Спосіб зносостійкої наплавки

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к износостойкой наплавке композиционным сплавом поверхностей металлических изделий, работающих на газообразивный и абразивный износ, например, конусов и чаш засыпных устройств доменных печей. Известен способ износостойкой наплавки, выбранный авторами в качестве прототипа, при котором на наплавляемую деталь устанавливают с зазором форму, зазор заполняют порошкообразным износостойким материалом, над которым помещают дисперсионно-твердеющий сплав, а нагрев осуществляют при герметизации зазора до температуры смачивания порошкового износостойкого материала дисперсионнотвердеющим сплавом, причем перед герметизацией зазора производят предварительный нагрев наплавляемой поверхности и порошкообразного материала до 650-750°С. Известный способ не обеспечивает возможности применения в качестве порошкообразного износостойкого материала дешевых и не дефицитных неметаллических твердых соединений типа электрокорунда, карбида кремния, карбида бора и других, так как им не создаются условия для обеспечения смачиваемости матричным сплавом плохо смачиваемых материалов, какими являются неметаллические твердые соединения. Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата прототипом, является отсутствие в полости формы газовой фазы, тaк как при нагреве до температуры плавления матричного сплава в полости герметичной формы, находящийся в ней воздух вступает в реакцию с металлом формы и матричным сплавом и образуется вакуум, В этих условиях хорошо смачиваются порошковые износостойкие материалы типа дорогостоящих карбидов вольфрама (релита). Неметаллические твердые соединения типа электрокорунда, карбида кремния, карбида бора в этих условиях не смачиваются, для них требуется создание специальной газовой фазы. В основу изобретения поставлена задача разработать способ износостойкой наплавки, в котором условия смачивания матричным сплавом зернистого износостойкого материала обеспечивают за счет создания газовой фазы и нанесения на зерна покрытий, улучшающих их смачиваемость, что позволило бы применять для наплавки в качестве зернистых износостойких материалов неметаллические твердые соединения типа электрокорунда, карбидов кремния, бора и других подобных материалов и получить при этом наплавленный слой, обладающий износостойкостью на уровне наплавки на основе карбидов вольфрама (релита), но имеющей значительно меньшую стоимость. Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном способе износостойкой наплавки, включающем установку на наплавляемую деталь, с зазором, формы, заполнение зазора износостойким материалом, размещение над ним дисперсионно-твердеющего сплава, нагрев и герметизацию зазора, согласно изобретению на дно зазора помещают флюс, создающий газовую фазу, зазор заполняют смесью зернистого износостойкого материала с тонкодисперсным порошком сплава на основе меди или алюминия, закрывают сверху уплотнителем, удерживающим зернистый материал от смещения, причем герметизацию зазора производят после нагрева наплавляемой поверхности и зернистого материала до температуры равной температуре превращения флюса в газообразное состояние. На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что заявляемый способ износостойкой наплавки обладает существенными отличительными признаками в сравнении с аналогичными решениями, а указанная совокупность существенных признаков обеспечит возможность применения в качестве зернистого износостойкого материала неметаллических твердых соединений типа электрокорунда, карбидов кремния, бора и других подобных материалов, что значительно снизит стоимость наплавки и расширит область применения ее для повышения срока службы большой номенклатуры деталей, работающих в условиях абразивного и газообразного износа. Вводимый в зазор между наплавляемой поверхностью и формой флюс, например, фторид бифторида алюминия NH4FHF при нагреве до температуры 200°С плавится и начинает испаряться. При дальнейшем нагреве до температуры плавления дисперсионно-твердеющего сплава, образующийся из флюса газ вступает в реакцию с окислами меди, восстанавливая из них медь, а при температуре плавления дисперсионно-твердеющего сплава в зазоре образуется три фазы, в том числе: 1-я - твердая фаза, зерна износостойкого материала, 2-я жидкая фаза, дисперсионно-твердеющий сплав, 3-я газовая фаза, испарившийся флюс. Как известно, поверхностные силы на границе этих фаз определяют явление смачивания. Условия смачивания зависят от соотношения поверхностных сил, в общем случае, межфазных энергий на трех поверхностях раздела фаз s12, s23, s13, определяемого косинусом краевого угла смачивания. Если q >90°, фаза 2 плохо смачивает фазу 1, если q