминиевую ленту различной толщины.
При расплавке полностью отсутствуют потери дорогостоящих компонентов, входящих в состав присадочного материала, улучшается защита армирующих частиц, повышается качество наплавки, На наружной поверхности наплавленного металла отсутствуют армирующие зерна.
Формула изобретения
Способ плазменной наплавки композиционных сплавов, при котором в зону дуги подают наплавляемый материал в виде металлической оболочки с порошкообразным сердечником, который экранируют от теплового воздействия дуги плавящейся двухслойной лентой и подают между дугой и наплавляемым материалом, о т л и ч à юшийся тем, что, с целью повышения качества наплавленного материала путем снижения коэффициента теплопередачи от экранирующей ленты к наплавляемому материалу, экономии дефицитных материалов, обеспечения струйного переноса рас"622097
Составитель Г.Тютченкова Техред M.Mîðãåí Tàë Корректор Л.Пилипенко Редактор И.Дербак Заказ 73 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 плавляющего материала с армирующими частицами, снижения времени взаимодействия расплавленного материала и плазменной дуги, устранения пористости композиционного сплава, воэможности регулирования расположения армирующих частиц в наплавленном материале, двухслойную зкранирующую ленту выполняют из малоуглеродистой стали и алюминия, содержание которого составляет 2,0-4,4 мас, от суммарного содержания малоуглеродистой стали ленты, материала металлической оболочки и по5 рошкообразного сердечника, причем направление подачи наплавляемого материала и зкранирующей ленты совпадает с направлением наплавки.
