СОСТАВ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИНДУКЦИОННОЙ НАПЛАВКИ Российский патент 2010 года по МПК B23K35/36 B23K13/01 

Изобретение относится к области сварочных материалов, а именно к составу порошковых смесей для индукционных способов наплавки твердых сплавов.

Известна шихта для индукционной наплавки порошковых материалов, содержащая, мас.%: твердый сплав - 78-82; борная кислота - 9,9-12,1; сода кальцинированная - 0,9-1,1; гидроокись кальция - 0,9-1,1; силикокальций - 1,8-2,2; флюс сварочный - 4,5-5,5 [1].

Недостатком данного состава шихты для индукционной наплавки является недостаточное качество получаемого покрытия и низкая скорость наплавки при изменении состава твердосплавного компонента шихты.

Более высокое качество получаемых покрытий обеспечивает композиция, содержащая углеродистый феррохром в гранулах с размером частиц 0,6-1,2 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 1,7-1,9, хром 14-16, никель 2,8-3,2, кремний 0,9-1,0, марганец 7,7-8,8, феррохром 20-30, железо - остальное [2].

Недостатком данного состава является его невысокая износостойкость при работе в условиях интенсивного абразивного изнашивания.

Целью изобретения является повышение скорости и качества наплавки, а также абразивной износостойкости нанесенных индукционными способами покрытий.

Заявленная цель достигается за счет применения порошкового материала для индукционной наплавки твердосплавных покрытий, содержащего углерод, хром, никель, кремний, марганец, феррохром и железо, ОТЛИЧАЮЩЕГОСЯ тем, что он дополнительно содержит борную кислоту, соду кальцинированную, гидроокись кальция, силикокальций, флюс сварочный и тетраборат натрия, в качестве упрочняющего компонента содержит либо абразивный материал, получаемый после шлифования поверхностей алмазными и другими износостойкими (эльбор, электрокорунд, карбид кремния, нитрид бора, монокорунд) шлифовальными кругами, либо порошковые материалы минерального происхождения (частиц гранита и/или базальт), а вместо чистого никеля применен порошковый материал на никелевой основе ПГ-СР-2М в следующем соотношении компонентов, мас.%:

1. феррохром 20-30 2. углерод 1,7-1,9 3. хром 14-16 4. кремний 0,9-1,0 5. ПГ-СР-2-М 2,8-3,2 6. марганец 7,7-8,8 7. абразивный материал шлифовальных кругов 3,0-5,5 8. тетраборат натрия 0,9-1,1 9. борная кислота 9,9-12,1 10. сода кальцинированная 0,9-1,1 11. гидроокись кальция 0,9-1,1 12. силикокальций 1,8-2,2 13. флюс сварочный АН-348А 4,5-5,5 14. железо остальное

При этом в качестве упрочняющего компонента могут применяться материалы, используемые при производстве абразивных шлифовальных кругов (эльбор, электрокорунд, карбид кремния, нитрид бора, монокорунд и др.) с дисперсностью частиц не более 1 мм или порошковые материалы минерального происхождения (гранит, базальт) с дисперсностью частиц не более 1 мм.

Предложенные выше разновидности упрочняющего компонента могут применяться в составе любых наплавочных смесей для индукционной наплавки.

Процесс наплавки происходит следующим образом. Готовят порошковый материал в указанных пропорциях. Полученную композицию сушат, калибруют на ситах диметром до 1,2 мм и тщательно перемешивают. На изделие наносят заданный слой разработанного порошкового материала и расплавляют плоским индуктором. Затем после остывания покрытия производят механическую зачистку наплавленных покрытий износостойкими шлифовальными кругами.

Пример использования изобретения

Приготовлены III варианта состава порошкового материала в следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Вариант I.

1. феррохром 25,0 2. углерод 1,5 3. хром 15,0 4. кремний 1,0 5. порошок наплавочный ПГ-СР-2-М 2,5 6. марганец 8,0 7. абразивный материал шлифовальных кругов 4,0 8. тетраборат натрия 1,0 9. борная кислота 10,0 10. сода кальцинированная 1,0 11. гидроокись кальция 1,0 12. силикокальций 2,0 13. флюс сварочный АН-348А 5,0 14. железо остальное

Вариант II.

Состав порошкового материала по варианту I, но в качестве упрочняющего компонента применены, мас.%:

7. порошковые частицы гранита 4,0.

Вариант III.

Состав порошкового материала по варианту I, но в качестве упрочняющего компонента применены, мас.%::

7. порошковые частицы базальта 4,0.

На индукционной установке типа ВЧГ-9 произведена наплавка покрытий на образцы прямоугольной формы, изготовленные из стали 45 (твердостью НВ 250), зачистка полученных покрытий и замер твердости и металлографический анализ.

Микроструктурные исследования всех полученных покрытий, нанесенных индукционными методами, выявили следующее. На поверхности обрабатываемой детали образуется твердосплавное покрытие толщиной 1,5…2,0 мм с включениями упрочняющего компонента искусственного или минерального происхождения. Структура подложки на 8…10 мм состоит из троостомартенсита, на глубину около 10 мм распространяется сорбит, а далее наблюдается феррито-перлитная структура основного материала детали.

Нанесенные покрытия имеют твердость до 70 HRC, при этом отдельные включения (частицы абразивного круга, гранита или базальта) имеют твердость до 11-12 ГПА. Изменение структуры подложки вызвано тепловым влиянием на нее в процессе нанесения покрытия. Вследствие чего отмечается упрочнение основного материала до HRC 35..42 в зоне троостомартенсита и до HRC 25…30 в зоне сорбита.

Изобретение позволяет повысить скорость и качество наплавки, а также абразивную износостойкость нанесенных индукционными способами покрытий за счет оптимального сочетания компонентов разработанного нового порошкового материала и может быть использовано при наплавке деталей машин, таких как ведущие колеса и поддерживающие катки гусеничного движителя, имеющих большие поверхности износа и работающих в режиме интенсивного абразивного изнашивания, ударных нагрузках и высоких контактных напряжениях.

Триботехнические исследования интенсивности изнашивания на машине трения АЕ-5 по схеме торцевого трения трех пальчиковых образцов с покрытиями, нанесенными индукционным методом из трех различных вариантов порошкового материала, выявили повышение их износостойкости в 10 и более раз за счет получаемой структуры покрытия и наличия упрочняющего компонента.

Источники информации

1. Патент РФ №2147980. Шихта для индукционной наплавки.

2. Патент РФ №2206438. Композиция для индукционной наплавки.

Изобретение может быть использовано при наплавке деталей машин, имеющих большие поверхности износа, работающих в режиме интенсивного абразивного изнашивания, ударных нагрузок и высоких контактных напряжений, в частности, ведущих колес и поддерживающих катков гусеничного движителя. Порошковый материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: феррохром 20-30; углерод 1,7-1,9; хром 14-16; кремний 0,9-1,0; порошок ПГ-СР-2-М 2,8-3,2; марганец 7,7-8,8; упрочняющий компонент 3,0-5,5; тетраборат натрия 0,9-1,1; борная кислота 9,9-12,1; сода кальцинированная 0,9-1,1; гидроокись кальция 0,9-1,1; силикокальций 1,8-2,2; флюс сварочный 4,5-5,5; железо - остальное. В качестве упрочняющего компонента использованы абразивные частицы, полученные после шлифования износостойкими шлифовальными кругами, например, эльбор, электрокорунд, карбид кремния, нитрид бора, монокорунд и др. Могут быть использованы различные порошковые материалы минерального происхождения, такие как гранит, базальт. Дисперсность упрочняющих частиц составляет не более 1 мм. Изобретение позволяет повысить скорость и качество наплавки, а также абразивную износостойкость нанесенных индукционными способами покрытий за счет оптимального сочетания компонентов. 2 з.п. ф-лы.

1. Порошковый материал для индукционной наплавки твердосплавных покрытий, содержащий углерод, хром, никель, кремний, марганец, феррохром и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит борную кислоту, соду кальцинированную, гидроокись кальция, силикокальций, флюс сварочный, тетраборат натрия и упрочняющий компонент в виде абразивных частиц, полученных после шлифования износостойкими шлифовальными кругами, либо в виде частиц гранита и/или базальта, а никель введен в виде порошка на никелевой основе ПГ-СР-2М, при следующем соотношении компонентов порошкового материала, мас.%:
феррохром 20-30 углерод 1,7-1,9 хром 14-16 кремний 0,9-1,0 порошок ПГ-СР-2М 2,8-3,2 марганец 7,7-8,8 упрочняющий компонент 3,0-5,5 тетраборат натрия 0,9-1,1 борная кислота 9,9-12,1 сода кальцинированная 0,9-1,1 гидроокись кальция 0,9-1,1 силикокальций 1,8-2,2 флюс сварочный 4,5-5,5 железо остальное

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве абразивных частиц шлифовальных кругов он содержит частицы алмаза, или эльбора, или электрокорунда, или карбида кремния, или нитрида бора, или монокорунда.

3. Материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что частицы упрочняющего компонента имеют дисперсность не более 1 мм.