Порошковая проволока

Авторы патента:

B23K35/368 - выбор неметаллических составов материалов электродного стержня, в том числе совместно с выбором материалов для пайки или сварки

Владельцы патента RU 2350448:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение может быть использовано для электрошлаковой наплавки деталей дробильно-размольного оборудования, работающих в условиях ударно-абразивного износа. Порошковая проволока выполнена в виде стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: графит 0,5-1,5; марганец металлический 13-14,5; хром металлический 6,5-11; ультрадисперсный порошок карбида кремния (с размером частиц 0,01-0,1 мкм) 22-15; лента стальная - остальное. Использование порошковой проволоки для наплавки бил КО-1Ш-5М-2МР позволяет повысить срок их службы в 1,8-2,3 раза, что обеспечивает повышение производительности углеразмольных мельниц на 40-60%. 2 табл.

Изобретение предназначено для электрошлаковой наплавки деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа, например деталей дробильно-размольного оборудования.

Известен состав высокомарганцевой порошковой проволоки, обеспечивающий аустенитную структуру наплавленного металла с повышенной прочностью (авторское свидетельство СССР №159248, В23k 35/36, опубл. БИ №24, 1963 г.), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Рутил	1,4÷2,2
Мрамор	0,8÷1,3
Флюоритовый концентрат	1,8÷2,7
Ферротитан	0,6÷0,9
Хром металлический	8÷10
Марганец металлический	30÷34
Стальная лента	остальное

Однако наличие мрамора в шихте этой порошковой проволоки способствует росту кислорода в наплавленном металле, окисляющего активные легирующие элементы, что приводит к снижению пластичности и вязкости наплавленного металла.

Наиболее близким к изобретению является хромомарганцовистая порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №419350, В23k 35/368, опубл. БИ №10, 1974 г.), применяемая для наплавки деталей, работающих в условиях ударных нагрузок, которая состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты при следующем составе компонентов, мас.%:

Марганец металлический	9÷14
Хром металлический	17÷27
Ферротитан	0,3÷0,4
Графит	0,5÷2,0
Лента стальная	остальное

Содержания графита на нижнем пределе (0,5%) могут привести к получению наплавленного металла с заведомо пониженной концентрацией углерода (менее 0,3%). Высокое содержание хрома и наличие титана способствуют понижению величины ударной вязкости наплавленного металла. Данный состав порошковой проволоки не обеспечивает достаточной износостойкости наплавленного металла, работающего в условиях абразивного износа с высокими ударными нагрузками.

Задачей настоящего изобретения является создание порошковой проволоки, обеспечивающей повышение сопротивляемости хромомарганцевого наплавленного металла ударным нагрузкам при высокой его стойкости против абразивного изнашивания.

Технический результат достигается тем, что в состав шихты порошковой проволоки, содержащей графит, марганец, хром, дополнительно введен ультрадисперсный (0,01-0,1 мкм) порошок (УДП) карбида кремния, полученный плазмохимическим синтезом (ПХС), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Графит	0,5÷1,5
Марганец металлический	13÷14,5
Хром металлический	6,5÷11
УДП карбида кремния	22÷15
Лента стальная	остальное

Коэффициент заполнения порошковой проволоки при размере ленты марки 08кп 15×0,5 мм составляет 42%.

Электрошлаковая наплавка предложенной проволокой может производится под фторидными флюсами АНФ-6 - АНФ-8.

Предложенный состав порошковой проволоки обеспечивает следующий химический состав наплавленного металла:

Углерод	0,5÷1,4
Марганец	12÷13
Хром	6÷10
Кремний	0,3÷0,6
Железо	остальное

Несколько повышенное содержание марганца и пониженное содержание хрома способствуют образованию метастабильной аустенитно-мартенситной основы наплавленного металла. Прочная и вязкая аустенитно-мартенситная матрица сплава хорошо удерживает высокотвердые частицы карбидов, предотвращает их выкрашивание и способствует повышению износостойкости наплавленного металла в условиях интенсивного абразивного изнашивания.

При содержании хрома в порошковой проволоки менее 6,5% матрица сплава охрупчивается из-за повышенного количества мартенситной составляющей. Увеличение содержания хрома в порошковой проволоке свыше 11% приводит появлению ферритной составляющей в структуре наплавленного металла и снижению его твердости и износостойкости.

Введение в состав порошковой проволоки тугоплавких ультрадисперсных (0,01-0,1 мкм) частиц карбида кремния способствует повышению стойкости наплавленного металла против абразивного износа вследствие появления в нем огромного количества сверхтвердых карбидов. Применение электрошлакового метода наплавки обеспечивает ведение процесса при температуре ниже 2000°С, что позволяет практически исключить диссоциацию карбида кремния, имеющего температуру плавления 2200-2300°С. Кроме того, большое количество ультрадисперсных тугоплавких частиц карбида кремния, являющихся активными центрами кристаллизации, способствуют измельчению зерна наплавленного металла, обеспечивая необходимую стойкость против горячих трещин.

Было изготовлено шесть вариантов составов порошковой проволоки (табл.1).

Таблица 1.
Компоненты	Состав смеси, мас.%
1	2	3	4	5	прототип
Графит	0,4	0,5	1,0	1,5	1,5	1,6
Марганец металлический	12,6	13	13	14,5	14,5	14
Хром металлический	6	6,5	9	11	12	26
УДП карбида кремния	23	22	19	15	14	-
Ферротитан	-	-	-	-	-	0,4

Порошковые проволоки всех изготовленных вариантов прошли сварочно-технологические испытания при электрошлаковой наплавке на ребро пластин толщиной 20 мм из стали 110Г13 в кристаллизаторе с использованием аппарата А-820 М. Из наплавленного металла изготавливались образцы для определения твердости, ударной вязкости и износостойкости.

Испытания на ударно-абразивный износ проводили на лабораторной установке, имитирующую работу углеразмольной мельницы, в которой наплавленные образцы контактировали с угольной массой марки Д, вращаемой барабаном с оребренными стенками со скоростью 1,5 об/с. Износ определяли по потере массы образца после 10 ч. испытаний.

Механические и технологические свойства металла, наплавленного порошковыми проволоками изготовленных вариантов составов, приведены в табл.2.

Таблица 2.
Состав	Механические характеристики	Технологические свойства
Твердость, НВ	Ударная вязкость, МДж/м²	Износ, г/ч	Поры	Трещины
прототип	320	0,72	4,3	нет	одна на 40 см²
1	360	0,78	3,6	одна на 20 см²	одна на 30 см²
2	340	0,85	2,4	нет	нет
3	350	0,83	2,1	нет	нет
4	360	0,81	2,9	нет	нет
5	310	0,86	3,8	нет	нет

Представленные в табл.2 результаты показывают, что при введении в состав порошковой проволоки менее 15% карбида кремния эффективность его воздействия снижается, а при увеличении его свыше 22% происходит ухудшение сварочно-технологических свойств порошковой проволоки. Из-за повышенного содержания карбидов кремния расплавленный металл теряет жидкотекучесть, появляются трещины и наблюдается порообразование. Как видно оптимальными являются составы 2, 3 и 4, которые обеспечивают максимальную стойкость в условиях ударно-абразивного износа.

Использование предложенной порошковой проволоки для наплавки бил КО-1Ш-5М-2МР позволяет повысить их срок службы в 1,8-2,3 раза, что обеспечивает повышение производительности углеразмольных мельниц на 40-60%.

Порошковая проволока для электрошлаковой наплавки деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа, состоящая из стальной оболочки и шихты, включающей графит, марганец, хром, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ультрадисперсный порошок (УДП) карбида кремния 0,01-0,1 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Графит	0,5-1,5
Марганец металлический	13-14,5
Хром металлический	6,5-11
УДП карбида кремния	22-15
Лента стальная	Остальное

Изобретение относится к области сварки, в частности к системе сварки короткой дугой между перемещающимся проволочным электродом и заготовкой, способу управления импульсом тока и электроду с сердечником для флюса, и может найти применение в машиностроении.

Порошковая проволока для наплавки деталей // 2339496

Изобретение относится к материалам для наплавки на детали из конструкционных сталей, работающие в условиях абразивного или гидроабразивного изнашивания, в том числе, при наличии умеренных ударных нагрузок.

Порошковая проволока для дуговой сварки в защитном газе // 2336983

Низколегированная сталь сварного шва и сварочная проволока с флюсовым сердечником // 2322529

Шихта порошковой проволоки // 2307727

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к шихте порошковой проволоки для наплавки слоя стали средней и повышенной твердости в среде защитных газов и под флюсом, и может быть использовано на железнодорожном транспорте при восстановлении деталей из углеродистых низколегированных сталей.

Порошковая проволока марки 48пп-10т для сварки хладостойких низколегированных сталей // 2300452

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к порошковым проволокам, и может быть использовано для механизированной сварки в защитном газе низколегированных хладостойких сталей нормальной и повышенной прочности в различных отраслях промышленности, например в трубной, судостроительной и нефтехимической отраслях промышленности, с обеспечением хладостойкости шва при температурах до минус 60°С.

Порошковая проволока для наплавки // 2294273

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к наплавочным материалам, используемым для наплавки деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах, например валков горячего деформирования (прокатки), в том числе валков машин непрерывного литья стальных заготовок, а также деталей химической аппаратуры, в том числе задвижек газовых и нефтяных трубопроводов.

Самозащитная порошковая проволока для сварки аустенитных хромоникелевых сталей // 2281843

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к порошковым проволокам для механизированной сварки открытой дугой конструкций из аустенитных хромоникелевых сталей, работающих в условиях, когда к металлу сварного шва предъявляются высокие требования по стойкости к межкристаллитной коррозии.

Состав порошковой проволоки // 2274535

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к материалам для механизированной сварки в среде защитных газов судостроительных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, работающих в условиях отрицательных климатических температур.

Порошковая проволока для наплавки открытой дугой деталей железнодорожного транспорта // 2272701

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к материалам для механизированной наплавки открытой дугой износостойкого слоя при восстановлении изделий и деталей железнодорожного транспорта, например колес, сцепок подвижного состава.

Композиционная электродная проволока // 2355543

Порошковая проволока // 2356714

Порошковая проволока // 2356715

Изобретение относится к области электродуговой наплавки порошковой проволокой деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, и может быть использовано в энергетической, химической, нефтяной отраслях промышленности, например, для восстановления и упрочнения уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей аппаратуры, торцевых уплотнений контактных пар различных насосов, шнеков

Порошковая проволока для сварки труб категории прочности х70-х80 // 2387526

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к порошковым проволокам, и может быть использовано для автоматической и механизированной сварки в среде защитных газов во всех пространственных положениях хладостойких низколегированных трубных сталей категорий прочности Х70 и Х80 в различных отраслях промышленности, например, в трубной, нефтехимической промышленности с обеспечением хладостойкости шва при температурах до минус 60°С

Состав порошковой проволоки для сварки труб категории прочности х90 // 2387527

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к порошковым проволокам, и может быть использовано для автоматической и механизированной сварки в среде защитных газов во всех пространственных положениях низколегированных трубных сталей категории прочности Х90 в различных отраслях промышленности, например в трубной, нефтехимической промышленности

Проволока из нержавеющей стали с флюсовой сердцевиной для сварки оцинкованных стальных листов // 2413600

Порошковая проволока // 2429957

Изобретение относится к области электродуговой наплавки износостойких сплавов, в частности к составу порошковой проволоки, и может быть использовано для повышения стойкости деталей оборудования и инструмента, работающих в условиях интенсивного износа при повышенных температурах (до 900°C) с ударными нагрузками, например деталей прессового инструмента горячего деформирования, валков горячей прокатки

Порошковая проволока // 2446930

Изобретение относится к наплавочным материалам, в частности к порошковым проволокам, для электрошлаковой наплавки инструментов и изделий, работающих в условиях абразивного износа

Порошковая проволока // 2454309

Изобретение относится к электродным материалам для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Электрод для износостойкой наплавки и способ создания износостойкого слоя на поверхности металлургического оборудования наплавкой с использованием электродов // 2465111

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для наплавки деталей, испытывающих активный абразивный износ металла по металлу в условиях повышенной температуры и многократных перепадов температур, например валков горячей прокатки, опорных валков, привалковой арматуры и других деталей металлургического оборудования прокатных станов