Способ износостойкой слоистой наплавки стальных подшипниковых колец опорно-поворотных устройств стреловых кранов

Авторы патента:

B23K9/04 - для иных целей, чем соединение, например с целью наплавки

Владельцы патента RU 2530977:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им Н.Э. Баумана) (RU)

Изобретение относится к машиностроительной отрасли и может быть использовано для ремонта стальных подшипниковых колец опорно-поворотных устройств (ОПУ) стреловых кранов способом дуговой наплавки. Задачей изобретения способа является устранение возможности образования закалочных структур в закаливающейся стали, которые вызывают холодные трещины под наплавкой. Способ слоистой износостойкой наплавки стальных подшипниковых колец опорно-поворотных устройств стреловых кранов в среде защитных газов включает выполнение слоев без подогрева и послесварочной термообработки. Наплавку выполняют стабильно аустенитными сварочными материалами на режимах, исключающих закалку детали под первым слоем. После наплавки первого слоя и его отверждения выполняют наплавку второго и последующих слоев хромомарганцевыми материалами на режимах, исключающих перемешивание и сквозное проплавление первого слоя, а также закалку наплавляемой детали. Первый слой выполняют с поступательной скоростью 2-5 м/ч стабильно аустенитными сварочными материалами типа Св-Х15Н25АМ6 или электродами ЭА-395/9, НИАТ-5, АНЖР-1, АНЖР-2 и ЭА-48/Н22. Второй и последующие слои выполняют со скоростью 18-25 м/ч аустенитными хромомарганцевыми материалами типа Св-Х18Н7Г7 или электродами марки ЦНИИН-4. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Область техники

Уровень техники

Известная технология дуговой наплавки под флюсом деталей из сталей типа 55 с большой степенью износа, характеризующихся повышенной склонностью к образованию горячих и холодных трещин, предусматривает предварительный подогрев до 250…320°C, наплавку сварочной проволокой Св-08А диаметром 2 мм под смесью флюсов AH-348A и АНК-18, взятых в соотношении 2:3, с сопутствующим подогревом, чтобы исключить закалку металла в процессе охлаждения и предотвратить образование холодных трещин [1]. В связи с большими габаритами деталей ОПУ и развитой площадью поперечного сечения, значительным объемом наплавки и многосменной длительностью процесса, поддержание заданных условий весьма трудоемко, требует больших энергетических затрат, ухудшает экологию на рабочих местах, способствует повышению твердости в наплавке до 500HV в результате перемешивания высокоуглеродистой основы стали 55 со сварочной проволокой Св-08А и охрупчиванию.

Известен способ автоматической наплавки под флюсом закаливающихся сталей [2], выполняемый без подогрева аустенитной проволокой с поперечными колебаниями дуги в режимах: ток сварки Iсв=650A, напряжение дуги Uд=32…36 B, скорость сварки Vсв=18 м/ч, диаметр электрода 5 мм. Недостатком этого способа является повышенное тепловложение в свариваемые детали, перегрев металла в зоне термического влияния (ЗТВ) и перемешивание стали и проволоки, образование закалки в шве, холодных трещин типа «отрыв» и «частокол».

Известен способ дуговой двухслойной наплавки деталей (прототип) из закаливающейся стали 45 [3], выполняемый за один проход без подогрева и послесварочной термообработки со скоростью сварки Vсв=18 м/ч плавящимся электродом диаметром 2,6 мм (порошковая проволока ПП-АН-122) с подачей в наплавленную ванну подогретой аустенитной присадки (Св-04Х19Н11М3) диаметром 2 мм. Недостатком этого способа является возможность образования закалочных структур в закаливающейся стали, которые вызывают холодные трещины под наплавкой.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения способа является устранение возможности образования закалочных структур в закаливающейся стали, которые вызывают холодные трещины под наплавкой.

Способ слоистой износостойкой наплавки стальных подшипниковых колец опорно-поворотных устройств стреловых кранов в среде защитных газов включает выполнение слоев без подогрева и послесварочной термообработки. При этом первый слой выполняют на вращающееся кольцо с колебательными радиальными перемещениями горелки и с использованием стабильно аустенитных сварочных материалов в режимах, исключающих закалку под первым слоем. Второй и последующие слои, после полного нанесения на вращающееся кольцо и отверждения первого слоя, выполняют аустенитными хромомарганцевыми материалами в режимах, исключающих сквозное проплавление и перемешивание с первым слоем и закалку наплавляемой детали. При этом первый слой выполняют с поступательной скоростью Vсв=2…5 м/ч стабильно аустенитными сварочными материалами типа Св-Х15Н25АМ6 или электродами ЭА-395/9, НИАТ-5, АНЖР-1, АНЖР-2 и ЭА-48/Н22, а второй и последующие слои выполняют со скоростью Vсв=18...25 м/ч аустенитными хромомарганцевыми материалами типа Св-Х18Н7Г7 или электродами марки ЦНИИН-4.

Перечень фигур

На фиг.1 показана схема наплавки первого слоя по зигзагообразной траектории стабильно аустенитными материалами.

На фиг.2 показана схема наплавки износостойких слоев по периметру хромомарганцевыми материалами.

На фиг.3 показаны сварочные термические циклы под слоистой наплавкой: 1 - первый слой и 2 - износостойкий слой, t₁ и t₂ - длительность охлаждения металла в ЗТВ при наплавке 1 и 2 слоя соответственно.

Осуществление изобретения

В предлагаемом способе наплавку в среде защитных газов осуществляют слоями без подогрева. Первый слой выполняют стабильно аустенитной проволокой с амплитудой, рассчитываемой по модели с поперечными колебаниями горелки по ширине канавки качения (фиг.1, 2) и с малой поступательной скоростью (2,2 м/ч), что исключает закалку детали под наплавленным слоем. Второй и другие износостойкие наплавочные слои, после полного нанесения на подшипниковое кольцо и отверждения первого слоя, выполняют аустенитной хромомарганцевой проволокой по линейной траектории в режимах с высокой (в 8 раз большей) скоростью (18 м/ч), при которых не происходит сквозного проплавления 1-го слоя, а в ЗТВ закаливающейся стали не достигается температура закалки стали за счет значительной толщины первого слоя и большой скорости сварки, что исключает их перемешивание и холодные трещины (фиг.3).

Пример конкретной реализации способа на предприятии ООО «КХМ-Строймеханизация» (г. Череповец):

Первый слой наплавляют на вращающееся подшипниковое кольцо ОПУ с одновременным поперечным колебанием горелки по периметру кольца, амплитуду которой рассчитывают по модели, причем за время одного полного колебания горелки поступательное перемещение равно удвоенной ширине наплавки первого слоя.

Износостойкий слой наплавляют на вращающееся кольцо путем относительного линейного перемещения детали и дуги с большой скоростью, обеспечивающей неизменность аустенитной структуры первого слоя и способность его перехода к мартенситной деформации.

Режимы наплавки.

Первый слой:

Iсв=140 A, Uсв=24 B, Vсв=2,2 м/ч, A=36 мм;

Второй слой (износостойкий):

Iсв=140 A, Uсв=24 B, Vсв=18 м/ч;

Скорость охлаждения в интервале температур 600…500°C:

- при наплавке первого слоя 2,5°C/с;

- при наплавке износостойкого слоя 9°C/с.

Модель расчета параметров режима наплавки:

Iсв=149,319-59,6473·Vсв+2,5953·A+19,698·ω_6-5;

Vсв=2,00964-0,00990475·Iсв+0,0284327·A+0,327657·ω_6-5;

А=-58,5142+0,374379·Iсв+24,6996·Vсв-8,16198·ω_6-5;

ω_6-5=-612895+0,0304207·Iсв+3,04729·Vсв-0,0873813·A;

где Iсв - ток сварки, A;

Uд - напряжение дуги, B;

Vсв - скорость сварки, м/ч;

A - амплитуда колебаний, мм;

ω_6-5 - скорость охлаждения в интервале температур 600…500°C, °C/с.

Допустимые значения параметров наплавки первого слоя: Iсв=100…200 A, Vсв=1,8…7,2 м/ч, A=10…55 мм.

Источники информации

1. Повышение наплавкой сроков службы деталей опорно-поворотных кругов строительных башенных кранов. Вердников В.Г., Киселев М.М., Сочилов В.В. и др. // Сварочное производство 1973, №5, с.47-48.

2. Патент на изобретение RU №2056984, опубл. 27.03.1996. Способ автоматической сварки под флюсом закаливающихся сталей. Стихии В.А., Скосарев Ю.П., Назаров В.Е. и др.

3. Патент на изобретение RU №2159171, опубл. 20.11.2000. Способ дуговой двухслойной наплавки. Рыжков Ф.Н., Усикова Н.Ю., Артеменко Ю.А. и др.

1. Способ многослойной износостойкой наплавки стальных колец подшипников опорно-поворотных устройств стреловых кранов, включающий выполнение слоев в среде защитных газов с помощью горелки, отличающийся тем, что в процессе наплавки осуществляют вращение кольца подшипника и колебательные радиальные перемещения горелки, при этом наплавку выполняют стабильно аустенитными сварочными материалами на режимах, исключающих закалку кольца под первым слоем, после наплавки первого слоя и его отверждения выполняют наплавку второго и последующих слоев аустенитными хромомарганцевыми материалами на режимах, исключающих перемешивание и сквозное проплавление первого слоя, а также закалку кольца с наплавленным слоем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый слой выполняют со скоростью 2-5 м/ч стабильно аустенитными сварочными материалами типа Св-08Х15Н25АМ6 или электродами ЭА-395/9, НИАТ-5, АНЖР-1, АНЖР-2 и ЭА-48/Н22, а второй и последующие слои выполняют со скоростью 18-25 м/ч аустенитными хромомарганцевыми материалами типа Св-Х18Н7Г7 или электродами марки ЦНИИН-4.

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам для смешивания порошков для наплавки, и может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей.

Способ наплавки внутренней поверхности радиальных отверстий цилиндрического изделия и устройство для его осуществления // 2520882

Изобретение может быть использовано при наплавке под слоем флюса антикоррозионных покрытий на внутренние поверхности радиальных отверстий корпусов сосудов, работающих под давлением.

Способ восстановления и упрочнения стальных рабочих лопаток влажнопаровых ступеней паровой турбины // 2518036

Изобретение относится к области тепловой и атомной энергетики и может быть использовано в конденсационных и теплофикационных турбинах при ремонте рабочих лопаток (РЛ) влажнопаровых ступеней, имеющих несквозные повреждения на поверхности пера лопатки со стороны входной и выходной кромок и подвергающихся эрозионному разрушению или иным видам эксплуатационных повреждений.

Способ наплавки // 2512698

Изобретение может быть использовано для наплавки деталей под слоем флюса двумя ленточными электродами. Электроды одинакового сечения подают в зону плавления одновременно с одинаковыми скоростями параллельно друг другу.

Изготовление части металлической детали при помощи способа mig с пульсирующим током и пульсирующей подачей проволоки // 2505384

Изобретение может быть использовано при изготовлении металлических деталей газотурбинного двигателя. Формируют, по меньшей мере, часть металлической детали шириной L и высотой Н.

Ролик для поддерживания и транспортирования горячего материала, имеющий наплавленный посредством сварки материал, присадочный сварочный материал, а также сварочная проволока для проведения наплавки сваркой // 2499654

Изобретение относится к области металлургии, а именно к ролику для поддержки и транспортировки горячего материала, в частности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки.

Способ получения металлического покрытия на режущих кромках почвообрабатывающей техники // 2497641

Изобретение относится к сварочному производству. Способ включает изготовление присадочного материала в форме брикетов.

Способ изготовления структуры на поверхности металлической детали // 2494844

Способ может быть использован при изготовлении соединительного элемента (6) на поверхности металлической детали (4) в виде приподнятой над поверхностью трехмерной структуры (1).

Наплавочная головка // 2494843

Изобретение может быть использовано для восстановления наплавкой под слоем флюса изношенных деталей. Наплавочная головка содержит механизмы подачи основной и присадочной проволок, токопроводящий элемент с каналом подачи основной проволоки, мундштук для подачи через него присадочной проволоки для легирования наплавляемого слоя.

Способ сварки и конструктивный элемент // 2490102

Способ упрочнения деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания // 2532602

Изобретение относится к способу упрочнения деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания. Осуществляют вибродуговую наплавку износостойкого материала на поверхность детали с использованием графитового электрода. В качестве наплавляемого материала используют металлокерамический композит, содержащий консолидированные сплавы карбидов, боридов, нитридов и армирующие керамические сверхтвердые включения из карбида бора, корунда и карбокорунда. Одновременно с наплавкой выполняют легирование упрочняемой поверхности бором, азотом и углеродом. После наплавки производят нагрев детали в печи до температуры 750…770°С и с выдержкой 1,5…2 мин. Затем выполняют закалку и низкий отпуск с нагревом детали до 150…160°С и выдержкой в течение 8…10 мин. В результате увеличивается в среднем в 2 раза ударная вязкость и в 3 раза - износостойкость детали в условиях абразивного изнашивания. 1 табл.

Наплавляемый материал для сварки, наплавленный металл и деталь с наплавленным металлом // 2536016

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к наплавляемому материалу и детали с наплавленным металлом и может быть использовано в технологическом устройстве, требующем высокие показатели сопротивления коррозии и сопротивления изнашиванию. Наплавляемый материал для стального материала, служащего в качестве основного металла, содержит, мас.%: С от 0,2 до 1,5, Si от 0,5 до 2, Mn от 0,5 до 2, Cr от 20 до 40, Mo от 2 до 6, Ni от 0,5 до 6, V от 1 до 5 и W от 0,5 до 5, остальное Fe и неизбежные примеси. Наплавленный металл характеризуется высоким сопротивлением коррозии и абразивному изнашиванию, а также высокой ударной вязкостью при комнатной температуре. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил., 4 табл., 7 пр.

Способ изготовления наплавочных стержней // 2536839

Изобретение может быть использовано при изготовлении стержней для наплавки поверхностей бурового инструмента, контактирующих со стенками скважины, например режущих и калибрующих поверхностей лопастных долот. Измельчают твердый сплав до необходимого размера твердосплавной крошки и очищают его от пыли и мелких осколков. Осуществляют нарезку латунной проволоки на отрезки и смешивание ингредиентов порошкового припоя. Проводят послойную укладку исходных компонентов наплавочных стержней. На дно формы насыпают первый тонкий слой припоя, укладывают и выравнивают первую половину порции твердосплавной крошки. На второй слой припоя укладывают оставшуюся часть твердосплавной крошки. На третий слой припоя укладывают без пропусков по длине отрезки латунной проволоки и насыпают заключительный четвертый слой припоя. Форму без смещения или перемешивания компонентов помещают в индукционную печь и нагревают до расплавления отрезков латунной проволоки и припоя. После извлечения формы из печи укладывают полученные наплавочные стержни для дальнейшего естественного охлаждения. Упомянутая форма выполнена в виде плиты из графита, имеющей углубления для одновременного изготовления нескольких наплавочных стержней. Способ обеспечивает высокие механические характеристики наплавочных стержней, обусловливающие повышение надежности и увеличение ресурса работы детали с нанесенным покрытием. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ получения износостойкой рабочей поверхности деталей почвообрабатывающих машин, имеющей обтекаемую форму // 2539122

Изобретение может быть использовано при нанесении плавлением износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин. Вдоль рабочей поверхности детали, имеющей обтекаемую форму, наплавляют износостойкий присадочный материал в виде параллельных друг другу одинаковых отрезков полос с толщиной слоя 2-4 мм, расположенных в шахматном порядке под прямым углом к направлению перемещения рабочей поверхности детали. Отрезки полос имеют длину в 5-7 раз больше их ширины, расстояние между ними составляет не более ширины наплавленной полосы, а расстояние между соседними полосами равно ширине полосы. Продольная ось симметрии центральной наплавленной полосы расположена в одной плоскости с осью симметрии рабочей поверхности в направлении ее перемещения. Изобретение позволяет снизить скорость изнашивания основного металла в области наибольшей интенсивности трения рабочей поверхности детали, имеющей обтекаемую форму, путем увеличения степени деформирования и рыхления приповерхностного активного слоя почвы в направлении перемещения. 2 ил.

Способ восстановления лапы культиватора с одновременным упрочнением ее рабочей поверхности // 2540316

Изобретение может быть использовано при восстановлении и упрочнении сваркой рабочих органов почвообрабатывающих машин, преимущественно лап культиваторов. Удаляют изношенную рабочую часть восстанавливаемой лапы. Изготавливают из рессорно-пружинной стали новую угловую пластину, осуществляют ее заточку с образованием лезвия и приваривают ее к восстанавливаемой лапе культиватора. Осуществляют электровибродуговое упрочнение угловой пластины с использованием пасты, содержащей порошок типа ПГ-10Н-01, карбид вольфрама и криолит. Пасту наносят на противоположную относительно лезвия поверхность угловой пластины и после затвердевания расплавляют электрической дугой с использованием графитового электрода, при этом сила тока составляет 90…95 А, а напряжение - 55…60 В. Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости и износостойкости восстановленных и упрочненных деталей почвообрабатывающих машин. 1 табл.

Способ получения износостойкой рабочей поверхности деталей почвообрабатывающих машин // 2543159

Изобретение может быть использовано при нанесении наплавкой износостойких покрытий на детали почвообрабатывающих машин. На рабочую поверхность детали наплавляют износостойкий присадочной материал в виде полос с толщиной слоя 2-4 мм под углом к направлению перемещения рабочей поверхности детали. Упомянутые полосы наносят по часовой или против часовой стрелки по криволинейной траектории петлеобразной циклоидной формы. Расстояние между крайними точками боковой поверхности наплавленного слоя на продольной оси симметрии полосы устанавливают от 1 до 3 размеров ширины наплавленного слоя. Угол между продольной осью симметрии наплавленной полосы и направлением перемещения рабочей поверхности выбирают от 0° до 90°. Возможно нанесение износостойкого присадочного материала в виде блоков из двух или трех параллельных друг другу полос. Соседние полосы могут быть сдвинуты относительно друг друга вдоль оси симметрии петлеобразных участков на половину их длины. Изобретение позволяет уменьшить скорость изнашивания рабочей поверхности детали за счет увеличения степени деформирования и снижения плотности приповерхностного слоя почвы в направлении перемещения. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ восстановления чугунных прокатных валков (варианты) // 2550069

Изобретение может быть использовано для восстановления чугунных рабочих валков с поврежденной в процессе эксплуатации рабочей поверхностью. После механического съема поврежденного слоя производят нагрев валка до температуры 150-270°C. Осуществляют электродуговую наплавку износостойкого покрытия с подачей порошковой проволоки в зону сварки не менее чем в три слоя общей толщиной не более 9 мм. Непосредственно после наплавки валок нагревают до температуры 250-300°C и выдерживают при этой температуре не менее 1 часа с последующим замедленным охлаждением до температуры не выше 60°C. При необходимости получения наплавленного слоя толщиной более 9 мм предварительно производят наплавку порошковой проволокой на поверхность валка дополнительного подслоя требуемой толщины. Для наплавки дополнительного подслоя используют сварочную проволоку, содержащую, мас.%: 0,25-0,45 C, 0,7-1,2 Cr, 0,5-1,2 Mn, 0,15-1,2 Si, Cu<0,3, Ni<0,4, Fe - остальное. Для наплавки износостойкого покрытия используют порошковую проволоку, содержащую, мас.%: 0,25-0,45 C, 2,0-2,7 Cr, 0,5-1,2 Mn, 0,15-1,2 Si, 7-11 W, 0,15-0,55 V, Fe и газо- и шлакообразующие компоненты - остальное. Технический результат изобретения состоит в повышении износостойкости и срока службы чугунных прокатных валков. 2 н.п. ф-лы.

Способ получения износостойкой рабочей поверхности деталей почвообрабатывающих машин // 2555268

Изобретение может быть использовано для нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин, имеющую форму косого клина с использованием сварки плавлением. Износостойкий присадочный материал наносят на упомянутую поверхность в виде параллельных друг другу полос с толщиной наплавленного слоя 2-4 мм под прямым углом к направлению перемещения рабочей поверхности детали на расстоянии друг от друга не более 15-кратной толщины слоя. Полосы наносят на верхнюю и нижнюю наклонные грани в области сжимающих напряжений рабочей поверхности детали со сдвигом друг от друга на одинаковое расстояние в направлении перемещения детали. Ширину наплавленных полос на рабочей поверхности деталей устанавливают не более двойной толщины наплавленного слоя. Изобретение позволяет уменьшить скорость изнашивания рабочей поверхности деталей путем деформирования и снижения плотности приповерхностного активного слоя почвы в зоне наибольшей интенсивности трения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ плазменной наплавки порошков системы fe-cr-v-mo-c // 2557180

Изобретение относится к наплавке, а именно к плазменной порошковой наплавке плоских и цилиндрических поверхностей, и может быть использовано как при изготовлении новых, так и при восстановлении поверхностей изношенных деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного и газоабразивного износа в сочетании с ударными нагрузками. В способе осуществляют уменьшение размеров частиц карбида ванадия и их равномерное распределение по объему аустенитно-мартенситной матрицы упрочненного слоя на основе системы Fe-Cr-V-Mo-C без пор, несплавлений и трещин. Изобретение позволяет значительно уменьшить износ покрытий. 1 табл., 2 ил.

Устройство для подачи шихты в зону приварки или наплавки присадочного материала // 2557384

Изобретение относится к сварочному оборудованию, в частности к устройству для подачи шихты в зону наплавки присадочного материала, и может найти применение при восстановлении и упрочнении поверхности деталей. Устройство содержит корпус с загрузочным окном, подающим каналом и насадкой, питающий шнек с приводом и бункер. Бункер присоединен к загрузочному окну корпуса и оснащен регулятором проходного сечения загрузочного окна. Регулятор выполнен в виде лотка, закрепленного в бункере с возможностью перемещения вдоль загрузочного окна. Подающий канал выполнен с постоянным диаметром по всей длине канала. Шнек установлен в подающем канале с зазором 1-2,5 мм относительно стенки канала. При этом шнек выполнен с переменным шагом с уменьшением шага в направлении подачи шихты. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.