Порошковий дріт для наплавлення

Винахід відноситься до галузі зварювального виробництва, зокрема до матеріалів для наплавлення, і може бути використаний для електродугового наплавлення зношених поверхонь деталей, які працюють в умовах тертя металу по металу в середовище абразиву за високого питомого тиску, наприклад, деталей гірничо-збагачувального обладнання: корпусів млинів, корпусів дробарок, валів - шестерен та т. і. Відомий порошковий дріт для механізованого наплавлення за авторським свідоцтвом СРСР № 1600182 (В23К 35/368, від 13.03.89 p.), який містить в мас.%: хром 30,0 - 33,5; феросиліцій 1,0 - 2,0; феротитан 1,0 - 2,0; графіт 0,5 - 1,0; ферованадій 1,0 - 2,0; порошок заліза 0,5 - 23,5; марганець 26,0 - 28,0; молібден 5,0 - 7,0; фтористий кальцій 5,0 - 8,0; кремнієфторістий натрій 1,0 - 4,0; польовий шпат 4,0 - 7,0; мармур 2,0 - 5,0; при цьому коефіцієнт заповнення складає 35%. Найбільш близьким до заявленого винаходу є порошковий дріт для наплавлення за авторським свідоцтвом СРСР № 535148 (В23К 35/368, від 02.04.74 р.,), який складається з стальної маловуглецевої оболонки та порошкової шихти, при такому вмісті компонентів, мас. частка, %: нікель 1,2 - 1,8; хром 11,2 - 12,5; феромарганець 2,5 - 3,0; вольфрам 1,2 - 1,6; феротитан 0,2 - 0,3; польовий шпат 1,8 - 2,0; графіт 0,18 - 0,20; порошок заліза 2,5 - 3,4; натрій кремнійофтористий 0,6 - 0,8; мармур 1,1 - 1,2; плавіковий шпат 5,2 - 5,6; сталева оболонка залишок. Відомий порошковий дріт не забезпечує якість наплавленого металу через невисокі зварювальнотехнологічні властивості та стійкість проти спрацювання. Завданням винаходу є удосконалення відомого складу порошкового дроту за рахунок додаткового введення в склад шихти ферохрому, феросиліцію, порошку алюмінію та флюса АН-348А, вибору співвідношення між всіма компонентами шихти, що сприяє створенню самозахисного порошкового дроту з поліпшеними зварювально-технологічними властивостями ( зменшення коефіцієнту набризку, поліпшення формування наплавленого металу та віддільності шлакової кірки), які забезпечують одержання наплавленого металу з більш високим опором спрацюванню в умовах тертя металу по металу з прошарком абразиву. Поставлене завдання вирішується тим, що до складу порошкового дроту, який складається з сталевої оболонки та порошкової шихти, що вміщує феромарганець, феротитан і порошок заліза, додатково у шихту введено ферохром, феросиліцій, порошок алюмінію та флюс АН-348А, при такому змісті компонентів, мас.частка, %: сталева оболонка 75,0 - 78,0; ферохром 2,0 - 2,5; феромарганець 2,0 - 2,5; феросиліцій 0,9 - 1,2; феротитан 0,15 - 0,З0; порошок алюмінію 0,2 - 0,5; флюс АН-348А 4,0 - 6,0; порошок заліза залишок, при цьому коефіцієнт заповнення порошкового дроту складає 25%, а хімічний склад флюсу АН-348А у мас. частках, %, такий: SiO2 - 42,5; Fe2O3 - 1,5; Аl2О3 -4,5; СаО - 11,2; MgO - 1,6; МnО - 32,7; CaF2 - 3,5; S 0,029; Ρ - 0,109. Наявність в складі шихти порошкового дроту 2,0 - 2,5% ферохрому і 0,9 - 1,2% феросиліцію підвищує стійкість наплавленого металу проти абразивного спрацювання. За рахунок уведення у склад шихти 0,2 - 0,5% порошка алюмінію, покращується захист наплавленого металу, утворюються нітриди титану та алюмінію у наплавленому металі, що підвищує твердість та зносостійкість металу. Введення в склад шихти 4,0 - 6,0 % флюсу АН-348А забезпечує надійний захист зварювальної ванни і наплавленого металу від атмосфери, попереджує появлення пор, шлакових вкраплень, стабілізує горіння дуги, зменшує коефіцієнт набризку та поліпшує формування наплавленого металу. Після наплавлення на поверхні наплавленого металу утворюється тонка шлакова кірка, яка легко знімається. Для оцінки зварювально-технологічних властивостей порошкового дроту були виготовлені п'ять варіантів порошкових дротів (табл. 1) шляхом заповнення оболонки з маловуглецевої стрічки 08кп сумішшю порошкових компонентів (середній коефіцієнт заповнення 25%) з послідовною протяжкою на волочильному стані до одержання потрібного діаметру. Випробували три порошкових дроти №№ 2, 3, 4 (табл. 1) у відповідності з винаходом, а також два дроти №№ 1 й 5, які мали ті самі компоненти, але взяти у відсотковому відношенні, яке виходить за межі установлені винаходом. Одночасно також випробували відомий порошковий дріт за авторським свідоцтвом №№ 535148. Зразки наплавляли відкритою дугою напівавтоматом ПДО-517 без додаткового захисту наплавленого металу на режимі: струм I = 180 - 200А, напруга Ug = 20 - 22В, швидкість наплавлення Vh = 10 - 12м/г. Під час наплавлення зразків оцінювали зварювально-технологічні властивості дротів: коефіцієнт набризку, формування наплавленого металу, віддільність шлакової кірки. Встановлено, що наявність в складі шихти 3,5 - 5,5% флюсу АН-348А сприятливо впливає на зварювально-технологічні властивості порошкового дроту: стабілізується горіння зварювальної дуги, поліпшується формування наплавленого металу і віддільність шлакової кірки, знижується коефіцієнт набризку (табл. 2). Для оцінки стійкості проти спрацювання зразки наплавленого металу випробували на машині НК-М, яка імітує тертя металу по металу з прошарком абразиву (табл. 2). Одночасно випробували в рівних умовах з незалежним навантаженням шість зразків. Умови випробувань: абразив - мокрий кварцовий пісок з розміром часток 0,2 - 0,4мм, шлях тертя 413м, питомий тиск 3МПа. Випробування виявило, що при уведенні в склад шихти порошкового дроту 2,0 - 2,5% ферохрому, 0,9 1,2% феросиліцію, 0,2 - 0,5% порошку алюмінію спрацювання наплавленого металу зменшується до 200мг. Встановлено, що при вмісті у шихті порошкового дроту 0,2 - 0,5% порошку алюмінію в наплавленому металі утворюються нітриди алюмінію. Після наплавлення такий метал має відносно невисоку твердість і задовільно обробляється різанням. Зниженні показники стійкості проти спрацювання наплавленого металу та зварювально-технологічних властивостей порошкового дроту №№ 1, 5 (табл. 2) говорять про вірність вибору меж складу компонентів. Таблиця 1 Номер порошкового дроту Компоненти Стрічка сталева Ферохром Феромарганець Феросиліцій Феротитан Порошок алюмінію Флюс АН-348А Порошок заліза 1 70,0 1,5 1,5 0,5 0,08 0,1 2,5 18,82 2 3 4 Масова частка компонентів, % 75,0 75,0 78,0 2,0 2,0 2,5 2,0 2,0 2,5 0,9 1,0 1,2 0,15 0,2 0,3 0,2 0,35 0,5 4,0 5,0 6,0 15,75 14,45 9,0 5 80,0 3,0 3,0 1,5 0,4 0,8 7,0 2,1 Таблиця 2 №№порошкового дроту 1 2 3 4 5 А.С.№ 535148 Зварювально-технологічні властивості Спрацювання, порошкового дроту Формував, Коефіцієнт Віддільність наплавленого наплавл. набризку, % шлакової кірки металу, мг металу, бал 14,5 3 3 240 10,6 4 4 220 8,5 5 5 200 10,2 4 4 230 13,3 4 4 260 15,5 3 3 430 Твердість, HRC 25 35 40 36 38 42 На основі викладеного вище можливо зробити висновок, що запропонований склад порошкового дроту має нові властивості, які непритаманні відомим технологічним рішенням, таким чином він має суттєві відзнаки. Запропонований склад порошкового дроту забезпечує такий склад наплавленого металу, мас. частка %: вуглець 0,1 - 0,2; кремній 0,8 - 1,3; марганець 1,5 - 2,5; хром 1,5 - 2,0; титан 0,1 - 0,2. Структура наплавленого металу складається з мартенсіту, фериту та нітридів. Очікуваний річний ефект від впровадження наплавлення деталей гірничо-збагачувального обладнання запропонованим порошковим дротом сягне 100тис.у.о.