Спосіб електродугового зварювання та наплавлення з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів

Реферат: Спосіб електродугового зварювання та наплавлення з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів включає плавлення і кристалізацію основного металу та електрода при його переміщенні в напрямку зварювання. Нанокомпоненти вводять у зварювальну ванну плавленням попередньо виготовленого парафінового олівця в суміші з нанооксидом на пласку поверхню деталі та тіл обертання. UA 115309 U (12) UA 115309 U UA 115309 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів електродугового зварювання та наплавлення з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів і може бути використана при зварюванні відповідальних конструкцій низьколегованих високоміцних сталей та наплавленні деталей, що працюють в умовах тертя металу по металу, з метою підвищення механічних властивостей зварних швів і наплавленого шару. Відомий спосіб електродугового зварювання з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів шляхом плавлення попередньо виготовленої лігатури із суміші порошку заліза і нанооксидів у заданому об'ємному співвідношенні. Лігатуру спікають у стрижень певного діаметра і довжини та закладають у розробку крайок перед зварюванням [1]. Недоліками вказаного способу є необхідність попередньої механічної обробки, що ускладнює застосування вказаної схеми при зварюванні та наплавленні плоских поверхонь деталей та тіл обертання, та необхідність попереднього виготовлення спечених стрижнів, що потребує додаткового обладнання, затрат часу і енергії. Найбільш близьким за технічною сутністю до заявленої корисної моделі є спосіб електродугового зварювання та наплавлення з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів, в якому введення нанокомпонентів здійснюють плавленням попередньо виготовленої лігатури із суміші порошку заліза і нанооксидів у заданому об'ємному співвідношенні. Лігатуру наносять на поверхню зварювання або наплавлення, попередньо змішавши з алкідною ґрунтовкою [2]. Недоліками вказаного способу є необхідність подвійного змішування залізного порошку і нанооксидів та подальшим змішуванням з алкідною ґрунтовкою для нанесення на поверхню. Процес змішування проводять безпосередньо перед процесом зварювання чи наплавлення, оскільки ґрунтовці властиво загусання з часом та осідання наноскладових елементів в нижній частині посудини, а також до її складу входять хімічні елементи, які додатково впливають на властивості наплавленого металу. Водночас термін придатності алкідної ґрунтовки є обмеженим, що створює додаткові труднощі з її використання. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу електродугового зварювання та наплавлення, шляхом того що у зварювальну ванну вводять контрольовану за масовим вмістом кількості нанокомпонентів по довжині шва. Поставлена задача вирішується тим, що нанокомпоненти вводять у зварювальну ванну плавленням попередньо виготовленого парафінового олівця в суміші з нанооксидом на пласку поверхню деталі та тіл обертання. У процесі зварювання нанокомпоненти не проходять через дугу і при розплавленні анодною плямою дуги потрапляють у зварювальну ванну, при цьому контролюється їх вміст у металі шва, а парафін - під дією температури випаровується. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. наведена схема зварювання або наплавлення з нанесеною на поверхню сумішшю. 2 На схемі показано зносостійкості наплавлених шарів (г/мм ). Спосіб виконують наступним чином: Поверхню деталі 1 нагрівають до температури 70°C - 100°C, парафіновим олівцем з нанокомпонентами наноситься шар, при цьому під дією температури парафін випаровується і на поверхні залишається тонкий шар 2 з нанокомпонентами. Між електродом 3 та виробом виникає електрична дуга 4. В результаті горіння дуги утворюється зварювальна ванна 5, в якій метал кристалізується у шов 6, з нанокомпонентами. Вводять нанооксиди у зварювальну ванну за технологічною схемою, яка передбачає нанесення на поверхню зварювання або наплавлення шару з нанооксидом парафіновим олівцем з нанокомпонентами. Парафіновий олівець отримують шляхом нагрівання парафіну до температури плавлення і додають до нього за різним масовим вмістом нанорозмірний порошок SiO2, отримана суміш виливається в форму. Вміст нанооксидів в зварювальній ванні попередньо вираховують. Парафіновий олівець з необхідною масою нанокомпонентів наносять послідовно на попередньо розігріту поверхню пластини зі сталі 09Г2С. На нанесену суміш наплавляють дротом 30ХГСА діаметром 2 мм за один прохід автоматом для дуговогонаплавлення (АД-231). Наплавлення здійснюють при наступних режимах: струм зварювання 1=300 А, напруга на дузі U=30 В, швидкість наплавлення V=16 м/год. Дослідження зносостійкості наплавленого валика здійснювали на машині тертя, в результаті чого виявлено, що метал модифікований нанооксидами проявляє кращі триботехнічні властивості в умовах тертя металу по металу (див. схему, крива 1 - вихідний метал, криві 2, 3 1 UA 115309 U 5 10 метал модифікований SiO2 з різним масовим вмістом наноскладових 0.15 %, 0.055 %, відповідно). Заміри мікротвердості показали, що при середньому значенні вихідного валику - 214 HV у випадках модифікованого металу вона становить: 0.055 % SiO2 - 222 HV; 0.15 % SiO2 - 250 HV. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 98985 UA, МПК В23К 9/16. Спосіб електродугового зварювання з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів; опубл. 12.05.2015. 2. Патент на корисну модель № 105188 UA, МПК В23К 9/16. Спосіб електродугового зварювання та наплавлення з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів; опубл. 10.03.2016. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб електродугового зварювання та наплавлення з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів, що включає плавлення і кристалізацію основного металу та електрода при його переміщенні в напрямку зварювання, який відрізняється тим, що нанокомпоненти вводять у зварювальну ванну плавленням попередньо виготовленого парафінового олівця в суміші з нанооксидом на пласку поверхню деталі та тіл обертання. 2 UA 115309 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3