Шихта порошкового дроту для електродугового напилення

Винахід відноситься до галузі нанесення покриттів газотермічними методами, зокрема до матеріалів для електродугового напилення. Відомо багато порошкових дротів для електродугового наплавлення та напилення на залізо - марганець молібден - титановій основі (ДЕСТ 26101-84, ТУ 48-4206-244-25 СРСР; ТУУ 05416923.019-97 України та ін.). Усі ці матеріали мають добру твердість та міцність зчеплення з основою, але мають невисоку зносостійкість та високий коефіцієнт тертя при терті ковзання на повітрі. Як аналог був узятий матеріал шихти порошкового дроту для наплавлення (ПП-У50Х23Г6Т за ДЕСТ 2246-60), наступного складу, масові %: вуглець 4,8-5,7 марганець 5,5-7,0 кремній 0,8-1,0 хром 20,0-25,0 титан 0,8-1,0 залізо решта, який має високу твердість та добру міцність зчеплення з основою, але незадовільну зносостійкість при терті ковзання на повітрі. Найбільш близьким за технічною суттю є порошковий дріт для електродугового напилення із шихтою, що є механічною сумішшю компонентів (ТУУ 28.4-0019167-021-2001), який був узятий за прототип. Шихта складається із порошку алюмінію - порошку ферохрому - порошку гематиту - порошку заліза (з розміром частинок до 315 мкм) із наступним співвідношенням компонентів, масові %: алюміній марки ПА-3 (ДЕСТ 6058-73) 15,45-18,9 ферохром марки ФХ850 або ФХ900 (ДЕСТ 4757-91) 17,88-21,9 гематит Fе2О3 (МРТУ 14-14р-84) 5,15-6,3 залізо марки ПЖВ4.450.28 (ДЕСТ 9849-86) 52,9-61,52 Оболонка порошкового дроту виготовляється із сталевої, особливо м'якої, холоднокатаної стрічки марок 08кп, 08пс, згідно з ДЕСТ 503-81 або ДЕСТ 19851-74, із номінальним розміром 12´0,4мм або 12´0,5мм. Діаметр порошкового дроту 2,4мм, коефіцієнт заповнення шихтою - 30...32. Однак, покриття, отримане із даного дротяного матеріалу не має необхідного комплексу властивостей достатньої твердості, міцності зчеплення з основою та високої зносостійкості при терті ковзання на повітрі. Це обумовлено низькою твердістю алюмінію, як складової матеріалу покриття, хоча його наявність сприяє зменшенню коефіцієнта тертя ковзання на повітрі. Перехід алюмінію в оксид при його окисленні в процесі формування покриття та експлуатації виробу, а також наявність в покритті гематиту, збільшує твердість матеріалу покриття, але збільшує і коефіцієнт тертя разом із одночасним зменшенням загальної міцності зчеплення покриття з основою, що обумовлено фізичними властивостями оксидів. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити зносостійкий матеріал на основі ферохрому та заліза шляхом введення нових компонентів та їх нового співвідношення між собою, що забезпечує підвищення зносостійкості та твердості покриття. Запропонована задача досягається тим, що до шихти порошкового дроту для електродугового напилення, що містить порошок ферохрому та порошок заліза, згідно винаходу, додатково додаються порошки нітриду алюмінію та феромарганцю (з розміром часток 40...160мкм), при наступному співвідношенні компонентів, масові %: нітрид алюмінію 16-20 ферохром марки ФХ850 або ФХ900 18-20 феромарганець марки ФМн88 6-8 залізо марки ПЖР2 52-60. Що до оболонки порошкового дроту, то використовується стрічка сталева, холоднокатана зі сталі марок 08кп, 08пс, особливо м'яка, за ДЕСТ 503-81 або ДЕСТ 19851-74 з номінальним розміром 12´0,4мм. Матеріали компонентів наступні: нітрид алюмінію за ТУ 6-09-110-75; ферохром марки ФХ850 або ФХ900 за ДЕСТ 4757-91; феромарганець марки ФМн88 за ДЕСТ 4755-91 та залізний порошок марки ПЖР2 за ДЕСТ 984986. Діаметр порошкового дроту 2,0-2,4мм із коефіцієнтом заповнення шихтою - 30-32. Введення нітриду алюмінію у склад шихти забезпечує одночасне підвищення зносостійкості та твердості покриття. Феромарганець підвищує міцність зчеплення покриття з основою та підвищує зносостійкість, сприяючи створенню аморфно-мікрокристалічної структури покриття. Порошок шихти отримують методом механічного змішування порошків усіх компонентів. Розмір частинок складає 40...160мкм. До змішування проводиться підготовка ферохрому та феромарганцю шляхом подрібнення у спеціальних дробильниках, до отримання матеріалу із заданим розміром частинок. Таблиця Результати випробувань на міцність зчеплення покриття з основою, твердість та коефіцієнт тертя Склад шихти наповнювача 1 Ваговий склад компонен., мас. % Нітрид алюмінію Ферохром ФХ850 або ФХ900 Феромарганець ФМн88 16 18 6 Граничні значення співвідношен. компонентів Мінімальне значення добавок Міцність зчеплен. покриття, МкА Твердість НВ Коефіцієнт тертя 60-65 410-430 0,014-0,015 2 3 4 5 6 Залізо марки ПЖР2 Нітрид алюмінію Ферохром ФХ850 або ФХ900 Феромарганець ФМн88 Залізо марки ПЖР2 Нітрид алюмінію Ферохром ФХ850 або ФХ900 Феромарганець ФМн88 Залізо марки ПЖР2 Нітрид алюмінію Ферохром ФХ850 або ФХ900 Феромарганець ФМн88 Залізо марки ПЖР2 Нітрид алюмінію Ферохром ФХ850 або ФХ900 Феромарганець ФМн88 Залізо марки ПЖР2 Прототип 60 18 19 7 56 20 20 8 52 15 17 5 63 21 21 9 49 Середнє значення добавок Максимальне значення компонентів Кількість добавок менше мінімального значення Кількість добавок більше максимальне значення 58-60 430-450 0,015-0,016 55-58 450-470 0,016-0,017 65-67 380-400 0,013-0,014 54-56 480-500 0,018-0,019 45-50 300-320 0,02-0,03 Покриття були нанесені на дослідно-випробувальному апараті для електродугового напилення "НТУУ КПІ". Як розпилюючий газ застосована суміш метану з повітрям. Випробування на інтенсивність зношування при терті ковзання на повітрі з примусовим змащуванням (марка М14В2) проведені на машині тертя УМТ-1 (за ДЕСТ 26614-85), із контртілом з алюмінієвого сплаву типу АO20-1; твердість за Бринелем вимірювали на приладі ТШ-2М; міцність зчеплення з основою із сталі 40 штифтовим методом на розривній машині МРУ-0,5. Склад шихти для порошкового дроту (граничні та середні значення, а також значення, які виходять за межі), зносостійкість (коефіцієнт тертя), міцність зчеплення та твердість наведені у таблиці. Доведено, що тільки при запропонованих співвідношеннях компонентів шихти дротяного матеріалу, який патентується, має місце підвищення вказаних властивостей порівняно з прототипом. Результати випробувань оброблялись згідно ДЕСТ 23211-80. Даний матеріал має перевагу перед прототипом - коефіцієнт тертя у 1,2-1,8 разів менший, а твердість у 1,31,5 разів та міцність зчеплення з основою в 1,1-1,45 разів вищі, ніж у прототипу.