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 розпиленням попередньо виготовленої суспензії, що містить рідину класу алкан та нанооксидний порошковий матеріал, на пласку поверхню деталі та тіл обертання. UA 116167 U (12) UA 116167 U UA 116167 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 розділку крайок перед зварюванням [1]. Недоліками вказаного способу є необхідність попередньої механічної обробки, що ускладнює застосування вказаного способу при зварюванні та наплавленні плоских поверхонь деталей та тіл обертання і 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 спочатку залізного порошку і нанооксидів та подальшого 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. Недоліком також є те, що 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 кількість нанокомпонентів по довжині шва. Поставлена задача вирішується тим, що нанокомпоненти вводять у зварювальну ванну розпиленням попередньо виготовленої суспензіїї, яка складається з рідини класу алкан та нанопорошкового матеріалу, на пласку поверхню або тіло обертання. У процесі зварювання нанокомпоненти не проходять через дугу і при розплавленні анодною плямою дуги потрапляють у зварювальну ванну, при цьому контролюють їх вміст у металі шва, а рідина - під дією температури випаровується. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На Фіг. 1 наведена схема зварювання або наплавлення з нанесеною на поверхню сумішшю. 2 На Фіг. 2 наведена схема зносостійкості наплавлених шарів (г/мм ). Спосіб виконують наступним чином: Поверхню деталі 1 нагрівають до температури 60-80 °C, розпилювачем 2 наносять шар з нанокомпонентами, при цьому під дією температури рідина з суспензії випаровується і на поверхні залишається тонкий шар 3 з нанокомпонентами. Між електродом 4 та виробом виникає електрична дуга 5. В результаті горіння дуги утворюється зварювальна ванна 6, в якій метал кристалізується у шов з нанокомпонентами 7. Вводять нанопорошки у зварювальну ванну за технологічною схемою, наносять на поверхню зварювання або наплавлення шар з нанокомпонентом шляхом розпилення суспензії. Суспензію отримують шляхом змішування рідини класу алкан та нанооксидного порошкового матеріалу SiO2, який додають за різним масовим вмістом. Вміст нанокомпонентів в зварювальній ванні попередньо вираховують. Отриману суспензію з необхідною об'ємною часткою нанокомпонентів наносять на попередньо розігріту поверхню пластини зі сталі 09Г2С. На нанесену суміш наплавляють шар дротом Св-08Г2С діаметром 2 мм за один прохід автоматом для дугового наплавлення (АД-231). Наплавлення здійснюють при наступних режимах: струм зварювання I=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. Фіг. 2, крива 1 - вихідний метал, криві 2, 3, 4 - метал модифікований SiO2 з різним масовим вмістом наноскладових 0.25 %, 2 % та 5 % відповідно). 1 UA 116167 U 5 Джерела інформації: 1 Патент на корисну модель № 98985 UA, МПК В 23К 9/16. Спосіб електродугового зварювання з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів; опубл. 12.05.2015. 2 Патент на корисну модель № 105188 UA, МПК В 23К 9/16. Спосіб електродугового зварювання та наплавлення з введенням у зварювальну ванну нанокомпонентів; опубл. 10.03.2016. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 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 розпиленням попередньо виготовленої суспензії, що містить рідину класу алкан та нанооксидний порошковий матеріал, на пласку поверхню деталі та тіл обертання. 2 UA 116167 U Комп’ютерна верстка Т. Вахричева 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