СПОСОБ РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B23P6/00 B22D19/10 

Изобретение относится к ремонту сваркой и может быть использовано при ремонте роликов машин непрерывного литья заготовок, рабочих валков станов горячей прокатки и других деталей, работающих в условиях циклического термического нагружения.

Известен способ ремонта деталей металлургического оборудования, в частности прокатных валков, включающих удаление дефектов, выполнение кольцевой канавки по месту дефекта, подогрев до температуры 350-450^oC, наплавку в канавку износостойкого слоя с последующей термической и механической обработками бочки валка [1].

Недостатком известного способа является низкая стойкость отремонтированного валка, т.к. не определена оптимальная глубина токарной обработки и режимы наплавки первого слоя.

Наиболее близким к изобретению является способ ремонта деталей, преимущественно прокатных валков, включающий выполнение кольцевой канавки по месту дефекта с радиусом закругления у основания канавки R = 0,09h + 8,2 и углом наклона боковых стенок канавки к ее продольной оси 20-30^o, подогрев до 350-450^oC, наплавку в канавку износостойкого слоя с последующей термической и механической обработками бочки валка, причем глубину канавки H определяют по формуле H = 1,2h + 3,2 - 8,7•J_св•10^-3, где h - глубина выкрошки, мм; J_св - сварочный ток А [2].

Недостатком известного способа является низкая стойкость валка вследствие того, что первый и последующие слои наплавляют на одном и том же значении сварочного тока, вследствие чего некоторые неудаленные дефекты могут быть не переплавленными.

Цель изобретения - повышение стойкости отремонтированной детали за счет повышения качества наплавки, снижение материальных и энергетических затрат на восстановление, снижение времени наплавки за счет уменьшения толщины наплавленного слоя.

Многие детали металлургического оборудования - ролики машин непрерывного литья заготовок, рабочие валки станов горячей прокатки, ролики рольгангов и другие детали работают в условиях циклического термомеханического нагружения. Основными причинами выхода этих деталей из строя являются трещины разгара, которые зарождаются на поверхности детали и распространяются вглубь детали, как правило на глубину действия максимального градиента температуры. При восстановлении таких деталей наплавкой предварительной токарной обработкой полностью удаляют трещины разгара, причем полноту их удаления определяют, как правило, визуально. Последующую наплавку всех слоев производят на одном и том же режиме, что не всегда позволяет в первом слое переплавить оставшиеся дефекты на поверхности детали и которые не были замечены.

Поставленная цель изобретения достигается тем, что глубину токарной обработки определеляют равной 0,8-1,0 максимальной глубины трещин разгара, для чего самую широко раскрытую трещину (которая, как правило, является и самой глубокой) подвергают токарной обработке до полного ее исчезновения. Подогрев перед наплавкой (если он необходим) производят до температуры не выше 400^oC, т. к. при нагреве выше 400^oC деталь подергается значительному термическому расширению и остатки неудаленных трещин начинают распространяться вглубь и при последующей наплавке они остаются в теле детали. Наплавку первого слоя производят на токе, 1,2-1,5 номинального тока, т.е. тока, на котором наплавляют все последующие слои. При полном удалении трещин разгара (при визуальном осмотре) применяют ток, равный 1,2 номинального. Этого значения тока достаточно для переплавления незамеченных остаточных дефектов в поверхностном слое детали. При удалении дефектного слоя на глубину, равную 0,8 аксимальной глубины трещин, применяют ток, равный 1,5 номинального. Увеличение значения тока в 1,5 раза позволяет переплавить все оставшиеся дефекты за счет повышения глубины проправления и дальнейшее повышение значения тока не является целесообразным. При направке первого слоя важное значение имеет величина перекрытия соседних швов. Установлено, что при увеличении перекрытия более 45 % значительно уменьшается глубина проплавления основного металла, а, следовательно, снижается количество переплавленных дефектов, что приводит к снижению стойкости детали.

Пример 1. Подвергают ремонту ролик машины непрерывного литья заготовок, выполненных из стали 25Х1МФ. Ролик устанавливают на токарный станок, определяют место, где трещины разгара имеют максимальное раскрытие, и подвергают токарной обработке это место до полного удаления трещин. На эту же глубину подвергают токарной обработке всю оставшуюся поверхность бочки ролика. Ролик устанавливают на наплавочную установку типа УМН-10, подогревают до 200^oC и наплавляют первый слой порошковой проволокой Пп-25Х5ФМС диаметром 3,6 мм под флюсом АН-348А на токе 420А, напряжение на дуге 32 В. Перекрытие соседних швов выдерживают равным 35 %.

Второй и последующие слои наплавляют на токе 350 А. Таким образом, значения тока первого слоя превышает значения тока последующих слоев в 1,2 раза. После наплавки ролика до необходимого диаметра его подвергают механической обработке: токарной обработке и шлифовке.

Пример 2. Подвергают ремонту ролик аналогично примеру 1. Путем местного вреза в бочку ролика определили, что максимальная глубина трещин составляет 10 мм. Оставшуюся часть бочки ролика подвергают токарной обработке на глубину 8 мм на сторону. При наплавке первого слоя применяют ток 525 А, а последующих слоев 350 А. Перед наплавкой производят подогрев ролика до 200^oC. При этом способе ремонта сварочный ток первого слоя превышает значение тока последующих слоев в 1,5 раза. Перекрытие слоев составляет 30 %. После полного охлаждения ролик подвергают механической обработке. Эксплуатация роликов, отремонтированных по обоим примерам, показала их высокую стойкость.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что при неполном удалении дефектов, которые потом переплавляются под действием сварочной дуги, уменьшается количество снимаемого металла при токарной обработке, а также количество сварочных материалов, необходимых для полного восстановления детали до заданных размеров. Однако наиболее важным преимуществом является повышение качества наплавки, т.к. от качественного бездефектного наложения первого слоя зависит в целом стойкость детали.

Использование: ремонт сваркой деталей металлургического оборудования, работающих в условиях циклического термомеханического нагружения. Сущность изобретения: ремонт включает удаление трещин разгара на глубину, равную 0,8-1,0 максимальной глубины проникновения трещин, подогрев до температуры не выше 400^oC, наплавку первого слоя на токе, равном 1,3-1,5 номинального значения тока, при котором осуществляют наплавку последующих слоев. При наплавке первого слоя перекрытие соседних швов не превышает 45 %. После наплавки производят механическую обработку наплавленной поверхности. 2 з. п. ф-лы.

1. Способ ремонта деталей металлургического оборудования, включающий удаление дефектов, предварительный подогрев и многослойную наплавку с последующей механической обработкой, отличающийся тем, что предварительно путем механической обработки дефекты в виде трещин на детали удаляют на глубину 0,8 1,0 максимальной глубины их проникновения, наплавку первого слоя осуществляют на сварочном токе, равном 1,2 1,5 номинального значения сварочного тока, при котором осуществляют наплавку последующих слоев. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при наплавке первого слоя перекрытие соседних швов не превышает 45%
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что предварительный подогрев производят до температуры, не превышающей 400^oС.