Композиционный электрод Советский патент 1982 года по МПК B23K35/06 

(54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОД

1

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к композиционным материалам, и может быть использовано при напылении и наплавке покрытий с высокой прочностью сцепления с основой, равномерных по составу.

Известен композиционный электрод, представляющий собой проволоку в виде гибкого шнура с оболочкой из алю- ю миния, внутри которой находится спеченный порошок, частицы которого представляют собой алюминиевое ядро, окруженное никелевой оболочкой 1.

Недостатком известного электрода is является то, что при его напылении образуется неравномерное по составу покрытие, содержащее значительное количество окислов, с пониженной прочностью сцепления с основой. 20

Наиболее близким к предлагаемому является электрод, представляющий собой алюминиевую основу, равномерно армированную волокнами стали 2.

Недостатком известного электрода является то, что при его напылении формируется покрытие с невысокой прочностью сцепления с основой, неравномерное пь составу.

Цель изобретения - разработка композиционного электрода, при напылении которого формируется пЬкрытие с высокой прочностью сцепления с осиновой, равномерное по составу.

Поставленная цель достигается применением композиционного электрода на основе алюминия или его сплавов, выполненного в виде стержня, армированного волокнами металлов, экзотермически взаимодействующими с алюминием, расположенными в стержне концентрическими рядами по его сечению с расстоянием между рядами 1,5 3 диаметра волокна, причем расстояние между волокнами в ряду составляет О,1-1,1.диаметра волокна, а расстояние первого ряда от поверхности стержня составляет 0,2-0,8 диаметра волокна. При напылении предлагаемого композиционного электрода происходит одновременной плавление слоя алюминия на поверхности между волокнами в первом ряду и частично между рядами при этом слой алюминия толщиной 0,2-0,8d удерживается на поверхности стали поверхностного натяжения и окисной пленкой. При увеличении толщины слоя выше 0,8d происходит его частичное сдувание с поверхности, при толщине слоя менее 0,2d происходит чрезмерное быст рое плавление волокон в ряду и частич ное их сдувание потоком сжатого воздуха. Однойременно со слоем алюминия плавятся волокна в первом ряду, плавление которых ускоряется теплотой, вы деляющейся при реакции уже перегретого алюминия с волокном. Таким образом, волокна металла в первом ряду в момент нагревания и плавления взаимодействуют с перегретым алюминием с образованием алюминидов,котЫэые затем расплавляются по мере нагревания.. По мере плавления волокон происходит плавление и перегревание алюминия в промежутке между первым и вторым рядами и между волокнами в третьем ряду. В процессе плавления волокна происходит одновременное его растворение в алюминии, в результате чего осуществляете дополнительное перемешивание. Плавление частично растворенного волокна происходит практически мгновенно (одновременно протекает и растворение волокна), ряд волокон с частью перегретого расплава между рядами (часть расплава тол9543 щиной 0,2-0,8 удерживается на поверхности второго ряда силами поверхнот стного натяжения) одновременно сдувается потоком сжатого воздуха, при этом дополнительно перемешивается, дробится на капли, и капли транспортируются к напыляемой поверхности. Образовавшиеся капли сильно перегреты (имеют высокое теплосодержание) и в момент полета не успевают охладиться, в связи с чем образование алюминида происходит в момент удара капли о напыляемую поверхность, что приводит к формированию алюминидного покрытия одного состава с максимальной прочностью сцепления с основой, Таким же образом в следующий момент времени происходит сдувание слеДУЮщего ряда волокон, При расстоянии между рядами волокон более 3d (где d - диаметр волокна) замедляется плавление и растворение волокон в последующих рядах, уменьшение расстояния менее 1,5d ведет к ухудшению перемешивания компонентов.. При расстоянии межДУ волокнами в ряду более 1,1d происходит выдувание расплава алюминия, ри расстоянии между волокнами ме«нее О,Id имеет место неравномерное плавление электрода. П РИМ ер . Образцы композиционных электродов диаметром 2 мм с армиРУющими стальными волокнами диаметро 0 2 мм напыляются электродуговым металлизатором ЭМ-9 при давлении сжатого воздуха 4|5 атм и токе 200 А на полированную (с высотой мик0овыступов мм) поверхность стали 45. Прочность сцепления покрытия приведена в таблице. 595 Прочность сцепления покрытия, по Пученного при напылении известного электрода 185 кг/см, т.е. на tS-SS меньше, чем при напылении предлагаемого. Металлографические исследования поп крытия, полученного напылением предлагаемого композиционного электрода) показымнот, что покрытие имеет микротвердость 970 кгс/мм и состоит из алюминица состава - FeAI. При напылении известного электрода фсфмифуется покрытие с микротвер дoctЫD Ч4к:тиц алюминия 35-52 кгс/мм, стали 7 кгс/мм и алюминидов железа (малмчного состава (FeA 1 и ). Таким образом, при напылении пред лагаемого композиционного электрода формируется покрытие, равномерное по составу. 3 Формула изобретения Композиционный электрод на основе алюминия или его сплавов,выполненный в виде стержня, продольно армированного волокнами металлов, экзотермически;взаимодействую|цего с алюминием,о тличающийся тей, что, с целью повышения прочности сцепления покрытий с основой, волокна расположены концентрическими рядами па сечению стержня, с расстоянием между рядами 1,5-3 диаметра во локон-,с расстояниями между волокнами 0,1-1,1 диаметра волокна и рассто янием первого ряда от поверхности стержня 0,2-0,8 диаметра волокна, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США Н 3322515, кл. 29-191.2, 196Za. 2.Авторское свидетельство СССР 1Г 5336 0, кл. С.22 С 1/09, 1975