СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКОЙ Российский патент 2009 года по МПК B23K25/00 B23P6/00 B22D19/10 

Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей электрошлаковой наплавкой, например, бил молотковых мельниц, зубьев ковшей экскаваторов и др.

Известен способ восстановления деталей с большим износом электрошлаковой наплавкой электродами большого сечения, включающий закрепление детали и кокиля и расплавление расходуемого электрода в расплаве шлаковой ванны (Кусков Ю.М. и др. Электрошлаковая наплавка. / Под ред. А.Ф.Пименова. - М.: ООО «Наука и технологии». - 2001, с.57-66.)

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость изготовления электродов из высоколегированных материалов, а также нерациональное их использование.

В качестве ближайшего аналога выбран способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой, включающей выполнение в кокиле пазов со стороны рабочей поверхности детали, изготовление и установку в них легирующих пластин в виде вставок с температурой плавления выше температуры шлаковой ванны, сборку кокиля и детали, и расплавление расходуемого электрода в расплаве шлаковой ванны (Патент №2139175, Кл. В23К 25/00, С22В 9/103, опубл. 10.10.98. Бюл. №28).

Недостатком данного способа является неконтролируемое усвоение наплавляемым металлом легирующих элементов из легирующей пластины при постепенном ее выгорании, в связи с этим получение непредсказуемого состава наплавляемого металла, и поэтому - его низкая износостойкость. Недостатком способа является также высокая себестоимость и трудоемкость изготовления пластин заданного состава с температурой плавления выше температуры шлаковой ванны, а также необходимость выполнения в кокиле пазов и подгонки к ним пластин.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение качества наплавляемого металла и его износостойкости за счет направленного легирования наплавляемой рабочей поверхности детали, снижения себестоимости и трудоемкости изготовления легирующих пластин, а также исключения необходимости изготовления для их установки специальных пазов в кокиле и подгонки к ним этих пластин.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе восстановления деталей электрошлаковой наплавкой, включающем закрепление детали и кокиля, установку со стороны рабочей поверхности детали, по крайней мере, одной легирующей пластины, расплавление расходуемого электрода в расплаве шлаковой ванны, в отличие от прототипа используют легирующую пластину с температурой плавления меньше, чем температура шлаковой ванны, изготовленную путем прессования со связующим, например, в виде жидкого стекла порошкообразной шихты, содержащей, мас.%: феррохром 38-40, ферромарганец 12-10, ферровольфрам 17-15, графит 33-35, с последующей сушкой, а в качестве расходуемого электрода используют арматурную сталь.

Выполнение легирующих пластин с температурой плавления меньше температуры шлаковой ванны обеспечивает их полное расплавление в процессе наплавки и переход легирующих элементов в состав наплавленного слоя, а изготовление их путем прессования порошкообразной шихты со связующим значительно упрощает технологию их изготовления, при этом отпадает необходимость в изготовлении специальных пазов в кокиле для их закрепления и последующей подгонки к ним пластин. В качестве связующего вещества могут быть использованы различные клеющие составы, например, жидкое стекло, поливиниловый спирт, этилсиликат и т.п. Приведенный выше состав легирующих пластин является оптимальным и обеспечивает при любом сочетании легирующих элементов в указанных пределах одинаковое высокое качество и износостойкость восстановленной детали. Выход же за эти оптимальные пределы приводит к падению износостойкости наплавки. Использование в качестве расходуемого электрода низколегированной арматурной стали значительно снижает себестоимость наплавки и упрощает сборку расходуемого электрода в пакет требуемой формы и размеров. Причем марка арматуры (ее химический состав) может не учитываться при назначении процентного состава порошковой шихты для изготовления легирующих пластин. Однако желательно, если используется, например, арматура из стали 25Г2С, то брать минимальное содержание ферромарганца (10%) и максимальное графита (35%), а для стали 35ГС наоборот - ферромарганца (12%), графита (33%).

Пример выполнения способа.

Проводят восстановление бил молотковых мельниц электрошлаковой наплавкой (ЭШН) с использованием легирующих пластин. Предварительно изношенные била отрезают на вертикальном ленточнопильном станке для получения ровной торцевой поверхности. Для изготовления легирующих пласти используют порошки феррохрома ФХ010, ферромарганца ФМн70, ферровольфрама ФВ70 и графита С1, которые отвешивают в вышеуказанных пределах, но в четырех разных пропорциях:

№ составов1234феррохром38393940ферромарганец10111210ферровольфрам17161615графит35343335

осуществляют их сухое смешивание, а затем вводят связующее (жидкое стекло). Полученную вязкотекучую массу для каждого состава прессуют отдельно в специальной пресс-форме и сушат в печи при температуре 300°С в течение часа. В качестве расходуемого электрода используют прутки арматурной стали 25Г2С диаметром 20 мм, сваренные в пакет из 5 шт.

Изношенное било закрепляют в специальной установке для ЭШН вертикально, а сверху устанавливают медный водоохлаждаемый кокиль. Вдоль стенки кокиля со стороны рабочей поверхности била устанавливают легирующую пластину и закрепляют специальной скобой, затем вводят расходуемый электрод, засыпают флюс и осуществляют процесс ЭШН.

Производственные испытания восстановленных партий бил, наплавленных с легирующими пластинами их четырех выше приведенных составов, показали, что износостойкость их одинакова и находится в пределах точности измерения износа, при этом она в 1,5-2 раза выше, а себестоимость на 30-50% ниже по сравнению с деталями, наплавленными известным способом.

Таким образом, предлагаемый способ восстановления деталей ЭШН с использованием легирующих пластин приведенного состава с температурой плавления меньше температуры шлаковой ванны, по сравнению с известным способом, обеспечивает все преимущества, поставленные технической задачей на заявленное техническое решение.

Изобретение может быть использовано при восстановлении изношенных деталей, например, бил молотковых мельниц, зубьев ковшей экскаваторов и др. После закрепления детали и кокиля со стороны рабочей поверхности детали устанавливают, по меньшей мере, одну легирующую пластину с температурой плавления меньше, чем температура шлаковой ванны. Используют расходуемый электрод из арматурной стали. Легирующую пластину изготавливают путем прессования со связующим порошкообразной шихты, содержащей, мас.%: феррохром 38-40, ферромарганец 10-12, ферровольфрам 15-17, графит 33-35, с последующей сушкой. Способ обеспечивает повышение качества наплавляемого металла и его износостойкости за счет направленного легирования наплавляемой рабочей поверхности детали, снижения себестоимости и трудоемкости изготовления легирующих пластин.

Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой, включающий закрепление детали и кокиля, установку со стороны рабочей поверхности детали, по крайней мере, одной легирующей пластины, расплавление расходуемого электрода в расплаве шлаковой ванны, отличающийся тем, что используют легирующую пластину с температурой плавления меньше, чем температура шлаковой ванны, изготовленную путем прессования со связующим порошкообразной шихты, содержащей, мас.%: феррохром 38-40, ферромарганец 10-12, ферровольфрам 15-17, графит 33-35, с последующей сушкой, а в качестве расходуемого электрода используют арматурную сталь.