RU2110361C1 - Method of one-sided continuously successive induction-metallurgical building up - Google Patents

Method of one-sided continuously successive induction-metallurgical building up Download PDF

Info

Publication number
RU2110361C1
RU2110361C1 RU96113586A RU96113586A RU2110361C1 RU 2110361 C1 RU2110361 C1 RU 2110361C1 RU 96113586 A RU96113586 A RU 96113586A RU 96113586 A RU96113586 A RU 96113586A RU 2110361 C1 RU2110361 C1 RU 2110361C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inductor
branch
charge
heating
gap
Prior art date
Application number
RU96113586A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96113586A (en
Inventor
Ю.А. Зайченко
В.В. Косаревский
Original Assignee
Инженерный центр "Сплав"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Инженерный центр "Сплав" filed Critical Инженерный центр "Сплав"
Priority to RU96113586A priority Critical patent/RU2110361C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2110361C1 publication Critical patent/RU2110361C1/en
Publication of RU96113586A publication Critical patent/RU96113586A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: reconditioning and reinforcing by building up of large-size parts. SUBSTANCE: method includes positioning of passive branch of induction heater over article to be built up with gap corresponding to the volume of poured charge, and active branch is positioned with gap corresponding to the thickness of built-up layer; pouring of charge onto article; moving of article relative to induction heater whose passive branch executes preliminary heating of article, and main heating up is carried out up to melting of charge by active branch of induction heater. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к индукционно-металлургическим способам восстановления и упрочнения крупногабаритных деталей во всех отраслях народного хозяйства. The invention relates to mechanical engineering, in particular, to induction-metallurgical methods for the restoration and hardening of large-sized parts in all sectors of the economy.

Известны металлургические особенности индукционной наплавки (Индукционная наплавка твердых сплавов /В.Н. Ткачев, Б.M. Фиштейн, Н.В. Казинцев.- М.: Машиностроение, 1970, с. 31), заключающиеся в том, что токи высокой частоты при высокой температуре и значительных различных химических составах взаимодействующих компонентов создают благоприятную почву для развития диффузионных процессов как в исходных материалах, так и на взаимных поверхностях раздела между твердым сплавом, основным металлом и шлаком. Known metallurgical features of induction surfacing (Induction surfacing of hard alloys / V.N. Tkachev, B.M. Fishtein, N.V. Kazintsev.- M .: Mashinostroyenie, 1970, p. 31), consisting in the fact that high-frequency currents At high temperatures and significant different chemical compositions of the interacting components, they create favorable soil for the development of diffusion processes both in the starting materials and on the mutual interfaces between the hard alloy, base metal and slag.

Однако эта технология относится к нагреву петлевых индукторов для наплавки внутренним полем и применяется для изделий небольших размеров, что сужает технологические возможности наплавки. However, this technology relates to the heating of loop inductors for surfacing with an internal field and is used for small products, which narrows the technological capabilities of surfacing.

Известен способ наплавки (а. с. СССР 1516279, кл. B 23 K 13/00, Б 39, 1989), при котором на изделие с нанесенной на него шихтой дополнительно воздействуют излучением лазера, совмещая при этом передние фронты воздействия током высокой частоты и лазером, мощность излучения лазера поддерживают величиной 0,01-0,1 мощности ТВЧ, а площадь зоны воздействия лазера устанавливают в пределах 0,1-0,8 от площади зоны воздействия током высокой частоты. There is a method of surfacing (A.S. USSR 1516279, class B 23 K 13/00, B 39, 1989), in which the product with the mixture deposited on it is additionally exposed to laser radiation, while combining the front fronts of exposure to high-frequency current and laser, the laser radiation power is maintained at a value of 0.01-0.1 HDTV power, and the area of the laser exposure zone is set within 0.1-0.8 of the area of the exposure zone by high-frequency current.

Недостатком известного способа является то, что использование лазера предусматривает работу щелевого индуктора, поэтому производительность процесса будет намного ниже, чем при односторонней непрерывно-последовательной наплавке. The disadvantage of this method is that the use of a laser provides for the operation of a slit inductor, therefore, the productivity of the process will be much lower than with one-side continuous-sequential surfacing.

Кроме того, щелевой индуктор не позволяет осуществлять наплавку крупногабаритных изделий, так как размеры индуктора будут их ограничивать. In addition, the slotted inductor does not allow surfacing of large-sized products, since the dimensions of the inductor will limit them.

За прототип выбран способ индукционной наплавки, описанный в работе индуктора для односторонней непрерывно-последовательной наплавки внешним полем (патент РФ 2026610, кл. H 05 B 6/00, B 22 D 19/00, N 1, 1995), заключающийся в том, что наплавляемую деталь, перемещающуюся под индуктором, предварительно нагревают пассивным витком, а основной нагрев до расплавления шихты осуществляют под активным витком. The prototype selected the induction surfacing method described in the inductor for one-side continuous-sequential surfacing with an external field (RF patent 2026610, class H 05 B 6/00, B 22 D 19/00, N 1, 1995), which consists in that the deposited part moving under the inductor is preheated with a passive coil, and the main heating is carried out under the active coil until the charge is melted.

Недостатком такого способа наплавки является то, что его технология не предусматривает регулирования зазора между ветвями для обеспечения максимальной интенсивности нагрева и протекания активного перемещения жидкого металла, что существенно отражается на качестве наплавляемого слоя. The disadvantage of this method of surfacing is that its technology does not provide for the regulation of the gap between the branches to ensure maximum heating intensity and the flow of active movement of the liquid metal, which significantly affects the quality of the deposited layer.

Кроме того, при использовании способа на больших поверхностях (крупногабаритных изделиях) без хорошо организованного процесса вымешивания, где подразумевается регулирование емкости индуктора зазором между ветвями и соблюдением определенных зазоров между ветвями индуктора и основным металлом, валик расплавленного металла будет недостаточно вымешан, что снизит КПД наплавки и сузит технологические ее возможности. In addition, when using the method on large surfaces (large-sized products) without a well-organized kneading process, which involves regulating the inductor capacity by the gap between the branches and observing certain gaps between the branches of the inductor and the base metal, the molten metal roller will not be sufficiently mixed, which will reduce the deposition efficiency and will narrow its technological capabilities.

Цель изобретения - повысить качество индукционно-металлургической наплавки и расширение ее технологических возможностей. The purpose of the invention is to improve the quality of induction-metallurgical surfacing and the expansion of its technological capabilities.

Цель достигается тем, что в известном способе индукционно-металлургической наплавки, включающем нанесение шихты на изделие, перемещение его относительно индуктора, пассивная ветвь которого осуществляет предварительный нагрев изделия, а основной нагрев до раскисления шихты производят под активным витком, при этом пассивную и активную ветви индуктора устанавливают под наплавляемым изделием на разную величину зазора, пассивную ветвь располагают на величину насыпаемой шихты, а активную ветвь индуктора размещают на толщину наплавляемого слоя, при этом интенсивность нагрева под каждой ветвью индуктора соответствует зависимости:

Figure 00000002

где
Ji - интенсивность нагрева металла под ветвью индуктора, град/с;
J(1) - интенсивность нагрева под ветвью индуктора при зазоре, равном 1 мм, град/c;
Δ1,4-1,5 - зазор между ветвью индуктора и основным металлом изделия мм.The goal is achieved by the fact that in the known method of induction-metallurgical surfacing, including applying the charge to the product, moving it relative to the inductor, the passive branch of which pre-heats the product, and the main heating before deoxidation of the charge is carried out under an active turn, while the passive and active branches of the inductor set under the fused product to a different amount of clearance, the passive branch is positioned on the amount of bulk charge, and the active branch of the inductor is placed on the thickness of the fused layer, the heating rate at each branch of the inductor corresponds to the relationship:
Figure 00000002

Where
J i - the intensity of the heating of the metal under the branch of the inductor, deg / s;
J (1) is the heating intensity under the branch of the inductor with a gap of 1 mm, deg / s;
Δ 1.4-1.5 - the gap between the branch of the inductor and the base metal of the product mm.

Кроме того, ветви индуктора под воздействием электромагнитного поля токов высокой частоты создают в поверхностном слое изделия наводящие токи, направленность которых такая же, как и в валике расплавленной шихты, причем токи способствуют металлургическому процессу перемешивания жидкого металла в сварочно-наплавочной ванне, при этом улучшая раскисление и обеспечивая стабильность состава металла по всему объему. In addition, the branches of the inductor, under the influence of the electromagnetic field of high-frequency currents, create inducing currents in the surface layer of the product, the directivity of which is the same as in the roll of the molten charge, and the currents contribute to the metallurgical process of mixing liquid metal in the weld-surfacing bath, while improving deoxidation and ensuring the stability of the composition of the metal throughout the volume.

На фиг. 1 изображена общая схема индукционно-металлургического способа; на фиг. 2 - график зависимости интенсивности нагрева от зазора между ветвями индуктора и основным металлом. In FIG. 1 shows a general diagram of an induction-metallurgical method; in FIG. 2 is a graph of the dependence of the heating intensity on the gap between the branches of the inductor and the base metal.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

Индуктор для односторонней непрерывно-последовательной наплавки (фиг. 1) размещают над изделием 1 таким образом, что зазор h между пассивным витком 2 и металлом изделия равен толщине слоя шихты 3. Зазор Δ между активным (плавящим) витком 4 и основным металлом изделия равен толщине наплавляемого слоя (b). При этом форма витка 3 должна быть каплевидной. Расстояние между ветвями индуктора зависит от толщины направляемого слоя, чем меньше толщина наплавки Δ, тем ближе должны быть сближены витки индуктора. An inductor for one-way continuous sequential surfacing (Fig. 1) is placed above the product 1 in such a way that the gap h between the passive coil 2 and the product metal is equal to the thickness of the charge layer 3. The gap Δ between the active (melting) coil 4 and the base metal of the product is equal to the thickness deposited layer (b). In this case, the shape of the coil 3 should be teardrop-shaped. The distance between the branches of the inductor depends on the thickness of the guided layer, the smaller the thickness of the surfacing Δ, the closer the coils of the inductor should be brought closer together.

После установки индуктора начинается технологический процесс наплавки. After installing the inductor, the welding process begins.

В течение 10-30 с греют шихту до ее расплавления (образуется жидкий металл). The mixture is heated for 10-30 s until it melts (liquid metal is formed).

В момент появления жидкого металла зазор между индуктором и основным металлом уменьшается до величины 2/3 насыпки шихты. At the time of the appearance of liquid metal, the gap between the inductor and the base metal decreases to 2/3 of the charge charge.

Деталь перемещают относительно индуктора со скоростью, обеспечивающей стабильное расплавление наплавленной шихты. The part is moved relative to the inductor at a speed that ensures stable melting of the deposited charge.

Интенсивность нагрева индуктора в случае нагрева внешним полем устанавливается за счет зазора между активным витком и основным металлом и в этом случае подчиняется зависимости:

Figure 00000003

где
Ji - интенсивность нагрева, oC/с;
J(1) - интенсивность нагрева при зазоре между плавящим витком индуктора и поверхностью ванны, равном 1 мм;
Δ1,4-1,5 - зазор, обеспечивающий интенсивность нагрева.The intensity of heating the inductor in the case of heating by an external field is set due to the gap between the active coil and the base metal, and in this case it obeys the dependence:
Figure 00000003

Where
J i - heating intensity, o C / s;
J (1) —heating intensity with a gap between the melting coil of the inductor and the surface of the bath equal to 1 mm;
Δ 1.4-1.5 - the gap providing the intensity of heating.

Рассматривая график (фиг. 2) зависимости интенсивности нагрева при прочих равных параметрах от зазора между основным металлом и активным витком, видно что, чем меньше зазор, тем больше интенсивность нагрева, а соответственно выше производительность нагрева. Considering the graph (Fig. 2) of the dependence of the heating intensity, ceteris paribus, on the gap between the base metal and the active coil, it can be seen that the smaller the gap, the greater the heating intensity, and therefore higher heating performance.

Таким образом, рассматривая поэтапные процессы индукционно-металлургического способа, можно выделить три этапа:
I - в момент подачи ТВЧ на индуктор под витком 2 (фиг. 1а) происходит расплавление флюса и резко улучшается теплопередача от основного металла к слою шихты;
II - под воздействием активного витка (фиг. 1б) происходит расплавление слоя шихты и интенсивное перемешивание жидкого сплава, что обеспечивает стабильность наплавляемого сплава и хорошее раскисление и выведение газа и неметаллических включений;
III - под воздействием электромагнитного поля под активным витком 4 наблюдается придавливание жидкого металла до величины 0,4-0,5 b, где b - толщина наплавленного металла после кристаллизации (фиг. 1в).
Thus, considering the phased processes of the induction-metallurgical method, three stages can be distinguished:
I - at the time of the filing of the HDTV to the inductor under coil 2 (Fig. 1a), the flux melts and the heat transfer from the base metal to the charge layer sharply improves;
II - under the influence of the active coil (Fig. 1b), the charge layer melts and the liquid alloy is intensively mixed, which ensures the stability of the deposited alloy and good deoxidation and removal of gas and non-metallic inclusions;
III - under the influence of an electromagnetic field under an active turn 4, a liquid metal is pressed down to a value of 0.4-0.5 b, where b is the thickness of the deposited metal after crystallization (Fig. 1c).

При прохождении переменного электрического тока по активной ветки 4 (фигурному проводнику) в нем появляются в поверхностном слое токи высокой частоты, где магнитная составляющая H направлена по касательной к проводнику. В детали появляются наводящие токи того же направления, что и в валике расплавленной шихты, создавая условия для металлургического процесса вымешивания. Магнитные составляющие равномерно распределяют частицы зерен карбидных соединений в матрице расплавленного металла по всему объему наплавленного слоя. With the passage of alternating electric current through the active branch 4 (shaped conductor), high-frequency currents appear in the surface layer in it, where the magnetic component H is directed tangentially to the conductor. Guiding currents of the same direction appear in the part as in the roll of the molten mixture, creating conditions for the metallurgical mixing process. Magnetic components evenly distribute the particles of grains of carbide compounds in the matrix of molten metal throughout the volume of the deposited layer.

Пример. Исходные данные для наплавки малого зуба корпуса автосцепки весом 160 кг: поверхность, подлежащая упрочнению 420 x 50 мм; толщина наплавленного слоя 1,5-2,0 мм; насыпной вес шихты 2,15 г/см3; удельный вес сплава 7,9 г/см3; толщина наносимого слоя шихты (теоретическая) 5,7 мм; толщина наносимого слоя шихты (заданная) 5,5 мм; зазор между основным металлом и плавящим витком индуктора во время процесса 2,2 мм; зазор между основным металлом и подогревающим витком индуктора во время процесса 6,0 мм; интенсивность нагрева 40-60oC/с.Example. Initial data for surfacing a small tooth of an automatic coupler case weighing 160 kg: surface to be hardened 420 x 50 mm; the thickness of the deposited layer is 1.5-2.0 mm; bulk density of the charge of 2.15 g / cm 3 ; specific gravity of the alloy 7.9 g / cm 3 ; the thickness of the applied layer of the mixture (theoretical) 5.7 mm; the thickness of the applied layer of the charge (specified) 5.5 mm; the gap between the base metal and the melting coil of the inductor during the process of 2.2 mm; the gap between the base metal and the heating coil of the inductor during the process of 6.0 mm; the intensity of heating is 40-60 o C / s.

Технологические операции при наплавке малого зуба автосцепки:
Обмеряют шаблоном размеры поверхности зуба автосцепки с последующей ее зачисткой и установкой корпуса автосцепки в зажим манипулятора. Затем проверяют расположение упрочняемой поверхности относительно плавящей ветви индуктора и выводят упрочняемую поверхность из-под индуктора и наносят на нее шихту слоем 5,5 мм. После этого вводят начало упрочняемой поверхности под индуктор и включают нагрев в заданном режиме.
Technological operations during surfacing of a small tooth of an automatic coupler:
The template measures the dimensions of the surface of the tooth of the automatic coupler with its subsequent cleaning and installation of the body of the automatic coupler in the clamp of the manipulator. Then check the location of the hardened surface relative to the floating branch of the inductor and the hardened surface is removed from under the inductor and the mixture is applied to it with a layer of 5.5 mm. After that, the beginning of the hardened surface under the inductor is introduced and the heating is switched on in the set mode.

После образования на поверхности жидкой ванны зазор между индуктором и поверхностью упомянутой ванны уменьшают до 1 мм, и интенсивность нагрева возрастает до 80-100oC/c. Далее равномерно перемещают под индуктором упрочняемую поверхность со скоростью 1,7-2,5 мм/с, обеспечивая последовательное расплавление шихты на всей упрочняемой поверхности.After formation on the surface of the liquid bath, the gap between the inductor and the surface of said bath is reduced to 1 mm, and the heating intensity increases to 80-100 o C / s. Further, the hardened surface is uniformly moved under the inductor at a speed of 1.7-2.5 mm / s, providing sequential melting of the charge on the entire hardened surface.

Затем снимают корпус автосцепки с манипулятора, производят абразивную зачистку упрочняемой поверхности шлифмашиной и обмеряют шаблоном упрочненный зуб корпуса автосцепки. Then, the automatic coupling body is removed from the manipulator, abrasive cleaning of the hardened surface is performed with a grinder and the hardened tooth of the automatic coupling housing is measured with a template.

Использование индукционно-металлургического способа наплавки позволяет за счет регулирования величины зазора между основным металлом и индуктором, а также заданной интенсивности нагрева последнего возможно осуществлять интенсивное вымешивание металла под воздействием ЭМП. Это обстоятельство повышает качество наплавки, так как хорошо организованный процесс (металлургического расплава) плавления сложнолегированных порошков улучшает процесс кристаллизации, выводя шлаки и газовые включения на поверхности расплавленной ванны. В связи с этим наплавленные слои металла имеют мелкую структуру зерна и наименьшие напряжения в переходной зоне наплавки к основному металлу из-за небольших тепловложений в единицу времени. The use of the induction-metallurgical method of surfacing allows, by adjusting the gap between the base metal and the inductor, as well as the specified intensity of heating of the latter, it is possible to intensively knead the metal under the influence of EMF. This circumstance improves the quality of surfacing, since a well-organized process (metallurgical melt) of melting complex alloyed powders improves the crystallization process, removing slags and gas inclusions on the surface of the molten bath. In this regard, the deposited metal layers have a fine grain structure and the lowest stresses in the transition zone of surfacing to the base metal due to small heat input per unit time.

Кроме того, предложенный способ позволяет расширить технологические возможности индукционной наплавки, так как стало возможным осуществлять наплавку крупногабаритных изделий большой массы (буферные тарели, автосцепки, валки и шнеки кирпичных заводов, рабочие органы шпалоподбойных машин и др.) в связи с тем, что отвод тепла в глубину происходит довольно быстро. In addition, the proposed method allows to expand the technological capabilities of induction surfacing, since it has become possible to surfacing large-sized large-mass products (buffer plates, automatic couplings, rolls and screws of brick factories, working bodies of tamper machines, etc.) due to the fact that heat is removed in depth happens pretty fast.

Claims (1)

Способ односторонней непрерывно-последовательной индукционно-металлургической наплавки, включающий нанесение шихты на изделие, перемещение его относительно индуктора, пассивная ветвь которого осуществляет предварительный нагрев изделия, а основной нагрев до расплавления шихты производят под активным витком, отличающийся тем, что пассивную и активную ветви индуктора устанавливают над наплавляемым изделием на разную величину зазора, пассивную ветвь располагают на величину насыпаемой шихты, а активную ветвь - на толщину наплавляемого слоя, при этом интенсивность нагрева под каждой ветвью индуктора соответствует зависимости
Figure 00000004

где Ji - интенсивность нагрева металла под ветвью индуктора, град/с;
J(1) - интенсивность нагрева под ветвью индуктора при зазоре 1 мм, град/с;
Δ1,4-1,5 - зазор между ветвью индуктора и основным металлом изделия, мм.
The method of one-way continuous-sequential induction-metallurgical surfacing, including applying a charge to the product, moving it relative to the inductor, the passive branch of which pre-heats the product, and the main heating until the charge is melted is carried out under an active coil, characterized in that the passive and active branches of the inductor are installed over the deposited product for different clearance sizes, the passive branch is positioned on the amount of bulk charge, and the active branch is positioned on the thickness of the weld layer, the heating rate at each branch of the inductor corresponds to the dependence
Figure 00000004

where J i is the intensity of metal heating under the branch of the inductor, deg / s;
J (1) - heating intensity under the branch of the inductor with a gap of 1 mm, deg / s;
Δ 1.4-1.5 - the gap between the branch of the inductor and the base metal of the product, mm
RU96113586A 1996-06-25 1996-06-25 Method of one-sided continuously successive induction-metallurgical building up RU2110361C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96113586A RU2110361C1 (en) 1996-06-25 1996-06-25 Method of one-sided continuously successive induction-metallurgical building up

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96113586A RU2110361C1 (en) 1996-06-25 1996-06-25 Method of one-sided continuously successive induction-metallurgical building up

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2110361C1 true RU2110361C1 (en) 1998-05-10
RU96113586A RU96113586A (en) 1998-09-10

Family

ID=20182855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96113586A RU2110361C1 (en) 1996-06-25 1996-06-25 Method of one-sided continuously successive induction-metallurgical building up

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2110361C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107848024B (en) Ultrasonic grain refinement
JP2003535695A (en) Method and apparatus for producing thixotropic metal slurry
RU2618287C2 (en) Method of laser treatment of article (versions) and device for its implementation (versions)
JP2010089162A (en) System and method of electromagnetic influence on electroconducting continuum
RU2110361C1 (en) Method of one-sided continuously successive induction-metallurgical building up
CN103797323B (en) For reducing the method and apparatus of whirlpool in metal manufacturing process
JP2002512129A (en) Bimetallic plate
JP2001516282A (en) Method, apparatus and refractory nozzle for injecting and / or casting liquid metal
US4082544A (en) Electric induction heating of materials of low electrical conductivity
JPH01192447A (en) Method and apparatus for continuously forming metallic slurry for continuous casting
RU2791023C1 (en) Method for induction surfacing of iron-based magnetic alloys and induction-channel furnace for induction surfacing of iron-based magnetic alloys
JP2000343203A (en) Wear resistant composite alloy material and production thereof
RU2731494C1 (en) Method of iron castings reinforcement
Gajmal et al. A review of opportunities and challenges in microwave assisted casting
JPH03243245A (en) Production of combined steel plate with continuous casting
RU2058866C1 (en) Induction fusion-on method
RU2075517C1 (en) Complex for continuous manufacture of metal products
JPH02504065A (en) Furnace for preparing and dispensing alloys
JPH0526589B2 (en)
Kuskov Special features of electroslag surfacing with a granulated filler in a current-supplying solidification mould
JPS59202153A (en) Production of roll overlaid by tinkering
WO2003078690A2 (en) Extending the life of an amorphous hardface by introduction of pellets
RU2017831C1 (en) Method of introducing alloying materials into liquid metal
JPS61266153A (en) Production of clad steel
JPH01162730A (en) Rapid melting device having preheating part