Способ наплавки деталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсния

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

И1) М. К. (22) Заявлено 17.09. 80(21) 2983062/22-02 с присоединением заявки Йо

В 22 D 19/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень Мо 24

{ЩУДК 621.74.046 (088. 8) Дата опубликования описания 30.06.82

В.Г. Горенко, В.Л. Конопацкий, П.В. Русанов, В.С. Мельник и В.С. Олейников

1 (72) Авторы изобретения

Институт проблем литья АН Украинской CCP (73) Заявитель (54 ) СПОСОБ НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕИ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к вопросу изготовления биметаллических деталей и восстановления изношенных поверхностей деталей методом заливки жидким металлом., Известен способ наплавки и восстановления изношенных поверхностей деталей, заключающийся в нагреве заготовки или изношенной поверхности до определенной температуры и заливке. на наплавляемый участок жидкого металла (1 ) .

Известен также способ наплавки деталей, включающий очистку наплавляеьых поверхностей от окислов, нанесение флюса, предварительный нагрев наплавляемой эоны и подачу сплава к иэделию, которую осуществляют под действием газового противодавления (2).

Наиболее бли эким по технической сущности к предлагаемому является способ наплавки деталей, включающий нанесение на ненаплавляемые поверхности детали слоя покрытия из теплоизоляционного материала, нагрев ее и заливку жидкого металла в зазор между изношенной поверхностью и стержнем 30 или литейной формой и последующее охлаждение (3) .

Способ не позволяет производить качественную наплавку деталей.

Цель изобретения - улучшение качества соединения заливаемого металла с основной деталью, увеличение производительности труда и повышение износостойкости наплавляемой зоны.

Поставленная цель достигается тем, что в способе наплавки деталей, включающем нанесение на ненаплавляемые поверхности детали слоя покрытия иэ теплоизоляционного материала, нагрев ее и заливку жидкого металла в зазор между изношенной поверхностью и стержнем или литейной формой и последующее охлаждение, теплоизоляционный материал для нанесения слоя покрытия на ненаплавляеьые поверхности детали используют с т.пл. 1250-1300 К, заливку жидкого металла ведут с удельной скоростью 0,2-1,8 кг/с, а охлаждение наплавленных участков осуществляют с удельным теплоотводом 21,683,4 кДж/м .с.

Необходимость покрытия нагреваеных ненапыляеьых поверхностей детали слоем теплоиэоляционного покрытия обусловлен тем, что в процессе нагрева

939168 наплавляемых поверхностей до 12001250 К наблюдается интенсивная, потеря тепла излучением с нагретой поверхности. Поэ тому использование теплоизоляционных покрытйй для уменьшения потерь тепла излучением с нагреваемых,g но ненаплавляемых поверхностей позволяет значительно уменьшить время нагрева до оптимальных температур и увеличить производительность процесса наплавки. Кроме того, использование теплоизоляционных покрытий с т.пл. выше 1250 К, т.е. выше чем температура предварительного нагрева детали, предотвращает его налипание на нагреваемую поверхность и обеспечивает

его хорошее удаление с поверхности готовой детали. Наличие такого покрытия предотвращает сварку заливаемого металла с поверхностью, кото,рая не подлежит наплавке.

Регламентация скорости заливки и 20 количества заливаемого в процессе наплавки металла обусловлена тем, что в процессе заливки необходимо производить очистку наплавляемой поверхности, а для этого необходимы опреде- 25 ленные гидродинамические параметры протекающего металла.

Если удельная скорость заливки меньше 0,2 кг/с, то скорость протекания металла оказывается малой и он 30 плохо очищает наплавляемую поверхность. Если проводят заливку с удельной скоростью больше 1,8 кг/с, то поток металла получает повышенную турбулентность и это приводит к запу-35 тыванию в наплавляемом слое шлаковых включений.

Использование для заливки металла по массе, йревышающей массу наплавляемого металла в 1,4-2,2 раза, позво- 40 ляет повысить температуру на поверхности наплавки до оптимальной,за счет удлинения времени соприкосновения протекающего металла с наплавляемой поверхностью и разрушить и смыть в процессе промывки движущимся металлом с этих поверхностей окисные пленки. Если для заливки используется металл в количествах по массе меньше необходимого для наплавки в 1,4 раза, то его оказывается мало для полного удаления окисной пленки с наплавляемой поверхности и не всегда зона контакта достигает температур, обеспечивающих хорошую связь залитого металла с наплавляемой поверхностью. 55

При увеличении расхода металла больше необходимого для наплавки в 2,6 раза и больше дальнейшего улучшения свойств переходной зоны не наблюдается и это приводит только к повышению 60 расхода жидкого металла.

Большое влияние на формирование первичной и конечной микроструктуры и величину износостойкости наплавленного металла оказывает скорость охлаждения сразу после окончания заливки и в процессе всего охлаждения.

Если скорость теплоотвода меньше

21,6 кДж/м с, то образуется крупнозернистая первичная микроструктура и это приводит к повышенному износу в процессе эксплуатации деталей. При повышении скорости охлаждения больше

83,4 кДж/м с первичная и конечная микроструктура металла получается: очень мелкозернистой и хрупкой. И повышенная хрупкость приводит к уменьшению износостойкости наплавленного слоя.

Пример. Восстанавливают звенья гусеницы трактора Т-330 и траки шагающего экскаватора 3К1-8.

Звенья гусениц тракторов Т-330 изготовлены из стали марки Ст45 и имеют следующие размеры, мм: длина 315, высота 120 и ширина 40.

Износ восстанавливаемых по высоте составляет 11-27,5 мм, ВО всеХ слУчаях наплавляемые поверхности предварительно зачищают.

Предварительный нагрев деталей находится в пределах 1150-1300 К.

При восстановлении в качестве наплавляемого сплава используют сталь марки Ст 45 БН и изностостойкий чугун со следующим химическим составом, мас.Ъ: углерод 3,23-3,29;марганец

0,87-0,94;кремний 1,52-1,56;медь 0,180,25;хром 0,28-0,34;фосфор 0,08-0,09; сера 0 04-0,05.

Установлено, что при использовании известного способа в зависимости от степени износа время наплавки звена составляет 5,3-6,75 мин. Ввиду охлаждения наплавленного металла со скоростью 19,2-21,5 кДж/м -с первичная и конечная микроструктура металла получается крупнозернистой, что значительно ухудшает его износостойкость.

При наплавке звеньев согласно предлагаемого. способа время наплавки составляет 3,35-4,65 мин. В экспериментах удельная скорость заливки изменяется в пределах 0,185-1,85 кг/с, а количество заливаемого металла находится в пределах 1,15-2,65% от веса наплавляемого металла. Для формирования контура детали используют металлическую форму с нанесением не ее рабочую поверхность теплоизоляционного покрытия толщиной от 0,1 до

0,65 мм, что обеспечивает охлаждение наплавленной зоны с удельным теплоотводом 83,4-21,6 кДж/ м с.

Перед нагревом под наплавку ненаплавляемые боковые поверхности звена покрывают теплоизоляционным покрытием следующего состава, мас.%: вспученный перлит марки ПВП 12,6-13,2; огнеупорная глина 11,4-11,8; скрытокристаллический графит 1,5-2,0; поливинилацетатного клея 1,2-1,4; вода

939168 остальное. Толщина теплоизоляционного покрытия составляет 0,25-0,45 мм.

Определено, что наличие слоя теплоизоляционного покрытия позволяет сократить время нагрева на 8-21%.

Кроме того, ввиду уменьшения потерь тепла в процессе переноса детали из индуктора в кокиль, предварительный нагрев детали моает осуществляться до температур на 30-40 К нике, чем в случае, когда покрытия не применяются.

Все это позволяет уменьшить время нагрева наплавляемах поверхностей на 19,5-28,0Ф и значительно повысить производительность способа наплавкн.

Результаты приведены в таблице.

1 eg O

6 0! О О

939168

4Ч

Ъ л

CO Ifl

° 4 чф

Ь \

° «4 Л4. о

4»Ъ Ф

° ъ

Л ° а а

tA М с ъ

Л4 Л

IA tO

° с

Л4 Л м

° 4 л а л

1 ь л л

tfl

С0

I О

C»i

О

О IA л

I I а а

Ф Ф о а

IA Ф

I I о о л о а о

I I а о

C»t Ф о а

Ю м

tA

4 « с

»О

° 4

4Ч

Ю л

:о

Ю

I е

4Ч а о

Ф 4

I I а о а а 4Ч

CO

Ь Чф м 1

LA е о

1 Ь с Ъ Ф

iO IA о м ъ

1 з

tA м сО ъ ° м м

Ф

М м

I а

ИЪ

Ь м

Ю с Ф

1 а

»0

Ю Ф

LA 4

° 4» с с е

° Ф I

1 а

М сО

Ь Ь сф м

IA

m 4Ч с Ф Ф

1 1

4Ч О м с Ф ь

Lf1

° 44 ь м

1 1

° Ф I

1

I.

1

»4» 00 а с с

4Ч л Э»4»

h м

С0

I

I

I !

1

I л

C cI .а

iO (Ч

Ю

С0

IA

4Ъ» л с о

Ф м

М»ф LA

Ф 4Ч 441 LO с С в а л л л

Ф л

Ъ ь

CFi л

° Ь о

4Ч

С0

Ifl ф «

Ifl

1 о

Ю

МЪ

4!» Ф

1 о Ф

LA

О

Ю а! 1

Ю ю

I I

1 е !

° « ° В Ю

Ю « Ю

1 I I. 4»3 1 4»» М

3 t é"é5ì

К

" I eLSX

1 olgegg

) ikKW/(L

М I »С

1 НЙ а

О 4 Э а с ь

М 4Ч 4Ч о

4Ч

tfl

Ъ

»Ч

Ifl

Ъ. (Ч!

I

I

1 а о о а о О а а

4Ч М Ф «ф «Ф М М (Ч

Ь В Ь Ъ ъ ъ ъ с о о о о о о о о а 1

° Ф 1 с

С»

Ir» Ю м м

L о о! .f

1

1

В О О О

Ю 4Ч Ь М л «»»Ч л л л» л

IA м л л о о а о о а ю м л »ч 4Ч

Л Л 4 Л о о а о л

° 4 л о о

4»» М л 4Ч

Л4 Л

t

83 (OI

Ц М оиру

Cbl омж ос 4

4»»

4 Pw

3 АЧ» !.! 3 и

i )3

1С: И

3 о о о

В

3 о

Ц!

I IIII

18!XI

1 LO I М III

1I I OOL0 1

tй! @5 1=

I I

Ц! Е О

1О! О

1 I»: e0

1eI ge

1 I I I I

I »»!4»!Ф Э

1OXIOZ

tO М C_#_i 44 LA ъ Ъ Ь Ъ С л л а с«» м м

4Ч 4Ч . ° 4 Ю Ф Ф

4Ч.

° 4 с л

IA

»О

Ъ

4Ч

939168

20

Формула изобретения

Составитель Т. Королева

Редактор Н. Ррншанова Техред С. Мигунова Корректор И. Муска

Тираж 852 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4548/21

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование предлагаемого способа наплавки позволяет сократить время иаплавки одного звена с 5,36,75 до 3,35-4,65 мин, уменьшить величину зерен наплавленного металла в 1,2-1,45 раза и повысить износостойкость сплава в 1,45-1,60 рава.

Предварительный расчет ожидаемого экономического эффекта показывает, что за счет упрощения технологического процесса наплавки, повнаения про- !О изводительности труда в 1,5 раза, уменьшения времени нагрева наплавляемих частей детали на 19,5-28,0%, уменьшения величины зерен в 1,2-1,45 раза и повышения иэносостойкОсти f5 наплавленного металла в 1,45-1,6 раза, экономический эффект составит на программу 100 тыс. звеньев более

380 тыс. руб.

Способ наплавки деталей, преимущественно звеньев и траков гусеничных машин, включающий нанесение на неиаплавляеьые поверхности детали слоя покрытия из теплоиэоляционного материала, нагрев ее и .заливку жидкого металла в зазор между изношенной поверхностью и стержнем или литейной формой и последующее охлаждение, о тл и ч а ю щ и il с я тем, что,с целью улучшения качества соединения заливаемого металла с деталью и повышения износостойкости наплавленной зоны, теплоизоляционный материал для нанесения слоя покрытия на ненаплавляемюе поверхности детали используют с т.пл. 1250»1300 К, заливку жидкого металла ведут с удельной скоростью

0,2-1,8 кг/с, а охлаждение наплавленных участков осуществляют с удельным теплоотводом 21 6-83,4 кЦж/м -с.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 298431, кл. В 22 D 19/00, 1969.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 517393, кл. В 22 D 19/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 621456, кл. В 22 D 19/10, 1976.