Спосіб наплавлення стрічковим електродом

1. Спосіб наплавлення стрічковим електродом, при якому в зварювальну ванну подають основну і дві додаткові стрічки, розташовуючи основну стрічку в площині, перпендикулярній напряму наплавлення, а додаткові - по обидві сторони від основної з можливістю їх повороту, який відрізняється тим, що додаткові стрічки, шириною до 0,5 ширини основної стрічки, встановлюють позаду основної стрічки бічними передніми кромками до кромок основної стрічки з можливістю повороту додаткових стрічок в процесі наплавлення назустріч одна одній відносно їх передніх кромок в діапазоні кутів від 90° до 0° з одночасним зсувом цих кромок відносно основної стрічки в напрямі, протилежному вектору швидкості наплавлення. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що величина зсуву між стрічками визначається за наступною залежністю a = (0,01¸ 0,40)B , де - В ширина основної стрічки. Винахід відноситься до зварювального виробництва, а саме, до зварювання і наплавлення складеним стрічковим електродом, і може бути використаний при наплавленні зносостійких і корозійностійких поверхонь. В теперішній час в технологічних процесах наплавлення включаються прийоми, які розширюють технологічні та експлуатаційні можливості виробів, що зміцнюються, за рахунок наплавлення робочих шарів з регламентованим розподілом властивостей [С. В. Гулаков, Б. И. Носовский. Наплавка рабочего слоя с регламентированным распределением свойств. - Маріуполь: изд. ПГТУ, 2005. 170с]. При наплавленні шару металу із заданим комплексом властивостей необхідно забезпечувати незначну глибину проплавлення металу виробу, щоб уникнути великого розбавлення наплавленого шару основним металом і добитися заданого ступеня його легування. Наплавлення стрічковим електродом забезпечує відносно малу глибину проплавлення і частку участі основного металу в наплавленому шарі, високу продуктивність процесу і можливість за один прохід наплавити поверхню значної ширини. При наплавленні стрічковим електродом під шаром керамічного легуючого флюсу з'являється можливість легувати наплавлений метал з флюсу, що розширює технологічні можливості даного процесу. Слід зазначити залежність ефективності переходу легуючи х елементів з керамічного легуючого флюсу в наплавлений метал від відносної маси розплавленого флюсу Кф і часу перебування металу зварювальної ванни в рідкому стані. Наприклад, із зростанням Кф і збільшенням часу перебування металу зварювальної ванни в рідкому стані посилюється перехід легуючих елементів [див. журнал «Сварочное производство». - 1968. - №12. - С.9-10. - «Влияние режима наплавки под керамическим флюсом на процесс легирования наплавленного металла». / В. А. Бесхлебный, К. В. Багрянский і ін.]. Це впливає на ступінь легування металу, що наплавляється, а, отже, і на його експлуатаційні властивості - наприклад, твердість, зносостійкість, жароміцність і т.п. (19) UA (11) 85445 (13) C2 (21) a200704537 (22) 23.04.2007 (24) 26.01.2009 (46) 26.01.2009, Бюл.№ 2, 2009 р. (72) ГУЛАКОВ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, U A, МАТВІЄНКО ВОЛОДИ МИР МИКОЛАЙОВИЧ, U A, МАТВІЄНКО ВЛАДИСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, МАТВІЄНКО ЯРОСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) GB 1332915, 10.10.1973 JP 54095954, 28.07.1979 SU 1796372 A1, 23.02.1993 UA 76019, 15.02.2006 Кравцов Т.Г. Электродуговая наплавка электродной лентой. - М.: Машиностроение, 1978. - С. 118124, 132. 3 85445 4 Відомий спосіб наплавлення стрічковим елекродом шляхом додаткових дій над об'єктом і умов тродом з відбортованими кромками [див. Кравцов їх здійснення, що дозволить забезпечити можлиТ. Г. "Электродуговая наплавка электродной ленвість управління хімічним складом наплавленого той». - М.: Машиностроение, 1978. - 168с], при металу, і за рахунок регулювання ефективності якому рух стрічкового електроду щодо вектора переходу легуючи х елементів з керамічного флюшвидкості наплавлення може здійснюватися як су в наплавлений метал отримувати наплавлений вперед кромками, так і навпаки. Основна мета шар металу з регламентованим розподілом власданого способу - запобігання утворенню дефектів тивостей. формування країв валика, що наплавляється (підПоставлена задача вирішується тим, що в різів, шлакових включень і ін.). способі наплавлення стрічковим електродом, при Використання стрічкового електроду з фіксоякому в зварювальну ванну подають основну і дві ваною величиною відбортування кромки сприяє додаткові стрічки, розташовуючи основну стрічку в формуванню якісних країв наплавленого валика. площині, перпендикулярній напряму наплавлення, Проте у відомому способі неможливо управляти а додаткові - по обидві сторони від основної з мозначенням відносної маси розплавленого флюсу, жливістю їх повороту, відповідно до винаходу дотобто впливати на хімічний склад металу, що надаткові стрічки, шириною до 0,5 ширини основної плавляється, оскільки величина і форма відбортустрічки, встановлюють бічними передніми кромкавання кромки стрічки залишається незмінною в ми до кромок основної стрічки у бік хвостової часпроцесі наплавлення. тини зварювальної ванни з можливістю їх повороВідомий спосіб наплавлення стрічковим електу в процесі наплавлення назустріч одна одній тродом, при якому в безпосередній близькості до щодо їх передніх кромок в діапазоні кутів від 90° лінії, що продовжує край стрічкового електроду, на до 0° з одночасним зсувом цих кромок щодо оснопевній відстані перед або за ним розміщують кругвної стрічки в напрямі, протилежному вектору лий або прямокутний електрод, і одночасно здійсшвидкості наплавлення. При цьому величина зсунюють наплавлення вказаним круглим або прямову між стрічками визначається по наступній залекутним електродом у напрямі наплавлення, що жності a = (0,01¸ 0,40)B , де - B ширина основної виконується вказаним стрічковим електродом [див. стрічки. Акцептована заявка №44-19978 Японія, НКИ Суть винаходу пояснюється кресленням, де 12В15, патентний бюлетень «Токке кохо», дата представлена схема наплавлення. публікації 28.08.69p.]. На Фіг.1 зображена схема наплавлення, коли Даний спосіб наплавлення забезпечує запобіосновна стрічка розташована у передній частині гання виникненню підрізів зони сплаву, шлакових (відносно вектора швидкості наплавлення VH) довключень на ділянці перекриття суміжних валиків даткових стрічок, а на Фіг.2 - розташування додатза рахунок якісного проплавлення основного мекових - позаду основної стрічки. талу за допомогою круглого або прямокутного доВикористання при наплавленні різних конфігудаткового електроду. рацій складеного стрічкового електроду забезпеПроте, використання складеного електроду, чує за рахунок управління відносною масою розщо містить електроди різної геометричної форми, плавленого флюсу і часом перебування металу в круглою або прямокутною, істотно утр удняє їх одрідкому стані рішення конкретних задач, а саме: ночасну подачу і не впливає на динаміку плавлен- розміщення основної стрічки у передніх кроня флюсу, а тільки на локальне проплавлення осмок (щодо вектора швидкості наплавлення) додатновного металу, що знижує вірогідність утворення кових, тобто при P - подібному складеному стрічдефектів формування країв наплавленого валика, ковому електроді - відбувається збільшення але не дозволяє впливати на хімічний склад метапереходу легуючи х елементів з керамічного флюлу. су, що забезпечує формування високолегованого Відомий спосіб наплавлення розщепленим наплавленого металу; стрічковим електродом [див. А. с. 1277499 СРСР, - розміщення додаткових стрічок уздовж осноМКИ В23К 9/04. «Способ наплавки расщепленным вної стрічки після повороту назустріч один одному ленточным электродом». / В. Н. Ма твиенко, Л. К. щодо їх передніх кромок, тобто при - подібЛещинский, Ю. В. Белоусов и др. - 04.03.1985], при ному - відбувається зменшення переходу легуюякому основну стрічку розташовують в площині, чих елементів з керамічного флюсу, що забезпеперпендикулярній напряму наплавлення, а, причує формування низьколегованого наплавленого наймні, одну додаткову - під кутом 60 ¸ 120 градуметалу. сів до торця основної, причому основну і додаткові Розглянемо умови переходу легуючи х елеместрічки подають в зону наплавлення з різними нтів з керамічного флюсу в наплавлений метал. швидкостями. Спосіб прийнятий за прототип. Відомі технологічні процеси наплавлення, коУ відомому способі забезпечується якісне фоли для зниження ступеня легування наплавленого рмування країв наплавленого валика, проте немає металу при використанні керамічного флюсу, що можливості управління хімічним складом металу, забезпечує отримання високолегованого сплаву, що наплавляється, отримання металу з регламенданий флюс розбавляють в певній пропорції звитованим розподілом властивостей по довжині начайним плавленим флюсом. Така технологія не плавлення, до того ж необхідність подачі стрічок з дозволяє безперервно змінювати склад шару, що різною швидкістю подачі ускладнює конструкцію наплавляється, а також характеризується підвиподаючого механізму. щеною неоднорідністю складу наплавленого меВ основу винаходу поставлено завдання удоталу із-за можливості сепарації флюсів з різною сконалити спосіб наплавлення стрічковим елект 5 85445 6 щільністю, нерівномірним змішуванням різнорідбочі поверхні з необхідним комплексом властивосних флюсів. тей шляхом наплавлення шару металу-з різним Установлено, що при використанні складеного рівнем твердості, зносостійкості і т.п. стрічкового електрода P - подібної форми ступінь Спосіб наплавлення складеним стрічковим легування наплавленого металу може змінюватиелектродом здійснюється таким чином. Три стрічкових електроди (основний і два дося шляхом регулювання його конфігурації - від P даткових) подаються одночасно спеціальними подібного до - подібного, відповідно до чого роликами в загальну зварювальну ванну. При пропонується спосіб управління хімічним складом цьому конструкція мундштука пристрою, що подає наплавленого металу за рахунок зміни конфігураелектроди передбачає можливість повороту додації складеного стрічкового електрода від P - подіткових стрічок в процесі наплавлення назустріч бного до - подібного шляхом повороту доодин одному щодо їх передніх кромок в діапазоні даткових стрічок в процесі наплавлення назустріч кутів від 90° до 0° з одночасним зсувом цих кромок один одному щодо їх передніх кромок в діапазоні щодо основної стрічки в напрямі, протилежному кутів від 90° до 0° з одночасним зсувом цих кромок вектору швидкості наплавлення. щодо основної стрічки в напрямі, протилежному Наплавлення здійснювалося на стандартному вектору швидкості наплавлення. При цьому велизварювальному уста ткуванні (автомат АД-231 для чина зсуву між стрічками визначається по наступзварювання і наплавлення під флюсом) з приставкою для подачі складеного стрічкового електроду. ній залежності a = (0,01¸ 0,40)B , де - B ширина Приклад. Для реалізації пропонованого спосоосновної стрічки. бу використовувалися стрічкові електроди із сталі Для підвищення ступеня легування (за раху08кп перетином: основної 50x0,5мм, додаткових нок інтенсифікації переходу легуючи х елементів з 25x0,5мм. керамічного флюсу) основну стрічку складеного Наплавлення здійснювалося на постійному електроду необхідно розташовувати попереду струмі зворотної полярності під керамічним легуюбічних ( P ) (Фіг.1). При такому розташуванні елекчим флюсом марки ЖСН-5. Вольтамперна характродів досягається максимальна довжина зварютеристика джерела живлення (ВСЖ-1600) - жорствальної ванни, а, отже, максимальний об'єм розка. Величина зварювального струму І=1200-1250А, плавленого металу і флюсу. Це приводить до напруга на дузі U=30-32В, швидкість наплавлення .збільшення часу перебування металу в рідкому VH =18м/ч. стані, а також до збільшення відносної маси розЕфективність переходу легуючи х елементів плавленого флюсу Кф , яка є основним показником оцінювали шляхом проведення хімічного аналізу переходу легуючи х елементів з флюсу. наплавленого металу і визначення відносної маси Мінімальна довжина зварювальної ванни і розплавленого флюсу. найменша відносна маса розплавленого флюсу Результати досліджень представлені в ТаблиКф , а отже і мінімальний ступінь легування наплаці, з яких видно, що пропонований спосіб наплаввленого металу, спостерігається при - поділення складеним стрічковим електродом з різною бному розташуванні електродів (Фіг.2). конфігурацією в порівнянні з аналогом забезпечує Для зниження ступеня легування необхідно зміну ступеню легування наплавленого металу при повернути додаткові стрічки в процесі наплавленнаплавленні під одним і тим же легуючим керамічня назустріч один одному щодо їх передніх кромок ним флюсом. в діапазоні кутів від 90 до 0 з одночасним зсувом Використання даного способу забезпечує зміцих кромок щодо основної стрічки в напрямі, прону ступеню легування наплавленого металу в протилежному вектору швидкості наплавлення. цесі наплавлення, що дає можливість отримувати Завдання підвищення експлуатаційних власшар металу з різними властивостями, необхідними тивостей наплавленого металу вимагає в першу залежно від вимог експлуатації відновлюваної і чергу, отримання наплавленого покриття, що вразміцнюваної деталі. ховує характер зовнішньої дії, яка приводить до його зношування. Тому необхідно створювати ро 7 85445 8 Таблиця Форма складеного стрічкового електроду P Кут повороту додаткових стрічок, град. Зсув кромок (а), мм 90 90 50 10 0 0 0 0 0 0 1 (0,02В) 10 (0,2В) 20 (0,4В) 25 (0,5В) Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Концентрація легуючи х елементів в направленому Відносна маса Якість наплаврозплавленого леного валикц металі, % флюсу, Кф С Сr Mn 0,21 5,3 0,42 1,6 хороше 0,32 7,2 0,82 1,9 хороше 0,26 6,2 0,66 1,8 хороше 0,17 4,9 0,28 1,6 хороше 0,12 4,2 0,15 0,9 задовол. 0,14 4,4 0,16 1,0 хороше 0,18 4,8 0,18 1,5 хороше 0,28 6,1 0,67 1,8 хороше 0,27 6,2 0,68 1,7 не задовол. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601