ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВКИ Российский патент 2005 года по МПК B23K35/368 

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к производству порошковых проволок, которые применяются для различных способов наплавки для восстановления размеров изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях из низкоуглеродистой и низколегированной стали, работающих в условиях абразивного износа и ударных нагрузок.

Наиболее близкой к предлагаемой относится порошковая проволока ПП-Нп-30Х5Г2СМ по ГОСТ 26101-84, содержащая в составе шихты феррохром, ферромолибден, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, графит, кремнефтористый натрий и железный порошок, мрамор, плавиковый шпат. Химический состав металла, получаемого в наплавленном слое имеет следующее соотношение элементов, мас.%:

Углерод 0,30-0,50

Хром 4,4-6,5

Титан 0,1-0,6

Молибден 0,6-1,0

Марганец 1,4-2,2

Кремний 0,5-1,0

Железо и обычные примеси остальное

Твердость 49,5-57,0 HRCэ

Порошковая проволока ПП-Нп-30Х5Г2СМ выпускается ⊘2,6 мм, что не позволяет эффективно использовать ее для наплавки тонких и малогабаритных деталей, вызывает осложнение при ее использовании в полевых и монтажных условиях, так как переносные подающие устройства полуавтоматов, как правило, рассчитаны на кассеты диаметром не более 200 мм, на которые намотать проволоку ⊘2,6 мм практически невозможно.

Технической задачей настоящего изобретения является создание порошковой проволоки, обеспечивающей высокие сварочно-технологические характеристики и позволяющей производить наплавку тонких и малогабаритных деталей в цеховых, полевых и монтажных условиях в нижнем и вертикальном положениях без применения защитного газа.

Технический результат достигается за счет того, что в шихту порошковой проволоки, содержащую ферротитан, хром компонент, ферросилиций, ферромарганец, графит, молибден компонент, плавиковый шпат, дополнительно введен полевой шпат и гематит.

Требуемые свойства предлагаемой порошковой проволоки получаются при содержании компонентов в шихте в следующем соотношении, мас.%:

Ферротитан 1-3

Хром металлический 6-7

Ферросилиций 0,3-0,5

Ферромарганец 1,5-2,5

Графит 0,3-0,5

Молибден 0,8-1,5

Плавиковый шпат 2,0-4,5

Полевой шпат 0,3-1,5

Гематит 0,3-1,0

Порошковая проволока с данным составом шихты диаметром 1,2-1,8 мм позволяет выполнять механизированную наплавку открытой дугой (без защиты) на детали толщиной от 3 мм в нижнем и вертикальном положении. Наплавленный металл обладает высокой твердостью и стойкостью к ударным нагрузкам.

Малый диаметр проволоки 1,2-1,8 мм позволяет ее использование на малогабаритных полуавтоматах в полевых и монтажных условиях без применения защитного газа. Малое тепловложение позволяет производить наплавку с высокими сварочно-технологическими свойствами на детали толщиной 3 мм, а также малогабаритные. Кроме того, возможность наплавки в вертикальном положении позволяет заплавлять точечные дефекты различных конструкций без демонтажа и специальной обработки.

Химсостав и твердость наплавленного металла соответствуют порошковой проволоке марки ПП-Нп-30Х5Г2СМ, ГОСТ 26101-84.

Введение в состав шихты ферротитана, хрома, ферросилиция, ферромарганца, графита и молибдена ниже предлагаемых пределов содержания элементов не обеспечивает твердость и химсостав наплавленного металла.

Введение в состав шихты ферротитана, хрома, ферросилиция, ферромарганца, графита и молибдена выше предлагаемых пределов приводит к ухудшению сварочно-технологических характеристик, плохому шлакоотделению и появлению трещин.

Плавиковый шпат в пределах 2,0-4,5 обеспечивает надежную защиту металла капли и сварочной ванны от атмосферы, что гарантирует отсутствие пор в наплавленном металле.

Полевой шпат в пределах 0,3-1,5 обеспечивает хорошее горение дуги и формирование наплавленного металла с практически отсутствующей чешуйчатостью, низкое разбрызгивание.

Гематит в пределах 0,3-1,0 значительно улучшает шлакоотделение, снижает разбрызгивание металла при наплавке.

Для изготовления порошковой проволоки диаметром 1,6 мм с сердечником из шихты предлагаемого состава может быть применена лента из стали 0,8пс размером 0,5х12 мм, коэффициент заполнения 16-24% конструкция однослойная.

Правильность заданных пределов содержания элементов в шихте подтверждается опытными составами проволок, приведенными в таблице.

В составе №1 превышен диапазон по полевому шпату и введен кремнефтористый натрий, в результате чего повысилось разбрызгивание, значительно ухудшилось формирование наплавленного металла и шлакоотделимость, практически отсутствовало проплавление металла.

В составе №5 превышен диапазон по плавиковому шпату. В результате резко повысилось разбрызгивание, увеличилась жидкотекучесть шлаковой ванны, что не позволило производить наплавку в горизонтальном и вертикальном положении.

Состав №3 показал неудовлетворительную шлакоотделимость.

Состав №2 оказался наилучшим по сварочно-технологическим свойствам, сопоставим со сварочными проволоками, но содержание кремния в наплавленном металле оказалось ниже диапазона по ГОСТ 26101-84.

В серийное производство пошел состав №4, незначительно уступающий составу №2 по сварочно-технологическим свойствам, но полностью обеспечивающий твердость и химсостав наплавленного металла согласно ГОСТ 26101-84 для проволоки ПП-Нп-30Х5Г2СМ.

Порошковая проволока с шихтой предлагаемого состава прошла всесторонние сравнительные испытания в лабораторных условиях и опытную проверку на ряде предприятий и показала хорошие сварочно-технологические характеристики, отсутствие дефектов в наплавленном металле в нижнем и вертикальном положениях, устойчивый самозащитный эффект при наплавке в полевых условиях, стабильную твердость и химсостав наплавленного металла.

Применение порошковой проволоки в производстве по упрочнению и восстановлению деталей позволит значительно повысить их работоспособность, сократить затраты на изготовление, за счет чего получить определенный экономический эффект.

Изобретение может быть использовано при восстановлении изношенных деталей из низкоуглеродистой и низколегированной стали, работающих в условиях абразивного износа и ударных нагрузок, и получении износостойкого покрытия. Порошковая проволока выполнена в виде стальной оболочки и порошкообразной шихты, включающей компоненты в следующем соотношении, мас.%: ферротитан 1-3, хром металлический 6-7, ферросилиций 0,3-0,5, ферромарганец 1,5-2,5, графит 0,3-0,5, молибден 0,8-1,5, плавиковый шпат 2,0-4,5, полевой шпат 0,3-1,5, гематит 0,3-1,0, стальная оболочка остальное. Проволока позволяет производить наплавку тонких и малогабаритных деталей в цеховых, полевых и монтажных условиях в нижнем и вертикальном положениях без применения защитного газа. 1 табл.

Порошковая проволока для износостойкой наплавки, выполненная в виде стальной оболочки и порошкообразной шихты, включающей ферротитан, хром, ферросилиций, ферромарганец, молибден, графит и плавиковый шпат, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит полевой шпат и гематит при следующем соотношении компонентов порошковой проволоки, мас.%:

Ферротитан1-3Хром металлический6-7Ферросилиций0,3-0,5Ферромарганец1,5-2,5Графит0,3-0,5Молибден0,8-1,5Плавиковый шпат2,0-4,5Полевой шпат0,3-1,5Гематит0,3-1,0Стальная оболочкаОстальное