СМЕСЬ ДЛЯ ИНДУКЦИОННОЙ НАПЛАВКИ МЕДИ НА СТАЛЬ Российский патент 2010 года по МПК B23K35/362 B23K13/01 

Изобретение относится к области индукционной наплавки, в частности для соединения меди со сталью при производстве медных шин, пластинчатых теплообменников, где минимально допустимым является наличие в сварном шве других компонентов кроме меди.

Известно применение борного ангидрида в составе флюса для пайки ПВ200 (см. Сварка в машиностроении. Т.4 Машиностроение, 1070, с.329), содержащий в своем составе компоненты, мас.%:

Борный ангидрид 65-67 Бура 18-20 Фтористый кальций 14-16

Недостатком этого флюса является то, что при наплавке образуются не сплавленные участки, раковины и опоры. Кроме того, он не совпадает по назначению с предлагаемым техническим решением.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества наплавленного слоя при высокочастотной наплавке.

Поставленная задача достигается тем, что смесь для индукционной наплавки меди на сталь содержит боросодержащий флюс в виде борного ангидрида и медный порошок в следующем соотношении, мас.%:

Борный ангидрид 38,6-48,6 Медный порошок 51,4-61,4

при этом размер частиц смеси составляет 0,15-0,25 мм.

Введение в состав смеси медного порошка в количестве, превышающем 61,4 мас.%, приводил к появлению не сплавленных участков и к повышению температуры плавления смеси.

При введении в состав смеси медного порошка менее 51,4 мас.% ухудшаются электротехнические свойства наплавленного слоя (электрическое сопротивление) и повышается температура плавления, т.к. расплав этого состава значительно отличается от эвтектического.

Оптимальным составом смеси является состав: медный порошок 56,4%, борный ангидрид 43,6%. Размер частиц смеси принят в пределах 0,15-0,25 мм. При уменьшении дисперсности 0,15 мм требуются значительные энергозатраты, при этом дальнейшее измельчение не влияет на качество наплавленного слоя. Увеличение размера частиц свыше 0,25 мм увеличивает время наплавки на 10%.

Для проведения опробования смеси для наплавки меди на сталь были приготовлены несколько составов и наплавка осуществлялась по следующей методике.

Для наплавки меди на сталь изготавливались образцы из стали 3 размером 100×40×5, из меди 40×40×4,5 мм.

Борный ангидрид (обезвоженный) измельчали в ступе и просеивали через сито с ячейками 0,25х0,25 и 0,5х0,5 в отдельные металлические короба. Таким же образом подготовили и медный порошок. Борный ангидрид и порошок меди смешивали в определенных пропорциях, которые приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 №п/п Химический состав, мас.% Температура плавления, С° Порошок меди Борный ангидрид 1 51,4 48.0 1030 2 50.4 43.0 1015 3 61,4 38,6 1045 4 40.0 53,6 1085 5 00.4 55.0 1075

Фракция зерен максимальная -0,25 мм

Таблица 2 №п/п Химический состав Температура плавления, С° Порошок меди Борный ангидрид 1 51,4 48.0 1035 2 50.4 45.0 1015 3 61,4 58.0 1040 4 40.4 53.0 1085 5 00.4 33.0 1070 Фракция зерен 0,3 мм

Температуру плавления ингредиентов определяли согласно методике, изложенной в SU №1603268 «Способ определения температуры плавления порошковой смеси». Нагревали тигль с образцом и определяли температуру плавления по изменению температурной кривой, при этом исследуемую смесь насыпали слоем одинаковой толщины на горизонтальную подложку с размещенным на ней термодатчиком и производили неравномерный по длине подложки нагрев смеси до появления направленного фронта плавления, проходящего через термодатчик.

Для проведения экспериментов использовался генератор марки ВЧГ -7-60/0,44, щелевой индуктор и специальное устройство для удержания наплавляемой пластинки.

Режимы наплавки: анодное напряжение составляло 7 кВ и время наплавки 30-52 с.

Было наплавлено десять партий по 3 штуки в каждой. Анализ полученных результатов позволил установить, что наиболее оптимальный состав ингредиентов получен при следующих соотношениях компонентов: медного порошка 51,4-61,4 и борного ангидрида 38,6-48,6 (см. табл.).

При увеличении фракции от 0,25 до 0,3 мм увеличивается время наплавки на 1-2 с.

Качество смеси оценивали по результатам исследований наплавленного соединения медь-сталь. Шлифы исследовались на микроскопе МИМ 7 при увеличении ×100.

Изобретение может быть использовано при производстве медных шин, пластинчатых теплообменников. Смесь для индукционной наплавки содержит боросодержащий флюс в виде борного ангидрида и медный порошок в следующем соотношении, мас.%: борный ангидрид 38,6-48,6, медный порошок 51,4-61,4. Размер частиц смеси составляет 0,15-0,25 мм. Смесь обеспечивает повышение качества при высокочастотной наплавке меди на сталь. 2 табл.

Смесь для индукционной наплавки меди на сталь, содержащая боросодержащий флюс в виде борного ангидрида и медный порошок в следующем соотношении, мас.%:
Борный ангидрид 38,6-48,6 Медный порошок 51,4-61,4