Способ электрошлаковой наплавки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 11775943

00I03 Ci8BTCKNX

Социал:-готических

Республик (б1) Дополнительное к авт. синд-ву (22) Заявлено 04.04.79 (21) 2746244/25-27 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень № 39 (45) Дата опубликования описания 23.10.82 (51) М. Кл.

В 23К 25 00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.793..037(088.8) (72) Авторы изобретения

А. Я. Шварцер, В. П. Стойко, В. П. Пономаренко, В. С. Ивашкевич и К. Ф. Колтаков

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ 11АПЛАВКИ

Изобретение относится к области восстановления и упрочнения быстроизнашивающихся изделий, например черпаков драг, за счет нанесения электрошлаковой наплавкой значительной массы металла.

Рост добычи драгоценных металлов и других ценных полезных ископаемых во многом обеспечивается развитием и интенсификацией дра>кного способа добычи.

Рабочий орган драги — черпачная цепь, взаимодействуя с грунтом забоя, испытывает значительные абразивные и ударные нагрузки. Режущие кромки черпаков быстро изнашиваются. Черпак емкостью 380 л и весом 1850 кг за год эксплуатации теряет 80 — 120 кг металла, затем его отправляют в металлолом.

Производительность драги, оснащенной изношенными черпаками, снижается -на

30о о. Задача реставрации изношенных черпаков и продления их срока службы является актуальной.

Известен способ печной отливки козырька в земляную форму с последующей ручной сваркой отливки с изношенным черпаком (1). Этот способ имеет ограниченные возможности по применяемым материалам и низкую производительность при сварочных работах. Реставрация одного черпака емкостью б00 л длится 12 смен, Повышение производительности затруднено также пзза плохой сварпваемости стали 110Г13А, нз которой изготавливают черпаки н козырьки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является способ электрошлаковой наплавки, при котором изношенную гасть изделия предварительно отлива10 ют из металла расплавляемых подвижных электродов в формирующем кристаллизаторе, который подключают к одному из полюсов источника питания, а затем отлитую изношенную часть приваривают к неизно1б шепной части изделия (2).

Опробованпе известного способа для электрошлаковой наплавки черпака драги выявило следующие недостатки известного способа.

20 В связи с тем, что рабочая кромка черпака, подлежащая реставрации, имеет значительную протяженность (до 1700 мм), в качестве электродного материала применилп группу подвижных электродов в коли2б честве 12 штук, установленных с определенным шагом. Большое количество электродов способствует неравномерному распределению тока, что сказывается на интенсивности плавления электродов, приводит к зп неравномерному распределению тепла и, 775943 нак следствие, к нсудов ielllopiпсльному формнроьанню поверхности отливки (особенно краевых участков), а в целом — к низкому качеству наплавленного металла.

Группа подвижных электродов получилась громоздкой — ес Вес вместе с токоприемником превысил 250 кгс.

Известная технология элсктрошлаковой нdплаВки llpеду сматриВаст Tiiк:кс 110, ачу, подогрев и оплавленис заготовки из,-,слия, по затруднено применительно к таким массивным изделиям, как черпаки;граг.

Целью настоящсго изобретения является повышение качества наплавкп путем выравнивания тепловых условий и coicpaIIIcния количества подвижных электродов.

Поставленная цель достигается тем, что перед отливкой изношенной части изделия к свариваемой кромке неизноше!шой части изделия по ее периметру, в промежутках между плавящимися подвижными электродами, приваривают прихватками пластины, которые затем расплавляют в apl!era;Iлизаторе одновремсш!о с подвижнымп электродами, при !ем при расплавлспии пластин нх подклю iaioT вместе с подвижными электродами и изделием к одному полюсу исто 1ника питаг!г!11, а кр !сталлнзатор — к другому, а после расплавления пластин и оп;!авления свариваемой кромки изделия к од,ому полюсу источника niiraiinsi подключают изделие и кристаллнзатор, а к другому полюсу подключают подвижные электроды.

Количество подвижных электродов сокращается применением неподвижных пластин, укрепленных на кромке заготовки, которые наряду с подвижными электродами у:Iacrвуют в формировании изношенной части изделия. Такое сочетание элскгродов и пластин способствует также стабилизации тепловых условий при электрошлаковой наплавкс за счет равномерного и одновременного расплавления электродного материала.

На фиг. 1 представлена схема электрошлаковой наплавки участка рабочей кромки черпака драги по предложенному способу; на фиг. 2 показан участок готового изделия; на фиг. 3, 4, 5 — стадии процесса наплавки.

Подготовка изделия 1 под нanлавку включает в себя кислородную зачистку кромки и вырезку" специальных отверстий для подачи подви>кн!.!х электродов 2 большого сечения (фиг. 1). Затем к подготовленной кромке в промежутках между отверстиями крепят прихватками пластины

3, после чего кромку черпака с приваренными к ней пластинами устанавливают внутри изолированно"o кристаллизатора 4, а подвижные электроды 2 закрепляют в суппорте наплавочного аппарата и погружают в отверстия в кромке черпака, как показано на фиг. 3.

Процесс реставрации черпака осуществляется следующим образом.

»

"о

"З

3О

40 ,1

СнаЧал 1 прОВОд11 3;ICKrpOLIIJIaKOBs 10 ОТ.!!1!Вку 5 козырька черпака, т. с. отливают

cI î изношенную часть, причем, отливка

LpOp sIIIpyeTCSI Как За СЧЕТ pаеплав. IЕНИя Подвижных электродов 2, Tal; и за счет расп IaB Icli1IsI псподвпжнь1х пластин 3, что cBsIзано с подьемом уровня шлака. Такая комбш!ация электродов позволила сократить количссгво подвижных электродов до G.

В период отливки козырька черпака на по.!Вижныс электроды и изделие подают

Одl11! акОВОС по фазе или ИО Inp!Ioc I 11 lia npsl cnIIe (or o,1noro !и!люса источника питания), а !1 1 криста lл!!затор — прогппоположное.

Следующая стадия ироцссса на-шнается когда поднимающаяся шлаковая Ванна достато п1о прогреет и оплавнт кромку черпака (фиг. 4) . При этом заканчивается отливка козырька, и жидкая металлическая ванна приближается к кромке черпака.

Б этот момент производят переключение напряжения по фазе, приче;i одинаковое по фазе напряжение от одного полюса источника питания подают на издег!Ие и кристаллизатор,;ipor»uonoложнос — на подьижные электроды. 1lpopoëæàòü процесс, не nåðåклю !ая напряжения, нельзя, так как это приведет сначала к расстройству элсктрошлакового процесса, а затем н к короткому за яыкашпо цепи.

Заключительная стадия процесса — — приварка отлитого козырька к черпаку (фиг. 5). При этом расходуются подвижныс электроды. Надежное сплавление обеспечено большим запасом тепла, накопленным >к!1дкнм металл:, и оплавлением кромки черпака.

Использование прс,lclaãàcìoão способа электрошлаковой наплавки обеспечивает по сравнению с существуюгцимн следующие преимущества: выравниваются тепловые условия при отливкс изношенной части изделия, улучшается формирование и в общем качество наплавленного металла; сокращается количество и вес подвижных электродов, что упрощает подготовительные технологические операции; исключается необходимость в предварительной печной отливке изношенной части с последующей ручной приваркой ее к изделию; расширяется возможность легирования наплавленного металла, что позволяет значительно увеличить срок службы изношенных изделий.

Годовой экономический эффект от внедрения предложенного способа электрошлаковой наплавки черпаков емкостью 380 л в объединении «.!1 ензолото» составит

250600 руб.

Пример. По заявленному способу электрошлаковой наплавки был наплавлен образец черпака емкость!о 380 л.

775943

Размеры образца, являющегося заготов кой под наплавку, составляли 60ХЗОО)(Х1200 мм. К кромке образца, имеющей длину 1200 мм, прикрепили пластины прямоугольного сечения размером 40)<,150Х

Х300 мм в количестве трех штук (неподвижные электроды) . Расстояние между пластинами — 70 мм.

Подвижными электродами служили ци-. линдрические стержни B 50 мм, закрепленные в суппорте установки А-550.

Все электроды и заготовка изготовлены из высокомарганцовистой стали 110Г 13Л.

Конструкцию из заготовки неподвижных и подвижных электродов поместили в водоохлаждаемый кристаллизатор, изолированный от заготовки. Напряжение междугруппой электродов и кристаллизатором составило 42 В. После начала процесса установился следующий режим плавления подвижных и неподвижных электродов: напряжение — 35 В, ток на подвижных электродах — 6000 А, ток на неподвижных пластинах — 5000 А.

По окончании расплавления неподвижных электродов — пластин и оплавления заготовки произвели переключение напряжения: заготовку подсоединили к кристаллизатору и напря кение между заготовкой и кристаллизатором с одной стороны и подвижными электродами с другой стороны составило 35 В, в режиме плавления, при этом ток на подвижных электродах составил 7000 А.

Биметаллический образец, извлеченный из кристаллизатора, отличается высоким качеством формирования поверхности наплавленного металла и надежным соединением его с заготовкой.

Выводы о полезности объекта.

Предложенный . способ электрошлаковой наплавкн обеспечивает получение наплав5

Зо ленного металаа высокого качества и может быть использован для наплавки изношенных деталей, например черпаков драг

Формула изобретения

Способ электрошлаковой наплавки, при котором изношенную часть изделия предварительно отливают из металла расплавляемых подвижных электродов в формирующем кристаллизаторе, который подключают к одному из полюсов источника питания, а затем отлитую изношенную часть приваривают к неизношенной части изделия, отл и ч а ющи и ся тем, что, с целью повышения качества наплавки путем выравнивания тепловложения и сокращения количества подвижных электродов, перед отливкой изношенной части изделия к свариваемой кромке неизношенной части изделия по ее периметру, в промежутках между плавящимися подвижными электродами, приваривают прихватами пластины, которые затем расплавляют в кристаллизаторе одновременно с подвижными электродами, причем при расплавлении пластин их подключают вместе с подвижными электродами и изделием к одному полюсу источника питания, а кристаллизатор к другому, а после расплавления пластин и оплавления свариваемой кромки изделия к одному полюсу источника питания подключают изделие и кристаллизатор, а к другому полюсу подключают подвижные электроды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хисматулин Е. P., Лушней М. К., Герасимов E. А. Наплавка и сварка деталей из стали Г15Л, «Сварочное производство», 1965, Хо 11, с, 18 — 20.

2. Авторское свидетельство СССР

_#_ 210284 EJI В 2ЗК 25/00 31 10 66

775943

Л

Ф»:, 6с.4

Составитель Н. Рощупкии

Редактор Е. Зубиетова Текрсд О. Павлова Корректор 3. Тарасова

Заказ 1674/18 Изд. № 237 Тираж 1151 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2