ИЗНОСОСТОЙКИЙ НАПЛАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2006 года по МПК B23K35/36 

Предлагаемое изобретение относится к износостойким материалам для наплавки и может быть использовано для наплавки рабочих поверхностей деталей машин и оборудования, подвергающихся интенсивному аэроабразивному износу в процессе эксплуатации.

Известен износостойкий наплавочный материал, состоящий из частиц сплава ВК8, полученных дроблением отходов твердосплавных элементов режущих инструментов и никелевого порошка, имеющий следующий состав, мас.%:

сплав ВК850-70никелевый порошок27,5-46,5флюс2,5-3,5

[а.с. №2164200, 1999 - аналог].

Недостатком известного материала для наплавки является низкая аэроабразивная износостойкость матрицы, состоящая из малопрочного никелевого сплава, что приводит к его быстрому изнашиванию.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является наплавочный материал, состоящий из твердых частиц борида вольфрама, карбида молибдена, сцементированных матрицей: кобальтом, имеющий следующий состав, мас.%:

карбид молибдена40-50кобальт8-10борид вольфрамаостальное

[а.с. №504620, 1976 г. - прототип]

Недостатком известного материала для наплавки является низкая аэроабразивная износостойкость, которая обусловлена высоким удельным объемом карбоборидных фаз (90-92%), приводящих к его охрупчиванию, а также низкая твердость (78-80 HRA) наплавленного слоя.

Кроме того, использование в составе материала для наплавки карбида молибдена и кобальта повышает его стоимость.

Техническая задача - повышение аэроабразивной износостойкости наплавочного материала за счет уменьшения удельного объема карбоборидных фаз и повышения твердости материала.

Решение технической задачи заключается в том, что износостойкий наплавочный материал, содержащий борид вольфрама, дополнительно содержит феррохром, феррованадий и смесь плавленых флюсов: АН-20 и АН-348 А (1:1), при следующем соотношении компонентов, мас.%

борид вольфрама48-51феррохром28-29феррованадий17-18смесь плавленых флюсовостальное

Заявленный износостойкий наплавочный материал представляет собой композицию, структура которой состоит из зерен борида вольфрама, сцементированных матрицей, состоящей из ферросплавов хрома и ванадия. Наличие в составе наплавочного материала феррованадия способствует образованию мелкозернистой структуры, повышающей макротвердость наплавочного материала. Введение высокоуглеродистого феррохрома приводит к образованию в матрице карбидов ванадия и хрома, обладающих высокой твердостью, тем самым повышая прочность наплавочного материала.

Таким образом, введение феррованадия и феррохрома в состав наплавочного материала способствует уменьшению удельного объема карбоборидных фаз и повышению макротвердости наплавочного материала в сравнении с прототипом, что и является новым техническим эффектом заявляемого изобретения.

Износостойкий наплавочный материал получают следующим образом. Все компоненты перемешиваются в смесителе типа «пьяная бочка», затем замешиваются на жидком стекле до состояния «творожной массы». Полученная смесь прессуется в прессе в виде прутков. Полученные прутки прокаливаются в печи электросопротивления при t=250°C. Наплавочный материал в виде прессованного присадочного прутка наносится на наплавляемую поверхность с помощью газовой сварки.

Примеры конкретного исполнения.

Для экспериментальной проверки заявляемого изобретения были приготовлены несколько составов смесей, отличающиеся друг от друга различным содержанием компонентов в процентном соотношении по массе, три из которых показали оптимальные результаты.

Аэроабразивную износостойкость наплавочного материала определяли по типовой методике на установке ОБ-959, принцип действия которой основан на истирании наплавочного материала падающим на него под углом 30 и 90° абразивом, в качестве которого использовали кварцевый песок.

Пример 1.

Для получения наплавочного материала вышеизложенным способом были использованы компоненты в следующем соотношении, мас.%:

борид вольфрама48феррохром28феррованадий18смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1))остальное

Аэроабразивная износостойкость при угле атаки 30° составила 0,075-0,08 см³/кг и при 90° - 0,12-0,15 см³/кг.

Пример 2.

Для получения наплавочного материала вышеизложенным способом были использованы компоненты в следующем соотношении, мас.%:

борид вольфрама50феррохром29феррованадий17смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1))остальное

Аэроабразивная износостойкость при угле атаки 30° составила 0,05-0,055 см³/кг и при 90° - 0,08-0,082 см³/кг.

Пример 3.

Для получения наплавочного материала вышеизложенным способом были использованы компоненты в следующем соотношении, мас.%:

борид вольфрама51феррохром28феррованадий18смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1))остальное

Аэроабразивная износостойкость при угле атаки 30° составила 0,06-0,064 см³/кг и при 90° - 0,1-0,104 см³/кг.

Результаты проведенных исследований представлены в таблице.

ТаблицаПримерСостав сплаваСодержание, мас.%Интенсивность изнашивания (см³/кг) при угле атаки, градТвердость, HRA30°90° Прототип Карбид молибдена40-50   Кобальт8-10--78-80Борид вольфрамаостальное    Заявленный   1борид вольфрама48   феррохром280,075-  феррованадий180,080,12-0,1586-88смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1)) 
6   2борид вольфрама50   феррохром290,05-  феррованадий170,0550,08-0,08290-92смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1)) 
4   3борид вольфрама51   феррохром280,06  феррованадий180,0640,1-0,10488-89смесь плавленых флюсов: (АН-20 + АН-348 А (1:1)) 
3   

Из анализа приведенных в таблице данных видно, что наиболее высокой стойкостью к аэроабразивному изнашиванию и твердостью обладает наплавочный материал по примеру 2 (интенсивность изнашивания см³/кг при угле атаки 30° и 90° равна 0,05-0,055 и 0,08-0,082 соответственно, твердость по сравнению с прототипом выше на 13,18%), а использование недорогих исходных компонентов феррованадия и феррохрома позволит снизить затраты на его получение.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, а именно к износостойким материалам для наплавки, и может быть использовано для наплавки, рабочих поверхностей деталей машин и оборудования, подвергающихся интенсивному аэроабразивному износу в процессе эксплуатации. Предложен износостойкий наплавочный материал, содержащий борид вольфрама, феррохром, феррованадий и смесь плавленых флюсов: АН-20 и АН-348 А (1:1), при следующем соотношении компонентов, мас.%: борид вольфрама 48-51; феррохром 28-29; феррованадий 17-18; смесь плавленых флюсов остальное. Технический результат - повышение аэроабразивной износостойкости наплавочного материала за счет уменьшения удельного объема карбоборидных фаз и повышения твердости. 1 табл.

Износостойкий наплавочный материал, содержащий борид вольфрама, отличающийся тем, что он дополнительно содержит феррохром, феррованадий и смесь плавленых флюсов АН-20 и АН-348 А (1:1) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Борид вольфрама48-51Феррохром28-29Феррованадий17-18Смесь плавленых флюсовОстальное