Способ наплавки деталей Советский патент 1982 года по МПК B22D19/10 

наплавляемых поверхностей до 12001250 К наблюдается интенсивная, потеря тепла излучением с нагретой поверхности. Поэтому использование теплоизоляционных -покрытий для уменьшения потерь тепла излучением с нагреваемых но ненаплавляе ых поверхностей позволяет значительно уменьшить время нагрева до оптимальных температур и увеличить производительность процесса наплавки. Кроме того, использование теплоизоляционных покрытий с т.пл. выше 1250 К, т.е. выше чем температура предварительного нагрева детали, предотвращает его налипание на нагреваемую поверхность и обеспечивает его хорошее удаление с поверхности готовой детали. Наличие такого покрытия предотвращает сварку заливаемого металла с поверхностью, которая не подлежит наплавке.

Регламентация скорости заливки и количества заливаемого в процессе наплавки металла обусловлена тем, что в процессе заливки необходимо производить очистку наплавляемой поверхности, а для этого необходимы определенные гидродинамические параметры протекающего металла.

Если удельная скорость заливки меньше 0,2 кг/с, то скорость протекания металла оказывается малой и он плохо очищает наплавляемую поверхность. Если проводят заливку с удельной скоростью больше 1,8 кг/с, то поток металла получает повышенную турбулентность и это приводит к запутыванию в наплавляемом слое хдлаковых включений.

Использование для заливки металла по массе, превьяиающей массу наплавляемого металла в 1,4-2,2 раза, позвоЛяет повысить температуру на поверхности наплавки до оптимальной,за счет удлинения времени соп11икосновения протекающего металла с наплавляемой поверхностью и разрушить и смыть в процессе проливки движущимся металлом с этих поверхностей окисные пленки. Если для запивки используется металл в количествах по массе меньше необходимого для наплавки в 1,4 раза то его оказывается мало для полного удаления окисной пленки с наплавляемой поверхности и не всегда зона контакта достигает температур, обеспечивающих хорошую связь залитого меТсшла с наплавляемой поверхностью. При увеличении расхода металла больше необходимого для наплавки в 2,6 раза и больше дальнейшего улучшения свойств переходной зоны не наблюдается и это приводит только к повышению расхода жидкого металла.

Большое влияние на формирование первичной и конечной микроструктуры и величину износостойкости наплавленного металла оказывает скорость охлаждения сразу после окончания заливки и в процессе всего охлаждения. Если скорость теплоотвода меньше 21,6 кДж/м.с, то образуется крупнозернистая первичная микроструктура и это приводит к повышенному износу в процессе эксплуатации деталей. При повышении скорости охлаждения больше 83,4 кДж/м.с первичная и конечная микроструктура металла получается очень мелкозернистой и хрупкой. И повышенная хрупкость приводит к уменьшению износостойкости наплавленного слоя.

Пример. Восстанавливают звенья гусеницы трактора Т-330 и траки шагающего экскаватора ЭКГ-8.

Звенья гусениц тракторов Т-330 изготовлены из стали марки Ст45 и имеют следующие размеры, мм: длина 315, высота 120 и ширина 40.

Износ восстанавливаемых по высоте составляет 11-27,5 мм,

Во всех случаях наплавляемые поверхности предварительно зачищают. Предварительный нагрев деталей находится в пределах 1150-1300 К.

При восстановлении в качестве наплавляемого сплава используют сталь марки Ст 45 БН и изностостойкий чугун со следующим химическим составом,-. мас.%: углерод 3,23-3,29;марганец О,87-0,94;кремний 1,52-1,56гмедь 0,180,25;хром О,28-0,34,фосфор 0,08-0,09 сера 0,04-0,05.

Установлено, что при использовании известного способа в зависимости от степени износа время наплавки звена составляет 5,3-6,75 мин. Ввиду охлаждения наплавленного металла со скоростью 19,2-21,5 кДж/м -с первичная ft конечная микроструктура металла получается крупнозернистой, что значительно ухудшает его износостойкость

При наплавке звеньев согласно предлагаемого- способа время наплавки составляет 3,35-4,65 мин. В экспериментах удельная скорость заливки изменяется в пределах 0,185-1,85 кг/с, а количество заливаемого металла находится в пределах 1,15-2,65% от веса наплавляемого металла. Для формирования контура детали используют металлическую форму с нанесением не ее рабочую поверхность теплоизоляционного покрытия толщиной от 0,1 до 0,65 мм, что обеспечивает охлаждение наплавленной зоны с удельным теплоотводом 83,4-21,6 кДж/ .

Перед нагревом под наплавку ненаплавляемые боковые поверхности звена покрывают теплоизоляционным покрытием следукяцего состава, мас.%: вспученный перлит марки ПВП 12,6-13,2; огнеупорная глина 11,4-11,8; скрытокристаллический графит 1,5-2,0; поливинилацетатного клея 1,2-1,4; вода

остальное. Толщина теплоизоляционного пок1%1тия составляет 0,25-0,45 мм. Определено, что- наличие слоя теплоизоляционного покрытия позволяет сократить время нагрева на 8-21%. Кроме того, ввиду уменьшения потерь тепла в процессе переноса детали из индуктора в кокиль, предварительный

нагрев детали может осуществляться до температур на 30-40 К ниже, чем в случае, когда покрытия не применяются. Все это позволяет уменьшить время нагрева наплавляемых поверхностей на 19,5-28,0% и значительно повысить производительность способа наплавки. Результаты приведены в таблице. Испольэоаание предлагаемого способа наплавки позволяет сократить время наплавки одного звена с 5,36,75 до 3,35-4,65 кии, уменьишть ве личину зерен наплавленного металла в 1,2-1,45 раза и повысить износостойкость сплава в 1,45-1,60 раза. Предварительный расчет ожидаемог экономического эффекта показывает, что за счет упрощения технологическ го процесса наплавки, повыиения про изводительности труда в 1,5 раза, уменьшения времени нагрева наплавля емых частей детали на 19,5-28,0%, уменьшения величины зерен в 1,2-1,4 раза и повышения износостойкости НсшлавленнОго металла в 1,45-1,6 ра за, экономический эффект составит н программу 100 тыс. звеньев более 380 тыс. руб.. Формула изобретения чч Способ наплавки деталей, преимущественно звеньев и траков гусеничных машин, включающий нанесение на неиаплавляемые поверхности детсши слоя покрытия из теплоизоляционного мате1жала, нагрев ее и .заливку жидкого металла в зазор между изношенной поверхностью и стерокнем или литейной и последующее охлаждение, о тли чающийся тем, что,с целью улучшения качества соединения зали- ваемого метгшла с деталью и повышения износостойкости наплавленной зоны, теплоизоляционный материгш для нанесения слоя покрытия на ненаплавляемые поверхности детали используют с т.пл. 1250-1300 К, заливку жидкого метгшла ведут с удельной скоростью 0,2-1,8 кг/с, а охлаждение наплавленных участков осуществляют с удельным теплоотводом 21,6-83,4 кДж/м-с. Источники информации, рринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 29.8431, кл. В 22 D 19/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 517393, кл. В 22 D 19/00, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР 621456, кл. В 22 D 19/10, 1976.