Шихта порошкової стрічки

Шихта порошкової стрічки, що містить ферохром, марганець металевий, ферованадій, фероти 3 (ПАМ) при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: Ферохром 20-40 Марганець металевий 16-28 Ферованадій 2-6 Феротитан 4-14 Графіт 0,2-1,0 Мармур 0,8-1,6 Плавиковий шпат 3,0-3,8 Рутиловий концентрат 3,4-4,2 ПАМ 0,8-1,2 Залізний порошок залишкове Запропонований склад порошкової стрічки з коефіцієнтом заповнення 48-52 % при наплавленні відкритою дугою або під флюсом забезпечує вміст в наплавленому металі: вуглецю 0,6-1,6 %, хрому 6-12 %, марганцю 6-12 %, ванадію 0,4-1,2 %, титану 0,2-1,0 %, алюмінію 0,1-0,2 %. Ферохром при вибраному співвідношенні компонентів забезпечує одночасне легування наплавленого металу хромом і вуглецем з метою здобуття зміцнюючої фази -карбідів або карбідноаустенітної евтектики. При співвідношенні мас. % Сr/С = 7-10 забезпечує здобуття карбідів найбільш сприятливого типа. Збільшення кількості ферохрому понад вказані межі (більше 40 %) усилює схильність наплавленого металу до тріщиноутворення і викришування, а зменшення (менше 20 %) - знижує ударноабразивну зносостійкість. Графіт, що вводиться до складу шихти в кількості 0,2-1,0 %, необхідний для компенсації вигорання вуглецю при дуговому наплавленні і формування оптимальної кількості зміцнюючої фази карбідів. Марганець металевий при вибраному співвідношенні компонентів у складі шихти забезпечує здобуття в структурі наплавленого металу матриці метастабільного аустеніту. Вміст в шихті марганцю металевого в шихті менше 16 % наводить до зменшення стабільності аустеніту і утворенню в структурі мартенситу, що знижує тріщиностійкість і ударно-абразивну зносостійкість наплавленого металу. Збільшення вмісту в шихті марганцю металевого більше 28 % також приводить до зменшення зносостійкості із-за підвищеної стабільності аустеніту. Ферованадій при вибраному співвідношенні компонентів шихти забезпечує легування наплавленого металу ванадієм, що приводить до утворення дисперсних спеціальних карбідів і підвищує ударно-абразивну зносостійкість і твердість, що важливе для виробів, які працюють в умовах великих контактних навантажень. Підвищення вмісту ферованадію більше 6 % приводить до зниження пластичності наплавленого металу і пов'язаного з цим зниженням ударноабразивної зносостійкості. Вміст ферованадію в шихті менше 2 % не ефективний. Феротитан введений до складу шихти для легування наплавленого металу титаном з метою для здобуття дрібнозернистої структури наплавленого металу і збільшення зносостійкості, за рахунок утворення дисперсних карбідів ТіС, що мають високу твердість. Титан є активним 93843 4 розкислювачем і нейтралізує шкідливий вплив азоту атмосфери, що розчиняється в наплавленому металі при наплавленні відкритою дугою, і викликає утворення пор. Вміст феротитану в шихті більше 14 % - не ефективний, а менше 4 % не досить для попередження утворення пор при наплавленні відкритою дугою. Порошок алюмінієво-магнієвий (ПАМ) підвищує якість наплавленого металу, оскільки є хорошим розкислювачем, нейтралізує шкідливий вплив азоту і сірки. Відхилення у велику і меншу сторону від оптимального вмісту ПАМ (1,0-2,0 %) неефективно. Стійкість наплавленого металу до утворення пір забезпечується в результаті комплексного газо-шлакового захисту електродного металу на стадії краплі і в зварювальній ванні. Це досягається в основному за рахунок вибору оптимального вмісту газо-шлакоутворюючих компонентів шихти (мармуру, плавикового шпату і рутилу), що забезпечують необхідні фізико-хімічні властивості шлаку. Мармур введений до складу шихти як газошлакоутворюючий компонент, котрий зменшує риск утворення пор і забезпечує технологічність в процесі наплавлення, оскільки підвищує стабільність горіння дуги. Вміст мармуру більше 1,6 % підвищує розбризкування в процесі наплавлення и сприяє збільшенню кисню в наплавленому металі, що призводить до зниження пластичності. Вміст мармуру в шихті менше 0,8 % - не ефективно. Плавиковий шпат введений як шлакоутворюючий компонент для зниження температури плавлення шлаку, підвищення його рідкотекучості, а також зв'язування водню. Вміст плавикового шпату менше 3,0 % не досить для забезпечення криючої здатності шлаку і попередження пор в наплавленому металі. Збільшення вмісту плавикового шпату більше 3,8 % погіршує стабільність горіння дуги і формування металу шва. Рутиловий концентрат - шлакоутворюючий компонент, що забезпечує стабільність горіння дуги, малі втрати від розбризкування, легку віддільність шлакової кірки. Вміст рутилового концентрату менше 3,4 не ефективно, а вміст більше 4,2 додаткового ефекту в порівнянні з його меншою кількістю не дає. Додавання залізного порошку забезпечує здобуття необхідного масового вмісту компонентів шихти в сердечнику порошкового електроду при заданому значенні коефіцієнта заповнення 48-52 %. Це підвищує технологічність і продуктивність процесу наплавлення. Для дослідження властивостей наплавленого металу було виготовлено п'ять варіантів шихти порошкових стрічок, вказаних в таблиці 1. Шихта виготовлялася шляхом перемішування в течії 30 хв. навісок порошкоподібних компонентів в змішувачі типу «п'яна бочка». Із дослідних партій шихти виготовлялася однозамкова порошкова стрічка перетином 10x3 мм с коефіцієнтом заповнення 50 %. Як сталева оболонка використовувалася холоднокатана стрічка перетином 30x0,4 мм зі сталі 08КП. 5 93843 Наплавлення проводили на зварювальному автоматі А-1416 с джерелом живлення ВДУ-1201. Режим наплавлення: сила току 450-500 А, напруга 30-32 В, швидкість наплавлення 25 м/ч. Наплавлення дослідних зразків здійснювалась відкритою дугою в З шари на пластини з маловуглецевої сталі Ст3пс. Випробування ударно-абразивної зносостійкості наплавленого металу здійснювали на лабораторній установці, що є порожнистим барабаном, що обертається, діаметром 300 мм на внутрішній стороні якого розташовуються закріплені випробовувані зразки - сталеві пластини з наплавленим шаром. Поверхня, що піддається зношуванню ~ 20x20 мм. Кількість одночасно зношуваних зразків складала 30. Перед випробуванням барабан завантажували на 20 % об'єму шматками заздалегідь подрібнених корундових кругів фракційного складу: 20-30 мм - 60%; 10-15 мм - 30 %; менше 10 мм - 10 %. Загальний час випробування складав 6 г; через кожних 2г виробляли перезавантаження барабана з видаленням продуктів помелу і засипкою свіжого абразиву. Окрім абразивного матеріа 6 лу і зразків всередину для посилення ударної складової зносу завантажувалися сталеві кулі 030 мм з долею зразків в завантаженні 5 % від об'єму барабана. Відносна зносостійкість визначалася по форPэт / Sэт мулі: ε= , Pобр / Sобр де Pэт / Sэт Pобр / Sобр - відповідно, втрати маси еталону і зразка, віднесені до площі їх зношеної поверхні. За еталон порівняння прийнята зносостійкість металу, наплавленого порошковим дротом - прототипом. Для оцінки опору зминанню на дослідних зразках визначалася твердість наплавленого металу в поверхневому шарі. Дані по властивостях наплавленого металу порівняно з властивостями, що досягаються при наплавленні дротом-прототипом приведені в таблиці 2. Таблиця 1 Варіанти складів шихти порошкової стрічки для зносостійкого наплавлення Компоненти Ферохром Марганець металевий Ферованадій Феротитан Графіт Мармур Плавиковий шпат Рутиловий концентрат ПАМ Залізний порошок 1 20 2 25 Вміст компонентів, мас. % 3 зо 4 35 5 40 16 19 22 25 28 2 4 0,2 0,8 3,0 3 6,5 3,2 1 3,6 4 9 3,4 1,2 3,8 5 11,5 3,6 1,4 4 6 14 1,0 1,6 3,8 3,4 0,9 1 1,1 4,2 0,8 залишкове 0,4 залишкове 0,6 залишкове 0,8 залишкове 1,2 залишкове Таблиця 2 Властивості металу, наплавленого дослідними порошковими стрічками Номер варіанту складу шихти Твердість Відносна ударно-абразивна зносостійкість 1 36HRC 2 37HRC 3 38HRC 4 40HRC 5 42HRC 6 (прототип) 240 НВ 1,7 1,8 1,9 2,0 1,8 1,0 Приведені дані показують, що метал, наплавлений запропонованою порошковою стрічкою, перевершує по опору зминанню і ударно-абразивній Комп’ютерна верстка І. Скворцова зносостійкості рівень властивостей, що забезпечується при використанні для наплавлення дротупрототипу. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601