Способ плазменно-порошковой наплавки Советский патент 1992 года по МПК B23K9/04 B23K101/34 

Изобретение относится к сварочной технике, а именно к способам плазменно- порошковой наплавки сплавов на основе железа на обратной полярности,

Известны способы наплавки плазменной дугой, когда высокая стабильность и пространственная устойчивость плазменной дуги обеспечиваются за счет добавки в защитный газ аргон некоторого количества кислородсодержащего газа.

Добавка в защитный газ 0,1-0,2% 02 или 0,4% С02 стабилизируют катодное пятно в процессе катодного распыления при плазменной наплавке прутком на обратной полярности.

Недостатком данных способов является то, что для смещения газов требуется специальная аппаратура, подача прутка осуществляется дополнительным устройством. В плазмотроне кислородсодержащий газ подается из специального сопла, расположенного внутри между соплами для защитного и плазмообразующего газов, что усложняет его конструкцию.

Известен способ плазменно-порошко- вой наплавки, когда присадочный порошок вдувают несущим газом в плазменную струю, в которой порошок оплавляется и переносится плазменной струей на поверхность наплавляемого изделия.

Недостатком данного способа является то, что при наплавке на обратной полярности неокисленными порошками без добавок кислородсодержащих добавок в несущий газ (аргон) процесс наплавки идет нестабильно. Это проявляется в постоянном блуждании катодного пятна, которое теряет жесткую привязку к столбу дуги, В отдельные моменты стабилизации катодного пятна оно обычно располагается частично на основном металле перед фронтом наплавляемого слоя, а остальная часть на сварочной ванне. При нарушении стабилизации катодное пятно начинает перемещаться либо к основному металлу, либо к сварочной ванне. Причем пягно может быть полностью расположено на сварочной ванне, и тогда оно начинает хаотично блуждать или перемещаться на основной металл и переходит

(Л

С

vi

CJ

ел о VI

из рассредоточенной формы в концентрированную. В целом нарушение жесткой привязки пятна к столбу дуги вызывает нарушение спокойного протекания процесса наплавки и устойчивости положения столба дуги.

При добавке в несущий газ 0,1-1 % кислорода или углекислого газа рассредоточенное катодное пятно сжимается и перестает блуждать. Примерно 1 /3 катодного пятна во время наплавки находится на основном металле, остальная часть располагается на сварочной ванне. Такое постоянство расположения катодного пятна на основном и наплавляемом металле придает процессу наплавки высокую стабильность.

Но при наплавке порошков на основе железа добавки кислорода или углекислого газа в несущий газ способствуют активному окислению сварочной ванны.

После кристаллизации окисленной ванны наплавленный слой имеет грубые морщины и шероховатость. Металл слоя чернеет, ухудшаются его служебные свойства. Данные недостатки были выявлены при наплавке порошками на железной основе (ПГ-С27, ПР-Х18НМ-4, Р6М5, Ф6МЗ).

Целью изобретения является повышение качества наплавки путем стабилизации катодного пятна, улучшение формирования сплавов на основе железа при плазменно- порошковой наплавке на обратной полярности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе плазменно-порошковой наплавки, включающем подачу несущим газом порошка в плазменную дугу, горящую между электродом и изделием, порошок на железной основе перед наплавкой нагревают до температуры 0,16-0,2 от температуры плавления без потери им сыпучести. При нагреве порошок окисляется, что стабилизирует катодное пятно на обратной полярности без ухудшения формирования наплавленного металла. Формирование на- плавленного металла улучшается из-за стабилизации катодного пятна (уменьшение его блуждания) при катодной зачистке без добавок кислорода или углекислого газа в несущий газ.

Перед наплавкой порошок нагревается в печи при температурах 0,16; 0,17; 0,18; 0,19; 0,2 от температуры плавления. Нагрев способствует окислению порошка. Цвет порошка из серебристого становится матовым. После нагрева порошок не теряет сыпучести и не подвергается спеканию.

Наплавка осуществляется плазмотроном с подачей аргона по трем каналам: плазмообразующим, несущим и защитным. Окисленный порошок подается в плазменную дугу, горящую между электродом и изделием на обратной полярности, несущим газом. Наплавляется порошок ПГ-С27, %: С 4,26-3,91; Ni 1,91-1,72; Сг 26,12-26,8; Si 1,37-1,3; Мп 1,35-1,37. Выполняются наплавки порошком, прокаленным при различных температурах, Режимы наплавки следующие: д 160-180 A; UA 35-40 В, расход порошка 1,5-2 кг/ч, частота колебаний 0,8 Гц, размах колебаний 40-60 мм, скорость наплавки 5 м/ч, общий расход аргона 20 л/мин. В процессе наплавки окисленным порошком катодное пятно не блуждает, наплавленный металл формируется хорошо, не окисляется и наблюдается высокая стабильность процесса в целом.

При наплавке окисленным порошком формирование и качество наплавленного металла улучшается, катодное пятно в процессе катодной зачистки стабилизируется, наплавленный металл не окисляется. Операция прокалки порошка для удаления влаги совмещается с процессом окисления. Наплавка окисленными порошками стабилизирует катодное пятно без добавки кислорода или углекислого газа в несущий газ. Не требуется аппаратура для смешения газов.

Формула изобретения Способ плазменно-порошковой наплавки, включающий подачу порошка на железной основе несущим газом в сжатую дугу, горящую между электродом и изделием, о т- личающийся тем, что, с целью повышения качества наплавки на обратной полярности путем стабилизации катодного пятна, порошок перед подачей нагревают до окисления до температуры 0,16...0,2 от температуры плавления порошка.

Использование: при плазменно-порош- ковой наплавке сплавов на основе железа на обратной полярности. При плазменно- порошковой наплавке на обратной полярности подают порошок на железной основе в плазменную дугу несущим газом. Порошок перед подачей нагревают для окисления до температуры 0,16...0,2 оттемпературы плавления порошка.