СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКОЙ Российский патент 2006 года по МПК B23P6/00 B23K25/00 B22D19/06 

Изобретение относится к электрошлаковой наплавке и предназначено для восстановления и упрочнения деталей с большим износом (коронки рыхлителей бульдозеров, зубья ковшей экскаваторов и др.).

Известен способ восстановления зубьев электрошлаковой наплавкой, включающий начало процесса наплавки при горизонтальном расположении кристаллизатора, после чего в процессе плавления производят его поворот до совмещения осей отливаемого острия и заготовки (а.с. СССР №998552, кл. С 22 В 9/18, опубл. 23.02.83. Бюл. №17).

Недостатком этого способа является его сложность осуществления технологического процесса и его контроля, связанная с необходимостью обеспечения поворота кристаллизатора со скоростью, исключающей контакт закристаллизовавшегося ранее наплавленного слоя со шлаковой ванной.

В качестве ближайшего аналога выбран способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой, включающий начало процесса наплавки при горизонтальном расположении нижней грани восстанавливаемой детали с поворотом кристаллизатора в процессе плавки до совмещения верхней грани восстанавливаемой детали с горизонталью (И.В.Киселева, В.В.Дорохов, А.Я.Шварцер и др. / Использование электрошлакового обогрева при упрочнительно-восстановительной наплавке зубьев ковшей экскаваторов. // Проблемы спецметаллургии. - 1989. - №3. - С.28-30).

Недостатком указанного способа является его высокая сложность и трудоемкость, связанные с необходимостью строгого поддержания определенной скорости поворота кристаллизатора, что также значительно усложняет оборудование для реализации процесса.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является упрощение и снижение трудоемкости технологического процесса восстановления без ухудшения качества, а также обеспечение возможности применения менее сложного оборудования, т.е. отказа от механизированного электропривода кристаллизатора.

Указанный технический результат достигается тем, в способе восстановления деталей, имеющих острие в виде зуба, включающем электрошлаковую наплавку расходуемым электродом при горизонтальном расположении нижней грани зуба, последующий поворот кристаллизатора до совмещения с горизонталью верхней грани зуба и ее восстановление, в отличие от прототипа до поворота кристаллизатора при получении необходимого количества расплавленного металла процесс электрошлаковой наплавки прекращают, расходуемый электрод удаляют, а восстановление верхней грани зуба осуществляют путем ее заливки расплавленным металлом при повороте кристаллизатора. После поворота кристаллизатора осуществляют одновременно электрошлаковый обогрев залитого расплавленного металла неплавящимся электродом и его легирование.

Предлагаемый способ значительно упрощает технологический процесс восстановления детали, т.к. осуществляется только в двух крайних положениях кристаллизатора. В первом положении осуществляется отливка изношенного острия детали и наведение ванны расплавленного металла, а во втором - заливка расплавом изношенной грани рабочей поверхности детали. При этом отпадает необходимость в механизированном электроприводе кристаллизатора, что значительно упрощает оборудование для осуществления способа. При этом высокое качество наплавки обеспечивается применением электрошлакового обогрева и легирования наплавленного слоя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано первое крайнее положение кристаллизатора, при горизонтальном расположении нижней грани восстанавливаемой детали; на фиг.2 - второе крайнее положение после поворота кристаллизатора до совмещения верхней грани детали с горизонталью.

Примеры осуществления способа восстановления деталей

Пример 1. Проводят восстановление коронки ковша экскаватора "Hitachi ЕХ-400". Изношенную коронку 1 весом 12 кг укладывают в водоохлаждаемый кристаллизатор 2, который устанавливают в первое крайнее положение таким образом, чтобы нижняя грань была горизонтальна (фиг.1). Расходуемым электродом 3 в виде пластины из стали 90Г8Х5 толщиной 10 мм, шириной 65 мм электрошлаковую наплавку изношенного острия коронки 1 и создают запас расплавленного металла 4. После расплавления 80 мм (4 кг) расходуемого электрода 3 процесс прекращают, электрод поднимали, а кристаллизатор 2 поворачивали во второе крайнее положение (фиг.2) до совмещения верхней грани коронки с горизонталью, тем самым осуществляют заливку жидким металлом этой грани.

Пример 2. Проводят восстановление аналогичной коронки с той лишь разницей, что в качестве расходуемого электрода используют пластину из стали 30 тех же размеров, что и в примере 1. Сразу после поворота кристаллизатора во второе крайнее положение (фиг.2) в шлаковую ванну вводят нерасходуемый графитовый электрод 5 и подводят дозатор для легирующей шихты 6 и осуществлют одновременно электрошлаковый обогрев и легирование наплавленного слоя. При этом кристаллизатору задают возвратно-поступательное перемещение в пределах длины наплавленного участка поверхности. В качестве легирующей шихты используют смесь размолотых ферросплавов и графита.

Металлографические исследования в продольном сечении наплавленной коронки показали, что сплавление залитого слоя хорошее, зона перемешивания составляет 2-3 мм, в примере 1 и 3-5 мм в примере 2. Наплавленный слой очень плотный и дефектов не имеет, твердость на поверхности 58-62 HRC.

Испытания восстановленных коронок показали, что по стойкости они не уступают новым, а их стоимость составляет 50-70% от стоимости последних.

Таким образом, предлагаемый способ восстановления деталей, совмещающий электрошлаковую наплавку и заливку жидким металлом, позволяет значительно упростить процесс и применяемое оборудование, а применение электрошлакового обогрева с одновременным легированием обеспечивает повышение прочности сцепления наплавленного слоя и удешевляет процесс.

Изобретение может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей с большим износом, имеющих острие в виде зуба. Производят электрошлаковую наплавку расходуемым электродом при горизонтальном расположении нижней грани зуба. При получении необходимого количества расплавленного металла процесс электрошлаковой наплавки прекращают и расходуемый электрод удаляют. Осуществляют поворот кристаллизатора до совмещения с горизонталью верхней грани зуба. Восстановление верхней грани зуба осуществляют путем ее заливки расплавленным металлом при повороте кристаллизатора. Одновременно может быть осуществлен электрошлаковый обогрев залитого расплавленного металла неплавящимся электродом и его легирование. Способ обеспечивает снижение трудоемкости и упрощение технологического процесса восстановления без ухудшения качества. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ восстановления деталей, имеющих острие в виде зуба, включающий электрошлаковую наплавку расходуемым электродом при горизонтальном расположении нижней грани зуба, последующий поворот кристаллизатора до совмещения с горизонталью верхней грани зуба и ее восстановление, отличающийся тем, что до поворота кристаллизатора при получении необходимого количества расплавленного металла процесс электрошлаковой наплавки прекращают, расходуемый электрод удаляют, а восстановление верхней грани зуба осуществляют путем ее заливки расплавленным металлом при повороте кристаллизатора.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после поворота кристаллизатора осуществляют одновременно электрошлаковый обогрев залитого расплавленного металла неплавящимся электродом и его легирование.