Шихта порошковой проволоки

 

Изобретение относится к области сварки, в частности к производству порошковой проволоки для наплавки в азотсодержащих газовых смесях металлорежущего инструмента и технологического оборудования.

Шихта содержит углерод, хром, вольфрам, ванадий, кремнефтористый натрий и дополнительно серу, кобальт, молибден и алюминий, в следующем соотношении элементов, мас.%: Углерод - 1-3,6 Хром - 6,5-12 Вольфрам - 6-21 Молибден - 8-17 Ванадий - 2-6 Алюминий - 1-4,5 Кремнефтористый натрий - 0,6-3,6 Сера - 0,9-3 Кобальт - 12-13
Железо - Остальное.

Введение серы снижает температуру в зоне резания, а кобальт повышает теплостойкость. 2 табл.

Изобретение относится к сварке, в частности к производству порошковой проволоки для наплавки в азотсодержащих газовых смесях металлорежущего инструмента и технологического оборудования.

Наиболее близкой к предлагаемой относится шихта порошковой проволоки для наплавки в среде углекислого газа металлорежущего инструмента и технологического оборудования, содержащая следующие элементы, мас.

Углерод 1,3
Хром 4,7
Вольфрам 20
Ванадий 1,4
Кремнефтористый натрий 0,4
Железо Остальное
Наплавленный данной проволокой инструмент не уступает по скорости резания и теплостойкости инструменту из Р18.

Однако, при наплавке в азотсодержащих газовых смесях не удается получить плотный металл с хорошим формированием. Кроме того, для наплавленного этой проволокой инструмента характерен низкий диапазон скоростей резания, что ограничивает его широкое применение.

Цель изобретения повышение скорости резания наплавленного инструмента за счет снижения сил адгезии в зоне резания и повышения теплостойкости.

Цель достигается тем, что в шихту, содержащую углерод, хром, вольфрам, ванадий, кремнефтористый натрий, железо, дополнительно введены сера, кобальт, молибден, алюминий, при соотношении элементов, мас.

Углерод 1-3,6
Хром 6,5-12
Вольфрам 6-21
Молибден 8-17
Ванадий 2-6
Алюминий 1-4,5
Кремнефтористый натрий 0,6-3,6
Сера 0,9-3
Кобальт 12-13
Железо Остальное
Основным видом износа металлорежущего инструмента из теплостойких сталей повышенной твердости (быстрорежущих) является адгезионный, характеризующий схватывание (сваривание) частиц материала инструмента и заготовки с установлением прочных связей, их последующее разрушение и вырыв частиц металлов.

В результате действия сил адгезии повышается температура в зоне резания. При работе инструментом на высоких скоростях резания это может привести к его разупрочнению и потере режущих свойств.

Введение серы в материал инструмента посредством порошковой проволоки позволяет создать эффект образования пограничного слоя на контактных поверхностях инструмента и стружки в виде сульфидных пленок, выступающих в качестве смазки. Благодаря этому достигнуто снижение температуры в зоне резания и появилась возможность работы инструмента на высоких скоростях резания.

Кроме того, повышая жидкотекучесть, сера обеспечивает хорошее формирование наплавленного металла, что значительно снижает припуски на последующую механическую обработку наплавленного инструмента.

Введение кобальта способствует повышению теплостойкости.

Лучший вариант осуществления изобретения.

Дополнительное введение в состав шихты серы и кобальта позволяет повысить скорость резания и теплостойкость инструмента, а также уменьшить припуски на механическую обработку.

Нижний предел содержания элементов ограничивается эффективностью их воздействия. Увеличение содержания элементов в шихте выше верхнего предела не дает значительного эффекта увеличения производительности резания и снижает твердость.

В табл.1 приведены три состава (мас.) шихты порошковых проволок для наплавки в азотсодержащих газовых смесях металлорежущего инструмента.

Все три состава шихты изготавливались путем перемешивания в смесителе в течение 60 мин. Порошковая проволока с предлагаемой шихтой изготавливается из холоднокатаной металлической ленты 0,8 КЦ (оболочка) размером 12·0,5 и шихты указанного состава (сердцевина). Коэффициент заполнения порошковой проволоки для диаметра 2,2 мм: 0,32-0,33. Маршрут волочения 4,3-3,4-2,8-2,5-2,2.

Результаты представлены в табл.2.

Контроль наплавленного инструмента осуществлялся по величине скорости резания и теплостойкости.

Кроме варьирования процентного содержания серы, допускается изменение процентного содержания и других элементов в указанных ранее пределах.

Так, например, повышение содержания углерода способствует увеличению количества твердых карбидов легирующих элементов, но одновременно снижает вязкость наплавленного металла. Поэтому, увеличение углерода рекомендуется при изготовлении инструмента, работающего без динамических нагрузок.

Молибден повышает прочностные свойства, но снижает теплостойкость. Поэтому повышенное содержание молибдена рекомендуется для инструмента, работающего при ударном нагружении и не испытывающего высокого нагрева.

Вводимое количество алюминия зависит от содержания кислорода в шихте и азотсодержащей газовой смеси. Чем выше содержание кислорода, тем выше должно быть количество алюминия. Это делается для предотвращения снижения вязкости металла путем связывания кислорода в оксиды алюминия в наплавленном металле.

Содержание кремнефтористого натрия зависит от количества влаги в шихте и защитном газе. С повышением влажности увеличивается содержание водорода в дуге, что приводит к образованию пор в наплавленном металле. Кремнефтористый натрий связывает водород в прочное соединение HF, предотвращая образование пор.

В результате контроля (табл. 2) было установлено, что наплавленный приведенными составами инструмент допускает работу на более высоких скоростях резания и имеет более высокую теплостойкость, чем инструмент из стали Р18.

Порошковая проволока с шихтой указанного состава применяется при изготовлении металлорежущего инструмента в СНТЦ "РЕЗЕЦ" ТГТУ и найдет применение в инструментальном производстве.

Формула изобретения

Шихта порошковой проволоки для наплавки в азотсодержащих газовых смесях, содержащая углерод, хром, вольфрам, ванадий, кремнефтористый натрий, железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молибден, алюминий, серу и кобальт при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 1 3,6
Хром 6,5 12
Вольфрам 6 21
Молибден 8 17
Ванадий 2 6
Алюминий 1 4,5
Кремнефтористый натрий 0,6 3,6
Сера 0,9 3
Кобальт 12 19
Железо Остальноее

РИСУНКИ

Рисунок 1