Флюс для наплавлення

Реферат: Флюс для електродугової наплавлення аустенітними порошковими дротами містить флюс Record SK EN-760 склад: вуглець, оксид марганцю, оксид магнію, фторид кальцію, оксид кальцію, оксид кремнію, марганець, кремній. До складу флюсу додатково введено флюс АН26П - вуглець, оксид кремнію, оксид кальцію, оксид марганцю, оксид магнію, оксид алюмінію, фторид кальцію, оксид заліза, сірку, фосфор. UA 94035 U (54) ФЛЮС ДЛЯ НАПЛАВЛЕННЯ UA 94035 U UA 94035 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області наплавлення і може бути використана при наплавленні аустенітними порошковими дротами під шаром флюсу, наприклад для відновлення деталей, працюючих в умовах контактного зносу. Відомий флюс для електродугової наплавлення аустенітними порошковими дротами АН348, що містить такі елементи: оксид кремнію, оксид марганцю, оксид кальцію, оксид магнію, оксид алюмінію, оксид заліза, фторид кальцію, сірку і фосфор (див. Малинов В.Л., Наплавлювальні матеріали, що забезпечують отримання метастабільного аустеніту для підвищення експлуатаційної стійкості деталей. - Вісник Приазовського державного технічного університету, 2005. - № 15). При використанні цього флюсу при електродуговій наплавці аустенітних порошкових дротів, спостерігається зниження механічних властивостей наплавленого металу, і так само зносостійкості наплавленого металу. Відомий флюс застосовуваний для електродугової наплавки аустенітних порошкових дротів АН-26П, що містить такі елементи: оксид кремнію, оксид кальцію, оксид марганцю, оксид магнію, оксид алюмінію, фторид калію, вуглець, оксид заліза, сірку і фосфор (див. Чигарев В.В., Малинов В.Л., Зусін A.M., Вибір флюсів для наплавлення хромомарганцевих сталей. - Вісник Приазовського державного технічного університету, 2012. - № 25). Проте при дуговому наплавленні аустенітних дротів під шаром флюсу АН-26П, спостерігаються дефекти наплавленого металу у вигляді шпинелей, які вимагають додаткового подальшого видалення їх з поверхні наплавленого металу. Найбільш близьким технічним рішенням за істотними ознаками та отриманим результатом, прийнятим за прототип є флюс для електродугової наплавки аустенітними порошковими дротами - Record SK - EN760 (див. Малинов В.Л., Ресурсозберігаючі інноваційні наплавочні матеріали і зміцнюючі технології, що забезпечують динамічне деформаційне мартенситне перетворення. - Вісник Приазовського державного технічного університету, 2011, - № 22). Флюс містить: вуглець, оксид марганцю, оксид магнію, фторид кальцію, оксид кальцію, оксид кремнію, марганець, кремній. Цей флюс використовується при наплавленні, проте основним його недоліком є висока вартість, що перевищує вартість порошкових дротів, котрі наплавляються під ним. В основу корисної моделі поставлена задача, удосконалити склад флюсу для електродугового наплавлення аустенітними порошковими дротами, шляхом введення до його складу більш дешевого флюсу, що дозволить знизити витрати при наплавленні без зниження експлуатаційних властивостей наплавленого металу. Для розв'язання поставленої задачі до складу флюсу (Record SK EN-760) для електродугової наплавки аустенітними порошковими дротами який містить: вуглець, оксид марганцю, оксид магнію, фторид кальцію, оксид кальцію, оксид кремнію, марганець, кремній, відповідно до корисної моделі введений флюс АН-26П - вуглець, оксид кремнію, оксид кальцію, оксид марганцю, оксид магнію, оксид алюмінію, фторид кальцію, оксид заліза, сірка, фосфор, в наступному співвідношенні компонентів (мас. %): - флюс Record SK EN-760 10-50 - флюс АН-26П до 100. Для забезпечення необхідних властивостей наплавлених деталей і зниження витрат на наплавлення проведені дослідження з оптимізації складу флюсу з додаванням флюсу АН-26П. Одним з ефективних способів підвищення довговічності швидкозношуваних деталей машин і механізмів є автоматичне електродугове наплавлення. Чимало наплавлювальних матеріалів, що застосовуються, містять у своєму складі дефіцитні і дорогі легуючі елементи. У зв'язку з цим розробка економлегованих наплавлювальних матеріалів, що забезпечують високу довговічність деталей є актуальною. Даній вимозі задовольняє порошковий дріт ВЕЛТЕК Н285С. Особливістю порошкового дроту ПП-Нп-14Х12Г12СТ є отримання в наплавленого металу метастабільного аустеніту, що зазнає при навантаженні в процесі експлуатації динамічне мартенситне перетворення (ефект самозагартування при навантаженні). Це викликає зміцнення, а також за певних умов релаксацію мікронапружень, що підвищує працездатність мікрооб'ємів наплавленого металу. Наплавлення проводиться під імпортним флюсом Record SK, який забезпечує добре формування валиків наплавленого металу, легке відділення шлакової кірки і відсутність шлакових включень. При наплавленні аустенітними дротами, зазвичай використовують флюс АН-26П, який значно дешевше імпортного. Проте наплавка порошковим дротом ВЕЛТЕК Н285С під флюсом АН-26П дала незадовільні результати, що видно на фіг. 1 - наплавлений метал порошковим дротом ПП-Нп-4Х12Г12СТ під 100 % флюсу АН-26П. Формування валиків наплавленого металу і відділення шлакової кірки 1 UA 94035 U 5 були незадовільними. Після очищення поверхні наплавленого металу на ній були шлакові включення. Проведено дослідження з оптимізації складу флюсу. Уявлялося важливим з'ясувати можливість наплавлення порошковим дротом ПП-Нп-14Х12Г12СТ під флюсом, що представляє суміш Record SK і АН-26П флюсів, взятих у певному співвідношенні. Для проведення досліджень були взяті співвідношення флюсів, представлених в таблиці 1. Таблиця 1 Процентне співвідношення використовуваних флюсів Марка флюсу АН-26П Record SK Співвідношення використовуваних флюсів, % 80 70 60 20 30 40 90 10 50 50 Хімічний склад застосовуваних флюсів наведено в таблиці 2. 10 Таблиця 2 Хімічний склад застосовуваних флюсів Флюс Record SK АН-26П 15 20 25 С 0,0650,070 1,0-1,5 Елементи, % CaO SiO2 МnО MgO CaF2 2-3 16-18 12-16 20-23 2,5-4 15-18 20-24 4-8 Mn 18-20 1,2-1,4 29-33 Si Аl2О3 Fe2O3 0,4-0,6 19-23 1,2-1,5 Наплавка проводилася на постійних режимах і умовах для кожної серії дослідів застосовуваної порошковим дротом під сумішшю флюсів Record SK і АН-26П в різних співвідношеннях на плити зі сталі 09Г2С товщиною 30 мм. Режими наплавлення були взяті стандартні, що застосовуються у виробничих умовах ремонтно механічного цеху ПАТ «ММК ім. Ілліча»: сила струму 300-350А, напруга 35-40 В, швидкість зварювання 35-40 м/ч. Оцінка якості наплавленого металу визначалася формуванням валиків, відокремлюваністю шлакової кірки і наявністю шлакових включень. Наплавлений метал під 100 % флюсу АН-26П мав такі недоліки: погана відділення шлакової кірки, наявність шлакових включень на поверхні наплавленого металу. Результати досліджень показали, що при співвідношенні у флюсі 50 % Record SK і 50 % АН-26П отримані результати такі ж, як і при використанні тільки флюсу Record SK. Застосування суміші флюсів з меншим вмістом флюсу Record SK призводить до зниження наплавочних властивостей наплавленого металу (погане формування валиків наплавленого металу, шпінелі, незадовільна відділення шлакової кірки ). Хімічний склад нового отриманого флюсу представлений в таблиці 3. Таблиця 3 Хімічний склад нового флюсу Флюс Новий 30 35 С 0,0530,078 МnО MgO CaF2 2-3,5 16-18 16-20 Елементи, % CaO SiO2 Mn 12-15,5 23-26 1,2-1,4 Si Аl2О3 Fe2O3 0,4-0,6 19-23 1,2-1,5 Провели дослідження макроструктури і мікроструктури наплавленого металу, заміри твердості, а також випробування зносостійкості при сухому терті, абразивному впливі при співвідношенні флюсів Record SK і АН-26П (50:50) %. Вони порівнювалися з властивостями, отриманими в металі, наплавленому тільки під флюсом Record SK, і отримані результати показали, що вони не відрізняються від металу наплавленого під флюсом Record і його сумішшю з флюсом АН-26П в співвідношенні (50:50) %. Макроструктура наплавленого металу під показана на фіг. 2 - макроструктура наплавленого металу (х8): а) наплавлення під 100 % Record SK; б) наплавлення під (50:50) % Record SK і АН-26П. 2 UA 94035 U 5 10 15 20 25 30 35 Наплавлений метал при всіх видах наплавки являє собою аустеніт, армований карбідами. При використанні суміші флюсів тріщини і будь які дефекти в наплавленому металі та зоні сплавлення відсутні, як при використанні тільки флюсу Record SK, так і суміші флюсів при співвідношенні (50:50) %. При використанні флюсу Record SK і суміші його з флюсом АН-26П отримані схожі значення твердості як в поверхневому шарі наплавленого металу (НВ 230-250), так і в середній його частині (НВ 270-280), а також в перехідній зоні основного металу і наплавленого шару (НВ 300330). Визначалася зносостійкість наплавленого металу, отриманого під флюсами Record SK і АН26П в поєднанні з флюсом Record SK (50:50) %, зразки наплавленого металу піддавали абразивного впливу і сухому тертю, як абразив використовували абразивний круг. Дослідження наплавленого металу до і після низькотемпературного відпалу при 650 °С показали схожі результати. Слід зазначити, що при наплавленні хромомарганцевих сталей низькотемпературний відпал, який є обов'язковим для зняття внутрішніх напружень, призводить до підвищення зносостійкості. Це обумовлено виділенням дисперсних карбідів і дестабілізації аустеніту. Останнє зумовлює інтенсифікацію динамічного деформаційного мартенситного перетворення. На фіг. 3 - відносна зносостійкість наплавленого металу під флюсом Record SK і його сумішшю з АН-26П в співвідношенні (50:50) %: а) абразивний знос; б) сухе тертя, наведені результати досліджень відносної зносостійкості при абразивному зносі і сухому терті металу наплавленого під флюсами Record SK і сумішшю його з АН-26П в співвідношенні (50:50) %. Проведені дослідження показали, що доцільно наплавлення хромомарганцевих сталей проводити порошковим дротом ПП-НП-14Х12Г12СТ під сумішшю флюсів (50:50) % Record і АН26П, що не погіршує якість наплавленого металу і його зносостійкість. При використанні суміші флюсів Record SK і АН-26П знижується витрата імпортного флюсу і витрати на його придбання. Так річні витрати на придбання флюсу Record SK для наплавлення коліс мостових кранів склали 501750 грн/рік, а при використанні розробленого нового складу флюсу - 297262,5 грн/рік. Річний економічний ефект становить 204487,5 грн/рік. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Флюс для електродугового наплавлення аустенітними порошковими дротами, який містить флюс Record SK EN-760 склад: вуглець, оксид марганцю, оксид магнію, фторид кальцію, оксид кальцію, оксид кремнію, марганець, кремній, який відрізняється тим, що до складу флюсу додатково введено флюс АН-26П - вуглець, оксид кремнію, оксид кальцію, оксид марганцю, оксид магнію, оксид алюмінію, фторид кальцію, оксид заліза, сірку, фосфор, в наступному співвідношенні компонентів (мас. %): - флюс Record SK EN-760 10-50 - флюс АН-26П до 100. 3 UA 94035 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4