СПОСОБ РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B23P6/00 

Изобретение относится к области ремонта сваркой и может быть использовано при восстановлении деталей, преимущественно работающих в условиях циклического термомеханического нагружения роликов машины непрерывного литья заготовок, рабочих валков станов горячей прокатки и других.

Известен способ ремонта деталей, преимущественно прокатных валков, включающий удаление дефектов, наплавку износостойкого слоя с последующей термической и механической обработками (Выдрин В.Н. м др. Стойкость прокатных валков. Челябинское кн. изд-во, 1964, c. 53). Основным недостатком известного способа является низкая стойкость отремонтированного валка вследствие того, что направленные слои выполнены по всей высоте одним и тем же материалом (ПП-3Х2В8, ПП-15Х4ВЗФ и др.).

Наиболее близким по своей технической сущности к описываемому является способ ремонта, включающий удаление дефектов, электродуговую наплавку бандажа с применением легирующего флюса ЖСН-5 и низколегированных сварочных проволок Св-08А, Св-08ГА, Нп-30ХГСА с последующей термической и механической обработками бочки валка. Причем подслой выполнен из Св-08А под плавленным флюсом АН-348А, а последующие слои по высоте бандажа выполнены низколегированными проволоками под легирующим флюсом ЖСН-5 (Лещинский Л.К. и др. Повышение работоспособности крупных прокатных валков. //Металлургическая и горнорудная промышленность, 1979, N 3. С. 15 16). Общими признаками прототипа и заявленного способа является то, что в обоих случаях бандаж выполнен двухслойным и внутренний слой наплавлен проволокой с низким содержанием углерода. Недостатком известного технического решения является низкая стойкость отремонтированных деталей, работающих в условиях циклического термомеханического нагружения, т.к. не определены режимы плавки подслоя по отношению к режимам износостойкого слоя и не определена толщина подслоя.

Цель изобретения увеличение стойкости отремонтированной детали и повышение качества наплавки путем устранения трещин во внутреннем слое.

Поставленная цель достигается тем, что наплавку осуществляют из двух слоев внутренним с содержанием углерода не более 0,20% и наружным износостойким, причем сварочный ток при наложении внутреннего слоя принимают равным 1,1 1,4 от силы тока при наплавке износостойкого слоя, при этом толщину внутреннего слоя выбирают равной 0,01 0,3 от толщины наружного износостойкого слоя.

Многие детали металлургического оборудования работают в условиях циклического термомеханического нагружения, например, рабочие валки станов горячей прокатки, тянущие и формирующие ролики моталок, транспортирующие ролики рольгангов, ролики машин непрерывного литья заготовок и другие. Основными причинами выхода из строя вышеуказанных деталей является образование на их поверхности трещин термической усталости (разгарных трещин), которые проникают, как правило, на глубину действия максимального градиента температур. При восстановлении таких деталей (перед наплавкой) стараются полностью удалить образовавшиеся трещины, однако, точно определить отсутствие остатков трещин, практически невозможно. При последующей наплавке трещины полностью не переплавляются и являются очагами для зарождения трещин при эксплуатации детали, что значительно снижает ее стойкость. В предлагаемом способе подслой накладывают на повышенных значениях тока равных 1,1 1,4 от силы тока при наплавке износостойкого слоя. При меньших значениях силы тока остаточные дефекты полностью не переплавляются, а при более высоких значениях силы тока создается неблагоприятная форма шва, которая приводит к образованию горячих сварочных трещин. Из тех же позиций выбрано ограничение содержания наплавочного материала по углероду. Установлено, что при наплавке подслоя материалом с содержанием углерода более 0,20% резко увеличивается количество горячих сварочных трещин в наплавленном металле. При наплавке подслоя с использованием сварочного тока в указанном диапазоне происходит более глубокое переплавление основного металла и, следовательно, более полное переплавление оставшихся дефектов. Выбранный диапазон толщины подслоя равный 0,01 0,3 то толщины износостойкого слоя, позволяет значительно повысить качество наплавки за счет того, что этот слой имеет низкое содержание углерода, следовательно, этот металл обладает повышенной пластичностью. Следовательно, если при наплавке в теле детали осталась непереплавленная трещина или иной дефект, то они не проникают в наружный износостойкий слой, а вязнут в подслое. Также при образовании на поверхности детали трещины, она, проникнув через твердый износостойкий слой, также вязнет в мягком подслое и не проникает вглубь детали. При толщине подслоя менее, чем 0,01 от толщины наплавленного износостойкого слоя слабо оказывается его демпфирующая роль и трещина легко через него проникает. При толщине более 0,3 от толщины износостойкого слоя уменьшается общая толщина износостойкости наплавки, что приводит к уменьшению ресурса работы детали. При наплавке износостойкого слоя сварочный ток имеет номинальное значение т.е. обычное, которое рекомендуется для данного диаметра проволоки, марки флюса и т. д. Кроме того, пониженное значение сварочного тока по сравнению с наплавкой подслоя позволяет снизить долю участия металла подслоя в формировании металла износостойкого слоя, что повышает твердость наплавленного металла.

Пример реализации описываемого способа. Подвергают ремонту ролик машины непрерывного литья заготовок, выполненный из стали 25Х1МФ, вышедшей из строя вследствие образования трещин разгара. Поверхность ролика подвергают токарной обработке до полного устранения трещин (наличие трещин определяют визуально). Ролик устанавливают на наплавочную установку и накладывают подслой проволокой Св-08Г2С под флюсом АН-348А. Сварочный ток устанавливают равным 440 А, напряжение на дуге 32 В. Толщина наплавки первого слоя составляет 2 мм на сторону. Износостойкие слои накладывают порошковой проволокой типа ПП-25Х5ФМС диаметром 3,6 мм. Сварочный ток устанавливают равным 350 А. Толщину износостойкого слоя наплавляют равной 7,5 мм на сторону. Таким образом, сварочный ток при наложении подслоя составляет 1,26 от сварочного тока при наложении износостойкого слоя, а толщина подслоя составляет 0,26 от толщины износостойкого слоя.

Преимущества описываемого способа состоят в том, что при этом способе наиболее полно переплавляются дефекты, остающиеся незамеченными при подготовке детали под наплавку. Наложение подслоя с регламентированной толщиной и на повышенном значении сварочного тока позволяет тормозить развитие трещин как с поверхности детали, так и из глубинных слоев. В целом уменьшается количество дефектов в наплавленном металле, повышается качество наплавки и стойкость детали в целом.

Использование: технология ремонта деталей наплавкой, может быть использована при восстановлении деталей, преимущественно работающих в условиях циклического термомеханического нагружения - роликов машин непрерывного литья заготовок, рабочих валков станов горячей прокатки и др. Сущность изобретения: при ремонте дефекты удаляют механическим путем, затем осуществляют многослойную наплавку и последующую механическую обработку. Наплавку осуществляют в два слоя - внутренним с содержанием углерода не более 0,20%, и наружным - износостойким. Сварочный ток при наплавке внутреннего слоя принимают равным 1,1 - 1,4 от силы сварочного тока при наплавке износостойкого слоя. Толщину внутреннего слоя выбирают равной 0,01 - 0,3 толщины износостойкого слоя. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ ремонта деталей, включающий механическое удаление дефектов, многослойную наплавку и последующую механическую обработку, отличающийся тем, что наплавку осуществляют в два слоя внутреннего с содержанием углерода не более 0,20% и наружного износостойкого, причем сварочный ток при наложении внутреннего слоя принимают равным 1,1 1,4 от силы сварочного тока при наплавке износостойкого слоя. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину внутреннего слоя выбирают равной 0,01 0,3 толщины наружного износостойкого слоя.