ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ НАПЛАВКИ ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ ДЕТАЛЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Российский патент 2006 года по МПК B23K35/368 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к составу порошковой проволоки, предназначенной для механизированной наплавки открытой дугой износостойкого слоя при восстановлении изделий и деталей железнодорожного транспорта, например колес, сцепок подвижного состава.

Известна порошковая проволока (А.с. СССР №288527, В 23 К 35/368, 1969 г.) с содержанием компонентов в следующем соотношении, мас.%:

мрамор - 1,7-2,4;

рутил - 4,8-6,4;

плавиковый шпат - 5,0-6,8;

ферромарганец - 0,9-1,2;

ферротитан - 1,4-2,0;

кремний - 0,4-0,6;

алюминиевый порошок - 1,8-2,2;

железный порошок - 16,0-21,0

лента - остальное

Известна порошковая проволока (А.с. СССР №505546, В 23 К 35/368, 1974 г.) с содержанием компонентов в следующем соотношении, мас.%:

мрамор - 1,5-2,5;

рутил - 4,8-7,5;

плавиковый шпат - 5,0-8,0;

ферромарганец - 1,0-1,5;

ферротитан - 1,5-2,5;

кремний - 0,4-0,7;

алюминиевый порошок - 1,6-2,4;

железный порошок - 15,0-20,0

лента - остальное

Наиболее близкой по назначению и достигаемому результату к заявляемой является порошковая проволока для наплавки открытой дугой слоя стали средней или повышенной твердости с составом шихты, содержащим компоненты в следующем соотношении, мас.%:

- флюоритовый концентрат- 18,0-26,0;- рутиловый концентрат- 10,0-28,0;- порошок молибденовый- 2,0-3,5;- ферротитан- 8,0-12,0;- феррохром- 1,0-2,8;- ферромарганец- 7,0-12,0;- сода кальцинированная- 1,5-8,0;- силикат кальция- 2,0-4,8;- железный порошокостальное.

(патент №2225286, МПК В 23 К 35/368, опубл. 10.03.04).

Основными недостатками указанных составов порошковых проволок являются повышенная твердость наплавленного металла и склонность к порообразованию. Введение в состав порошковых проволок железного порошка способствовало возможности появления порообразования, увеличивало вес замеса шихты при производстве и стоимость порошковых проволок.

Технической задачей настоящего изобретения является создание самозащитной порошковой проволоки, обеспечивающей высокую производительность и низкую себестоимость при изготовлении, хорошие сварочно-технологические характеристики при наплавке, твердость наплавленного металла 220-280 HB, химсоставом наплавленного металла: углерод - не более 0,15%, марганец, кремний - 0,3-0,8%, титан - 0,2-0,6%, сера, фосфор - менее 0,04%.

Требуемые свойства порошковой проволоки получаются введением в состав шихты помимо рутилового концентрата, ферромарганца и ферротитана дополнительно мрамора, плавикового шпата, алюминиевого порошка, ферросилиция и кремнефтористого натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

мрамор- 1-3;рутиловый концентрат- 3-5;плавиковый шпат- 3-5;ферромарганец- 0,3-1,0;ферротитан- 3-5;ферросилиций- 0,1-1,0;алюминиевый порошок- 0,1-0,8;кремнефтористый натрий- 0,3-1,0стальная оболочка- остальное

Технический результат достигается также за счет отказа от введение в состав шихты железного порошка, что позволяет в 1,5-2,0 раза снизить номинальный коэффициент заполнения, сократить вероятность появления порообразования в наплавленном металле. Снижение номинального коэффициента заполнения сокращает количество замесов шихты, необходимых для изготовления 1 т порошковой проволоки, увеличивает время беспрерывного волочения и обеспечивает снижение себестоимости продукции за счет разницы в цене железного порошка и ленты металлической марки 08пс, используемой в качестве оболочки. Сокращение числа замесов, необходимых для изготовления 1 т порошковой проволоки, позволяет снизить трудоемкость изготовления порошковой проволоки, что в конечном итоге также приводит к снижению себестоимости продукции.

Для изготовления порошковой проволоки диаметром 3,0 мм применяется лента из стали 08пс размером 0,8×15 мм, коэффициент заполнения проволоки 15-19%, конструкция однослойная.

Введение в состав мрамора в пределах 1-3%, рутилового концентрата и плавикового шпата в пределах 3-5% обеспечивает стабильную защиту дуги и ванны жидкого металла от атмосферного воздуха, введение в состав ферромарганца в пределах 0,3-1,0%, ферротитана в пределах 3-5% и ферросилиция в пределах 0,1-1,0% обеспечивает высокую износостойкость наплавленного металла в условиях трения металл-металл, обеспечивает требуемый его необходимый химсостав и твердость. Кремнефтористый натрий в пределах 0,3-1,0% резко сокращает вероятность порообразования в наплавленном металле.

Введение в состав шихты алюминия в количестве 0,1-0,8 позволяет обеспечить высокие сварочно-технологические свойства, хорошую растекаемость и отсутствие чешуйчатости наплавленного металла.

Примеры составов опытных проволок приведены в таблице.

Таблица№ п/пСостав шихты, % в проволокеСостав №1Состав №2Состав №3Состав №4Состав №51.Мрамор1,23,01,01,02,52.Рутиловый концентрат4,03,44,54,04,53.Флюорит5,05,04,03,54,04.Ферромарганец0,50,40,80,50,45.Ферротитан3,54,05,04,54,06.Ферросилиций1,00,60,50,50,67.Алюминиевый порошок0,80,80,80,40,68.Кремнефтористый натрий1,00,80,80,60,49.Коэффициент заполнения, %17,018,018,015,017,010.Твердость наплавленного металла, НВ207262285241248Химсостав наплавленного металла, %1.Углерод0,100,090,110,100,112.Марганец0,480,420,830,440,433.Кремний0,760,650,570,410,394.Титан0,180,330,620,380,365.Сера0,0200,0210,0180,0190,0206.Фосфор0,0280,0260,0250,0270,026

Все приведенные в таблице составы наплавлялись полуавтоматом без применения дополнительной защиты.

В наплавленном металле приведенных составов дефекты отсутствовали. Наилучшим составом, принятым в производство, является состав №5. Проволока с шихтой предлагаемого состава обеспечивает хорошую твердость наплавленного металла, отсутствие дефектов, низкую чешуйчатость наплавленного металла, с хорошим сплавлением с основным материалом.

Промышленное изготовление порошковой проволоки предложенного состава подтвердило снижение трудоемкости по сравнению с аналогичными проволоками подобного диаметра, что значительно сократило себестоимость изготовления продукции. При этом замечания от потребителя по сварочно-технологическим свойствам и стойкости наплавленного металла отсутствуют.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к материалам для механизированной наплавки открытой дугой износостойкого слоя при восстановлении изделий и деталей железнодорожного транспорта, например колес, сцепок подвижного состава. Для обеспечения твердости наплавленного металла, низкой чешуйчатости наплавленного металла, отсутствия дефектов и хорошего сплавления с основным материалом, а также высокой производительности и низкой себестоимости в проволоке, состоящей из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей рутиловый концентрат, ферромарганец, ферротитан, согласно изобретению в состав шихты дополнительно введены мрамор, плавиковый шпат, алюминиевый порошок, ферросилиций и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов в ней, мас. %: мрамор - 1-3; рутиловый концентрат - 3-5; плавиковый шпат - 3-5; ферромарганец - 0,3-1,0; ферротитан - 3-5; ферросилиций -0,1-1,0; алюминиевый порошок - 0,1-0,8; кремнефтористый натрий - 0,3-1,0; стальная оболочка - остальное. 1 табл.

Порошковая проволока для наплавки открытой дугой деталей железнодорожного транспорта, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей рутиловый концентрат, ферромарганец, ферротитан, отличающаяся тем, что в состав шихты дополнительно введены мрамор, плавиковый шпат, алюминиевый порошок, ферросилиций и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов в ней, мас.%:

Мрамор1-3Рутиловый концентрат3-5Плавиковый шпат3-5Ферромарганец0,3-1,0Ферротитан3-5Ферросилиций0,1-1,0Алюминиевый порошок0,1-0,8Кремнефтористый натрий0,3-1,0Стальная оболочкаОстальное