Состав проволоки для наплавки алюминиевых сплавов

 

1. СОСТАВ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ НАПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, пре-- имущественно порошковой, содержащий алюминий, кремний, медь, олово, магний, цирконий, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости наплавленного металла и улучшения сварочно-технологических свойств проволоки, состав11,85-20., 750,4-2,0 0,017-1,3содержит цирконий^ в виде фторцирконата калия7 медь^ кремний и олово - в виде лигатуры, а магний в виде алюминиево-магниевого порошка при следугачем соотношении компонентов, вес.%:Кремне-медно-оловянная лигатураАлюминиево-магни-евый порошокФторцирконат калияАлюминий в видеоболочки.Остальное2.Состав проволоки по п. 1,о т личающ и и с я тем, что лигатура медь-кремний-олово имеет следующий состав, вес.%;Кремний4-9Медь60-70Олово25-313.Состав проволоки по п. 1, отличающийся тем, что алю- S миниево-магниевый порошок имеет следую1чий состав, вес.%:Алюминий50-60Магний40-50^00 4;;»^004;^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (11) 3(51) В 23 К 35 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3. Состав проволоки по личаищийся тем, миниево-магниевый порошок следуищий .состав, вес.Ъ:

Алвминий

Магний п. 1, о тчто алюимеет

50-60

40-50

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2841777/25-27 (22 ) 23. 11. 79 (46) 30. 11. 83. Внж, Р 44

{72) В. Я. Зусин, В. И. Черноиванов, A. Н. Кабанец, А. В. Устинов, С ° Ф. Трух, В. A. Муратов и IO. И. Кириллов (71) (дановский металлургический институт (53) 621.791.04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 351920, кл. С 22 С 21/04, 23.10.69.

2 Авторское свидетельство СССР . у 560718, кл. В 29 К 35/22 °

3. Авторское свидетельство СССР

Р 228823, кл. В 23 К 35/30, 0S. 07. 67. (54)(57) 1. СОСТАВ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ

HAIIJIABKH АЛИМИНИЕВЫ)(СПЛАВОВ,пре= имущественно порошковой, содержащий алвминий, кремний, медь, олово, магний, цирконий, о т л и ч а вщ и и с я тем, что, с цельв повышения износостойкости наплавленного металла и улучшения сварочно-технологических свойств проволоки, слстав содержит цирконий в виде Фторцирконата калия, медь, кремний и олово— в виде лигатуры, а магний в виде алвминиево-магниевого порошка при следуищем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Кремне-меднооловянная лигатура 11,85-20,75

Алвминиево-магниевый порошок 0,4-2,0

Фторцирконат калия 0,017-1,3

Алвминий в виде оболочки .Остальное

2. Состав проволоки по п. 1, о т л и ч а в шийся тем, что лигатура медь-кремний-олово имеет следулций состав, вес.Ъ:

Кремний 4-9 .Медь 60-70

Олово 25-31

841184

20

Изобретение относится к сварке, в частности к материалам, применяемым при. наплавке алюминия и его сплавов с целью получения антифрикционного износостойкого слоя.

Известен сплав на основе алюми- 5 ния, содержащий медь, кремний, олово и магний при следующем соотношении компонентов, вес.):

Медь, 4,8-5 8

Кремний 1,2-2,0

Магний О 25 0 с45

О J1OBQ 2 7-3,5

Алюминий Остальное j1)

Известна шихта для наплавки алю- l5 миния и его сплавов, содержащая, вес.Ъ:

Олово З,6-З5,8

Медь 2,8-21,4

Хлористый калий 20,6-44,9

Хлористый магний 8,1-17,8

Криолит i2,8-28,1

Окись кремния 1,3-2,8

Ни кель 0,3-0,4

Кремний 0,8-3, О

Титан О, 2-1, 0 (21.

Недостатком этих изобретений являются низкие сварочно-технологи- 30 ческие характеристики при наплавке в среде защитных газов и в других случаях при малом тепловложении в сварочную вайну, а также недостаточная износостойкость наплавленного слоя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав на основе алюминия, содержащий кремний, цирконий, железо, цинк, олово, медь при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Кремний 4,6-5,9

Магний 0,45-0,9

Цирконий 0,2-0,3

Железо не более О, 6 45

Цинк + олово не более 0,1

Медь не более 0,2

Алюминий Остальное 31 .

Недостатком данного состава являются нижние антифрикционные свойства наплавленного металла и недостаточные сварочно-технологические характеристики процесса наплавки плавящихся электродом.

Целью изобретения является повышение антифрикционных свойств наплавленного металла, его износостойкости и улуч| ние сварочно-технологических характеристик процесса наплавки.

Цель достигается тем, что в предлагаемом составе, содержащем цирконий, кремний, медь и олово, алюминий, магний, цирконий содержится в виде фторцирконата калия, медь, 65 кремний, олово - в виде. лигатуры, а магний в виде алюминиево-магниевого порошка при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Фторцирконат калия 0,017-1,3

Кремне-медно-оловянная лигатура 11,85-20,75

Алюминиево-магниевый порошок 0,4-2,0

Алюминий в виде оболочки

Остальное

При этом находятся в вес. Ъ:

Кремний

Медь

Олово кремний, медь и олово следующем соотношении, 4-9

60-70

25-31

Алюминиево-магниевый порошок представляет собой сплав следующего состава, вес.Ъ:

Алюминий 50-60

Магний 40-60

Цирконий вводится в состав шихты в виде химического соединения

К272F6 для обеспечения наиболее полного перехода его в металл наплавки по реакции,2Г6 + 4Al = 3 2 + 6KF + 4AlFg + илй

К27гГь + 2Мя 27 г 2KF + 2мр г +

Образующиеся в результате реакции фтористые соединения снижают поверхностное натяжение расплавленного металла и совместно с дополни тельно выделяющимся теплом способствуют мелкокапельному переносу электродного металла в сварочную ванну, что значительно повышает стабильность процесса наплавки, снижает разбрызгивание жидкого металла.

Цирконий в расплавленном металле создает искусственные центры кристаллизации, что обеспечивает химическую какрооднородность кристаллизующегоая сплава за счет мелкозернистой структуры, повышает его плотность. Более равномерное распределение твердых включений по объему антифрикционного сплава приводит к равномерному распредел нию нагрузки по площади контакта, что значительно повышает износостойкость сплава при. работе трения. Эффект присутствия циркония наблюдается, начиная с 0,017 вес.Ъ фторцирконата калия в электроде. С увеличением содержания K27,2Г6 в электроде растет содержание циркония в наплавленном металле, что приводит к повышению общей твердости сплава за счет образования химического соединения циркония с алюминием ZrnAlm.

При введении в электрод более

1,3 вес.Ъ :;г g1, твердость наплавлеиного слоя превышает 125 кг/мм2, 841184

Таблица 1

Ингредиенты

2 (оптимальн

0,6

Алиминиевомагниевый поро юк

1,4

0,4 2,0

5,7

64,8

29,5

49,5

50,5 что для антифрикционных сплавов на основе алюминия не желательно.

В связи с этим содержание KZЕуF6 в электроде более 1,3 вес.Ъ не раЦионально.

Введение кремния, меди и олова в состав электрода в ниде лигатуры (сплава) позволяет снизить активность элементов и повысить стабильность перехода их в наплавленный металл. При этом соотношении их в 30 лигатуре и количество лигатуры в электроде в сочетании с алюминиевой основой позволяют получить гетерогеннуи структуру наплавленного слоя— необходимое условие антифрикционнос- 35 ти сплава.

В качестве мягкой основы служит алюминий, упрочненный добавкой кремния. Минимальная необходимая прочность алюминиевой основы достигает- 2п ся при содержании лигатуры в электроде не менее 11,85 вес.Ъ и наличия кремния в ней начиная с 4 вес.Ъ.

Увеличение. количества кремния в лигатуре более 9 вес.Ъ и содержание 25 лигатуры в электроде более 20,75 вес.Ъ приводит к выделении кремния в сплаве в виде свободных кристаллов, твердость которых превосходит твердость контртела. Это приводит к преждевременному износу пары трения и выходу ее иэ строя. Поэтому содержание кремния в лигатуре не должно превышать

9 вес.Ъ при количестве лигатуры в электроде не более 20,75 вес.Ъ.

Твердыми, включениями в мягкой основе являются химические соединения .олова с медью и меди с алюминием

С 16," n<, Сu Sn, СиЛ1д °

Характерный признак гетерогенности структуры — наличие сплошной сетки включений в основе — появляется при содержании меди и олова в лигатуре не менее 60 вес.Ъ и 25 вес.Ъ соответственно и лигатуры в электро- 45 де не менее 11,85 вес.Ъ. Увеличение содержания меди в лигатуре более

70 вес.Ъ, олова более 31 вес.Ъ и лигатуры в электроде более 20,75 вес. Ъ приводит к значительному повышении твердости и охрупчивании наплавленного слоя, что является недопустимым для антифрикционных алюминиевых сплавов. В связи с этим количество меди и олова в лигатуре и лигатуры в .электроде не должно превышать

55 укаэанные пределы.

Наличие магния в орошковом электроде обуславливает образование в наплавленном слое химических соеди- 60 нений А1,",я y, Ms; Hi, Al

Положительный эффект от введения магния наблюдается при содержании алиминиево-магниевого порошка в . электроде не менее 0,4 вес.Ъ; Наличие более 2 вес.Ъ Al-M8 порошка в электроде не желательно, так как приводит к потере прочности наплавки при высоких температурах.

Введение магния в состав электрода в виде порошка сплава его с алюминием обусловлено высокой активностью магния к кислороду. В сплаве с алюминием активность магния снижается, что позволяет ° значительно повысить переход его из электрода в наплавленный слой.

Применение алиминиево-магниевого порошка, равно как кремне-меднооловянной лигатуры и фторцирконата калия, позволяет обеспечить промышленнуи надежность состава предлагаемого порошкового электрода.

С целью оценки антифрикционных свойств наллавленного металла были изготовлены электроды следующих составов (см. табл. 1).

Составы порошковых электродов

Содержание в электроде, вес.Ъ

Фторцирконат калия 0,017 1,3

Кремне-меднооловянная лигатура 11,85 20,75 15,7

Алюминиевая оболочка ОСталь- Осталь- Остальное ное ное

П р и м е ч а н и е: Кремне-меднооловянная лигатура имела следующий состав. вес.Ъ:

Кремний

Медь

Олово

Соотношение магния и алюминия в алиминиево-магниевом порошке, вес.Ъ:

Магний

Алюминий

Наплавка осуществлялась на алюминиевую пластину плавящимся электродом на режиме:

841184

Ид 18-20 В, 1 св = 200-210 A ток постоянный, полярность обратная в среде аргона. В качестве плавящегося электрода использовались испытуемые порошковые электроды.

Сварочно-технологические характеристики процесса наплавки, химический состав и свойства наплавленного металла приведены в табл.

2- 4.

Т а блица 2

Сварочно-технологические характеристики процесса наплавки

Стабильность 1 Трещины Плотность дугового 1 на поверх наплавки процесса ности наплавки

Состав Формирование наплавленноI го. металла

1 Удовлетвори- Стабилен Нет Удовлетворительное тельное

Одиночные Хорошая

Нет То же

2 То,же

3 Хорошее

То же

Таблица 3

Химический состав наплавленного металла

Содержание

1 меди вес.Ъ

Содержание кремния, вес.Ъ

Содержание олова вес.Ъ

Состав

0,61

0,1

0,10

6,22

Остальное

То же

0,46

1,18

0,48

4,13

10i 12

Ь,34

0,21

0,89

3 48

8,11

Таб лица 4

Свойства наплавленного металла

Состав: Предел прочности при

1 затвердевании,кг/ми

,Твердость ; КоэфФици- Износ со

1,,по Ириней,;ент трения смазкой, 1 кг/мм i без смазки мг/см км

L L, Относнтель ное удлине ние, Ъ

О., 15 О, 134

6,8

122

0,115

0,093

0,13

5,2

Я,О

0i10

50 Предлагаемый электрод может быть использован для получения наплавкой износостойкого антифрикционного слоя как в процессе ремонта, так и при изготовлении новых узлов тре55 ния.

Как видно из табл. 2-4 наилучшим комплексом свойств, как в процессе наплавки, так и по служебным характеристикам наплавленного металла, обладает электрод состава Р 3, при. нятый за оптимальный.

Составитель T. Арест

Редактс р С. Титова Техред A.Áàáêíåö. Корректор N. Шароши

Заказ,10747/4 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

19,2

1Я,О

23,1

Содержание магния, вес.Ъ

Г, Содержа- Содер ха., ние 1ние цирконня,.алюминия, вес.Ъ вес.Ъ