Способ электродуговой наплавки легированного сплава Советский патент 1993 года по МПК B23K9/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для получения легированных наплавленных покрытий на деталях машин и инструментов при их производстве и восстановлении с помощью электродуговой наплавки.

Цель изобретения - повышение качества наплавляемого металла путем активного управления свойствами наплавленного металла и увеличение производительности наплавки, получение сплавов переменного состава.

На фиг.1 показана схема подачи электродов через бункер с порошковым присадочным материалом на этапе формирования пучка электродов; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1.

Схема содержит электроды 1; порошковые материалы разного химсостава 2; 3; транспортируемый порошок 4; бункер с то- косьемником 5; флюс 6; дугу 7; наплавляемую деталь 8; попарно подаваемые электроды 9.

Способ реализуется следующим образом.

Наплавку ведут пучком соприкасающихся электродов 1, проходящих через бункер 5 с легирующим присадочным порошком 2 и отверстие токосъемника 5. В бункер 5 электродные проволоки 1 круглого сечения подают раздельно. Бункер располагают непосредственно над токосъемником так, что поверхность токосъемника служит дном бункера с легирующим порошком 2.

ел

С

ел а

со

При входе в отверстие токосъемника за счет его формы обеспечивают соприкосновение электродов 1. Таким образом, формирование пучка осуществляют в полости бункера в массе порошкового присадочного материала 2, За счет сил трения об электроды и свойства сыпучести порошок увлекается в зону формирования пучка, где сходящиеся электроды сжимают порошок 4, он заклинивается между электродами и транспортируется в дугу.

После выхода из токосъемника порошок или просыпается в дугу 7 из-за небольшого расхождения электродов, или двигается в виде спрессованного шнура к дуге. При наплавке под флюсом электроды образуют в нем канал, по которому присадка движется вместе с электродами и полностью переплавляется в дуге. Для наплавки используют не менее трех электродов, что позволяет получить замкнутую в поперечном сечении полость между ними для транспортировки порошка.

Замкнутую полость образуют поверхностями трех или четырех электродов. Количество замкнутых полостей в пучке задают количеством электродов 1 и их расположением. Расположение электродов в пучке задают формой отверстия в токосъемнике. Максимальную суммарную площадь поперечного сечения полостей получают при расположении электродов, дающем наибольшее количество четверок соприкасающихся электродов при условии их соприкосновения собой. Различными комбинациями троек и четверок электродов в совокупности с регулированием концентрации легирующих элементов в порошковой присадке за счет добавления компонента, составляющего основу наплавки, достигают точного управления химсоставом наплавки. Степень легированности так же изменяют применением электродов различного химсостава и подачей менее половины электродов с отличной от остальных скоростью. При этом присадка идет со скоростью большей части электродов, т.к. сила трения об электроды пропорциональна площади контакта с ними, а послойное перемещение порошка в пучке исключается из-за его спрессовывания при прохождении токосъемника. Подавая меньшую часть электродов 1 с большей или меньшей чем у остальных скоростью, уменьшают или увеличивают легированность наплавки, т.к. изменяют соотношение электродного и присадочного материалов в наплавке.

Для получения сплавов переменного состава в бункер засыпают разные легирующие порошки послойно концентрично оси пучка электродов. Расходование порошка идет в основном за счет поступления его в зону захвата между электродами осыпанием с периферийных областей бункера с постепенным понижением уровня порошка в бункере. Поэтому при расположении вокруг пучка электродов порошка одного химсостава 2, а на периферии бункера - другого 3, в

пространство между электродами сначала поступает первый порошок, а после его расходования - второй, что ведет к изменению химсостава наплавки.

Изобретение иллюстрируется следующим образом: осуществляли наплавку пучком из четырех соприкасающихся электродов Св 08F2C диаметром 1,6 мм, пропускали через бункер с легирующим порошком. Скорость подачи электродов V3

76,6м/ч, напряжение U 26 В, ток наплавки 460 А. Формирование пучка осуществляли пропусканием его через квадратное отверстие 3,2x3,2 мм в токосъемнике, выполненном заодно с бункером. В качестве

защиты дуги использовали флюс АН-348 А и газ аргон. Наплавку вели на пластины толщиной 20 мм из СтЗ. Для сравнения выполняли наплавку пучком тех же электродов без присадки, на тех же режимах, Площадь поперечного сечения замкнутой полости между электродами составила 7% от сечения электродов.

Применение в качестве присадки чистого графита с учетом его насыпной плотности и коэффициента угара 0.8 в дуге, обеспечивало по расчетам 1 % углерода от веса наплавленного металла. Твердость металла после наплавки и произвольного охлаждения была HRC3 57 ±3 под слоем флюса и HRCs 60 ± 3 в аргоне, что соответствует углеродистой стали с 1% углерода после закалки и объясняется сильным теплоотво- дом от наплавки в основной материал. Твердость наплавки без присадки составила ННСэ 22 ±3 под флюсом.и НРХЭ 30 ±3 в аргоне. Затем было снижено процентное содержание углерода в наплавленном металле по весу вдвое за счет добавки в него

порошка железа до 50% по объёму смеси. Твердость наплавленного металла составила HRC3 44± 4 под флюсом и HRC3 47 ± 3 в аргоне, что соответствует твердости стали с содержанием углерода 0,5 мас.% после закалки.

В тех же условиях при легировании по рошком только графита осуществляли наплавку с подачей пары электродов со скоростью V3 153 м/ч, при этом получили

твердость наплавки НРСэ 42 ± 3 под флюсом и НРСэ 46 ±3 в аргоне, что соответствует стали с 0,5% углерода после закалки. Некоторое понижение твердости по сравнению с предыдущим случаем обусловлено большим тепловложением в заготовку и перемешиванием наплавки с основным металлом. Проводили наплавку на исходных режимах с послойной засыпкой карбида кремния и меди на периферии бункера кон- центрично оси пучка. После расходования порошка карбида кремния по цвету наплавки было зафиксировано ее легирование медью.

Процесс обеспечивал простое, стабильное и точное легирование наплавки, что повысило ее химическую однородность и механические свойства.

Формула изобретения 1. Способ элёктродуговой наплавки легированного сплава, при котором на на0

плавляемую поверхность подают легирующую присадку, при этом через бункер с легирующим порошком подают несколько плавящихся электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества наплавляемого металла путем активного управления свойствами наплавленного металла и увеличения производительности, электроды через бункер подают пучком, образуя каналы для прохода легирующего по- рошка каждыми тремя или четырьмя соседними электродами.

2, Способ по п.1,отличающийся тем, что скорость подачи меньшей половины части электродов изменяют.

3. Способ по пп.1 и 2, отличаю щи й- с я тем, что, с целью получения сплава переменного состава, порошки в бункер засы- лают различного химического состава слоями, концентричными оси пучка.

Использование: восстановление с помощью электродуговой наплавки. Сущность изобретения: наплавку ведут пучком не менее трех соприкасающихся электродов, формирование пучка производят в массе порошковой присадки. Транспортировка порошка осуществляется по каналам внутри пучка из троек или четверок соприкасающихся электродов. Электроды подают с одной скоростью или меньшую часть электродов подают с отличной от остальных скоростью. Для получения сплавов переменного состава используют разные порошки, засыпая их в бункер послойно концентрйчно оси пучка. 2 з.п. ф-лы,3ил,

фаг. 3