Порошковый электродный материал

 

О П И С А Н И Е 466959

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 26.07.74 (21) 2050625/25-27 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.75. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 29.07.75 (51) М. Кл. В 23k 35!02

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам иэобретений и открытий (53) УДК 621.791.92.042 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Белый, В. С. Гончаренко, А. П. )Кудра, С. И. Кантор, С. П. Колодий, А. И. Литвиненко, М. А. Пащенко, В. П. Сотченко, Е. И. Фрумин и Ю. А. Юзвенко

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона (71) Заявитель (54) ПОРОШКОВЫЙ ЗЛЕКТРОДНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям наплавочных и сварочных материалов для износостойкой наплавки.

До настоящего времени повышение износостойкости наплавленного слоя достигалось путем выбора оптимального состава наплавленного металла, и, соответственно, — состава электрода для наплавки.

Разработка порошковых электродных материалов дала возможность разработать трубчатый рэлит, который состоит из оболочки и сердечника, содержащего частицы дробленого рэлита.

Известно также, что при изготовлении электродного материала шихту, заключенную в металлическую оболочку, предварительно сплавляют и гранулируют в виде компактных зерен сферической формы из твердого сплава.

И в том и в другом случае сферические частицы не позволяют произвести плотную упаковку внутри оболочки. Электродный материал характеризуется плохим заполнением.

Это, в свою очередь, приводит к тому, что при наплавке не удается получить слой, равномерно упрочненный армирующими зернами: на отдельных участках концентрация частиц недопустимо низкая, Плохое заполнение ухудшает наплавочно-технологические свойства электродного материала — увеличивается разбрызгивание и пористость.

С целью повышения износостойкости наплавленного металла и коэффициента заполнения в предложенном электродном материале зерна сферической формы представляют собой смесь крупных и мелких частиц, которые уложены в оболочке в количестве, определяемом следующим весовым соотношением:

Пк.ч 77 — 90%

DM.ч 10 — 23% где D„, — диаметр крупных частиц;

D„„— диаметр мелких частиц;

15 D„, — составляет 1,3 — 5,5 DM..

Для получения особо высокой износостойкости зерна сферической формы могут быть выполнены из рэлита, а также из карбидов и боридов переходных материалов.

20 Сферические зерна могут быть покрыты защитным покрытием, что уменьшает растворение их при формировании наплавленного металла.

Диаметр сферических зерен не превышает

25 30% от внутреннего диаметра оболочки.

Плотная упаковка достигается использованием частиц разного диаметра, так что доля более мелких частиц, расположенных в промежутках между крупными, не превышает

466959

ЗОО/о. Оболочка в предложенном порошковом электродном материале может быть выполнена стальной.

На чертеже приведена конструкция трубчатого электрода на основе предложенного материала.

Внутренний диаметр электродного материала составляет 6 мм, а заполнение объема внутри 85 /р.

Задача об упаковке решалась с помощью методов прикладной топологии. Изготовление материала производилось на вибростенде. Электродным материалом была произведена наплавка калибрирующего конуса шарошек буровых долот. Микроструктура наплавленного слоя показывает, что он обладает высокой плотностью упаковки армирующих зерен, слой равномерно упрочен, отсутствуют места с низкой концентрацией частиц.

Высокая плотность упаковки сферических частиц резко повысила наплавочно-технологические свойства электродного материала; отсутствует разбрызгивание; стабилизировался процесс наплавки, нет пор.

Предложенная конструкция электродного материала для наплавки композиционных сплавов позволила осуществить качественный скачок в повышении износостойкости. Сплав на основе сферических частиц обладает в 5—

7 раз более высокой стойкостью в условиях интенсивного абразивного износа по сравнению со сплавом на основе дробленого рэлита.

Несмотря на некоторое увеличение стоимости предложенной конструкции порошкового электродного материала по сравнению с применяющейся, экономическая эффективность от внедрения предлагаемого изобретения весьма высока. Она складывается из: — экономии за счет повышения технологичности наплавки; — повышения технологичности изготовления электродов за счет большей сыпучести сферических частиц; — уменьшения объема механической обработки (шлифовки) наплавленного металла за счет снижения величины припуска; припуск снижается вследствие более качественной наплавки.

Основная доля экономического эффекта получается за счет качественного повышения износостойкости наплавленного металла. Характер износа композиционного сплава, наплавленного электродным материалом предлагаемой конструкции, принципиально отли5 чается от износа композиционных сплавов, содержащих зерна неправильной формы.

Сферические армирующие частицы изнашиваются более равномерно (в них нет острых граней, которые могут выламываться и вы10 крашиваться), а задир сплава со сферическими частицами происходит при больших удельных давлениях. Это позволяет, например, повысить нагрузку на долото и увеличить проходку.

Предмет изобретения

1. Порошковый электродный материал, преимущественно в виде штучных электродов

20 для износостойкой наплавки буровых долот композиционными сплавами, состоящий из металлической оболочки и шихты в виде компактных зерен сферической формы из твердого сплава, отл и чаю щийся тем, что, с

25 целью повышения износостойкости наплавленного металла и коэффициента заполнения, зерна сферической формы представляют собой смесь крупных и мелких частиц, которые уложены в оболочке в количестве, определяе30 мом следующим весовым соотношением:

Вк.ч 77 — 90 Ж

Рм.ч 10 — 23, р где D>. — диаметр крупных частиц;

35 0„„— диаметр мелких частиц, причем

D„.„составляет 1,3 — 5,5 D„,,„„.

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения особо высокой износостойкости, в качестве твердого сплава

40 берут литой рэлит.

3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения особо высокой износостойкости, в качестве твердого сплава берут карбиды и бориды переходных мате45 риалов.

4, Материал по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что, с целью уменьшения растворения сферических зерен из твердого сплава при формировании наплавленного слоя, они

50 покрыты защитным слоем, 466959

Составитель Т. Яровая

Техред Т. Курилко Корректор В. Брыксина

Редактор Н. Коган

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1705/9 Изд. Ко 1352 Тираж 1051 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, УК-35, Раушская наб., д. 4/5