СПОСОБ РЕМОНТА РОЛИКОВ Российский патент 1998 года по МПК B23K9/04 B23P6/02 

Изобретение относится к области ремонта сваркой и может быть использовано при ремонте наплавкой изношенных шеек роликов машин непрерывного литья заготовок, роликов рольгангов станов горячей прокатки металлов и других деталей металлургического оборудования.

Известно, что цапфы и шейки валов оборудования изнашиваются и их приходится восстанавливать. Известен способ ремонта наплавкой деталей малого диаметра, при котором рекомендуется применять небольшие значения силы сварочного тока (Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением /Под ред. Б. Е. Патона. М.: Машиностроение, 1974 с. 731 - 732). Недостатком известного способа является невозможность его применения для наплавки шеек роликов, т.к. не определены условия нагрева при наплавке и предельные значения силы сварочного тока и скорости наплавки.

Наиболее близким к заявляемому является способ ремонта роликов, при котором производят подогрев шейки до температуры 250 - 300^oC и осуществляют износостойкую наплавку шейки (Цеков В.И. Восстановление деталей металлургического оборудования. М.: Металлургия, 1977 г., с. 33 - 34). Недостатком известного технического решения являются частные поломки шеек в процессе эксплуатации роликов машин непрерывного литья заготовок. Поломка шеек происходит вследствие образования зоны с повышенной твердостью в области перехода шейки в бочку ролика.

Техническая задача изобретения - обеспечение качественной наплавки шеек роликов, предупреждающей образование закаленной зоны в области перехода шейки в бочку ролика и уменьшение вероятности поломки шейки во время эксплуатации ролика.

Поставленная задача достигается тем, что при ремонте роликов перед наплавкой подогревают не только саму шейку, но и прилегающую к шейке часть бочки ролика на расстояние не менее 0,15 диаметра бочки ролика, наплавку осуществляют на токе не более 400 А и скорости наплавки не менее 12 м/ч. Перед наплавкой подогрев производят до 300 - 350^oC, а после наплавки шейку и прилегающую часть бочки на расстоянии не менее 0,15 диаметра бочки подвергают термической обработке: нагревают со скоростью не более 100^oC до температуры 450 - 500^oC, выдерживают в течение 1,5 - 2 часов и охлаждают со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 150^oC, далее на воздухе. По указанным режимам можно производить термообработку не только шейки и прилегающей части бочки, а в целом всего ролика, что удобнее всего проводить в печи.

При наплавке закаливающихся сталей для предотвращения образования трещин применяют предварительный подогрев. При восстановлении шеек роликов, как правило, подогревают только сами шейки. В этом случае наплавленный металл в зоне перехода шейки в бочку ролика имеет усиленный теплоотвод в холодную массивную бочку. В результате в этом месте часто наблюдаются закалочные структуры типа мартенсита или троостита или уже после наплавки присутствуют трещины. Экспериментально установлено, что дополнительный подогрев части бочки ролика, прилегающей к шейке на расстояние не менее 0,15 диаметра бочки ролика, резко уменьшает теплоотвод в бочку ролика и тем самым предотвращает образование закалочных структур. Величина нагреваемой части бочки ролика связана с его диаметром, т.к. чем больше диаметр, тем более массивное изделие и тем выше будет температурный градиент. В этом случае, чем больше диаметр бочки, тем на большее расстояние от края необходимо производить подогрев.

Установлено, что при увеличении силы сварочного тока выше 400 А происходит резкое увеличение тепловложений и перегрев шейки ролика. В связи с тем, что чаще всего шейки роликов выполняют полыми, то перегрев приводит к деформации шейки и прогибу из-за собственной массы ролика. По тем же причинам ограничена минимальная скорость наплавки - не мене 12 м/ч. При наплавке на меньшей скорости резко увеличиваются тепловложения и наблюдается перегрев шейки ролика. Кроме того, при наплавке на малых скоростях увеличивается объем жидкой сварочной ванны и металл начинает стекать, что приводит к снижению качества наплавки.

Определено, для качественной наплавки, исключающей образование закалочных структур и трещин, предварительный подогрев должен находиться в пределах 300 - 350^oC. При температуре ниже 300^oC наблюдается образование закалочных структур в зоне сплавления с бочкой, а при температуре подогрева выше 350^oC наблюдается быстрый перегрев шейки ролика.

Сразу после наплавки шейку ролика и прилегающую к ней часть бочки на расстояние не менее 0,15 диаметра бочки ролика нагревают со скоростью не более 100^oC/ч до температуры 450 - 500^oC и выдерживают в течение 1,5 - 2 часов, что обеспечивает максимальное снижение остаточных сварочных напряжений. После отпуска производят замедленное охлаждение со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 150^oC, далее на воздухе. Замедленное охлаждение применяют для предотвращения поводок ролика и образования трещин.

Пример выполнения предложенного способа. Наплавке подвергают шейки ролика машины непрерывного литья заготовок с диаметром бочки 300 мм. Ролик устанавливают на наплавочную установку, нагревают газовыми горелками шейку и прилегающую часть бочки на расстоянии 50 мм до температуры 320^oC. Наплавку производят проволокой НП-30ХГСА под флюсом АН-348А диаметром 3 мм. Режим наплавки: ток 230 - 270 А, напряжение на дуге 27 - 30 В, скорость наплавки 20 м/ч. Температуру контролируют оптическим пирометром "Кельвин". После наплавки шейку и прилегающую часть бочки ролика на расстоянии 50 мм нагревают газовыми горелками до температуры 480 - 490^oC со скоростью 80^oC/ч, выдерживают при данной температуре в течение 2 часов и охлаждают со скоростью 70^oC/ч до температуры 150^oC (за счет уменьшения расхода газа), дальнейшее охлаждение производят на воздухе. Аналогично производят наплавку второй шейки.

Преимущество заявленного способа ремонта роликов состоит в повышении срока службы роликов за счет уменьшения поломок шеек в процессе его эксплуатации.

Изобретение может быть использовано при ремонте наплавкой изношенных шеек роликов машин непрерывного литья заготовок, роликов рольгангов станов горячей прокатки металлов и других деталей металлургического оборудования. Перед наплавкой подогревают шейку ролика и прилегающую к шейке часть бочки ролика на расстояние не менее 0,15 диаметра бочки ролика. Наплавку осуществляют на токе не более 400 А и скорости наплавки не менее 12 м/ч. Перед наплавкой подогрев производят до 300 - 350^oC. После наплавки шейку и прилегающую часть бочки на расстоянии не менее 0,15 диаметра бочки подвергают термической обработке. Нагревают со скоростью не более 100^oС/ч до температуры 450-500^o. Выдерживают в течение 1,5 - 2 ч. Охлаждают со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 150^oС, далее на воздухе. По указанным режимам можно производить термообработку в целом всего ролика. Обеспечивает качественную наплавку шеек роликов, предупреждает образование закаленной зоны в области перехода шейки в бочку ролика и уменьшает вероятность поломки во время эксплуатации. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ ремонта роликов, включающий предварительный подогрев и наплавку шеек, отличающийся тем, что перед наплавкой дополнительно подогревают прилегающую к шейке часть бочки ролика на расстояние не менее 0,15 диаметра бочки ролика, а наплавку осуществляют на токе не более 400 А и скорости наплавки не менее 12 м/ч. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подогрев производят до 300 - 350^oC. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после наплавки шейку и прилегающую к ней часть бочки ролика на расстоянии не менее 0,15 диаметра бочки ролика нагревают со скоростью не более 100^oC/ч до температуры 450 - 500^oC, выдерживают в течение 1,5 - 2 ч и охлаждают со скоростью не более 80^oC/ч до температуры 150^oC, далее на воздухе. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что термообработке подвергают весь ролик.