RU2122928C1

RU2122928C1 - Electric-resistance fusion on method

Info

Publication number: RU2122928C1
Application number: RU97111947/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Петров; Юрий Николаевич Аксенов; Владимир Анатольевич Дубровский; Всеволод Валериевич Булычев
Original assignee: Сергей Юрьевич Петров; Юрий Николаевич Аксенов; Владимир Анатольевич Дубровский; Всеволод Валериевич Булычев
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1998-12-10

Abstract

FIELD: restoration of worn surfaces of parts in different branches of machine engineering. SUBSTANCE: method comprises steps of passing welding current through addition material for heating it in zone of contact with welded part; deforming addition material by means of roller electrode and welding it on. Electric current is supplied to welded part, roller electrode and addition material. Electric current regulators are connected to electric circuit "part-current lead", "roller electrode- current lead", "addition material - current lead" respectively. Electric current regulation may be realized due to moving current lead towards addition material relative to contact zone. Current leads of part, addition material and electrode are connected with electric current source independently or in predetermined combination. EFFECT: possibility of providing cracking- free surface of parts with desired strength properties. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области электроконтактной наплавки при восстановлении изношенных поверхностей деталей машин. The invention relates to the field of electrical contact surfacing when restoring worn surfaces of machine parts.

При реализации способа известны различные схемы подключения электрического тока к элементам системы электрод-проволока-восстанавливаемая деталь. When implementing the method, various schemes are known for connecting electric current to elements of the electrode-wire-restored part system.

Известен способ электроконтактной наплавки, при котором для нагрева проволоки и поверхности детали токоподвод осуществляют к привариваемой проволоке и детали (а.с. N 416196) /см. фиг. 1/. При данной схеме тепло выделяется в контакте проволока-деталь и расходуется в основном на их разогрев. A known method of electrical contact welding, in which to heat the wire and the surface of the part, the current supply is carried out to the welded wire and the part (A.S. N 416196) / cm. FIG. one/. With this scheme, heat is released in the wire-part contact and is spent mainly on their heating.

Недостатком данной схемы является то, что в этом случае при прочих равных условиях, а именно параметрах тока, частоты и длительности импульса, интенсивности охлаждения и т.п., большая часть тепла пойдет на разогрев поверхностных слоев детали. Чем больше тепла идет на разогрев тела, тем более плавно меняются параметры термического цикла, тем большая вероятность образования гомогенного аустенита, а как следствие, применительно к данному способу, образования хрупкой структуры мартенсита, особенно по мере увеличения содержания углерода в сплаве Fe-C, что в конечном итоге может привести к образованию холодных трещин при сварке, отслаиванию наваренного металла или хрупкому разрушению в эксплуатации. The disadvantage of this scheme is that in this case, ceteris paribus, namely the parameters of the current, frequency and duration of the pulse, cooling intensity, etc., most of the heat will go to the heating of the surface layers of the part. The more heat is used to warm up the body, the more smoothly the parameters of the thermal cycle change, the greater the likelihood of formation of homogeneous austenite, and as a result, with respect to this method, the formation of a brittle martensite structure, especially as the carbon content in the Fe-C alloy increases, which ultimately can lead to the formation of cold cracks during welding, peeling of the welded metal or brittle fracture in operation.

Известен также способ электроконтактной наплавки, при котором для нагрева присадочного материала и поверхности детали токоподвод осуществляют к роликовому электроду и детали (а.с. N 513808) /см. фиг. 2/. There is also known a method of electrical contact surfacing, in which to heat the filler material and the surface of the part, the current supply is carried out to the roller electrode and the part (A.S. N 513808) / cm. FIG. 2 /.

При данной схеме подключения обеспечивается более жесткий (параметры термического цикла изменяются быстрее) режим нагрева присадочного материала и детали, что, с одной стороны, уменьшает, но не исключает вероятность образования аустенита при нагреве, а с другой стороны, практически невозможно контролировать и перераспределять тепло, выделяемое в контакте электрод-присадочный материал-деталь. With this connection scheme, a more rigid (thermal cycle parameters change faster) heating of the filler material and the part is ensured, which, on the one hand, reduces but does not exclude the possibility of formation of austenite during heating, and on the other hand, it is practically impossible to control and redistribute heat, the electrode-filler material-component emitted in the contact.

Задачей данного изобретения является повышение качества наплавки за счет обеспечения формирования необходимой структуры в основном и наплавленном металле для исключения трещинообразования путем обеспечения управления параметрами термического цикла и тепловыми потоками в системе электрод-привариваемый материал-деталь. The objective of the invention is to improve the quality of surfacing by ensuring the formation of the necessary structure in the base and deposited metal to prevent cracking by controlling the parameters of the thermal cycle and heat fluxes in the electrode-weldable material-component system.

Для этого через присадочный материал пропускают сварочный ток для нагрева его в зоне контакта с деталью, деформируют роликовым электродом и приваривают, при этом осуществляют токоподвод к детали и роликовому электроду и дополнительный токоподвод к присадочному материалу, а в электрические цепи деталь-токоподвод, роликовый электрод-токоподвод, присадочный материал-токоподвод вводят соответственно регуляторы тока. Причем токоподвод присадочному материалу устанавливают с возможностью перемещения относительно зоны контакта его с деталью. To do this, a welding current is passed through the filler material to heat it in the zone of contact with the part, deformed by a roller electrode and welded, while conducting current supply to the part and the roller electrode and an additional current supply to the filler material, and the electrical part-current supply, the roller electrode, current supply, filler material-current supply are introduced respectively by current regulators. Moreover, the current supply of the filler material is installed with the possibility of movement relative to the zone of contact with the part.

Кроме того токоподводы к детали, присадочному материалу и электроду подключают к клеммам источника питания взаимно независимо. In addition, the current leads to the part, filler material and electrode are connected to the terminals of the power source mutually independently.

На фиг. 3 представлена электрическая схема, реализующая данный способ; на фиг. 4, 5 - некоторые варианты схем подключения токоподводов, поясняющие данный способ. In FIG. 3 presents an electrical circuit that implements this method; in FIG. 4, 5 - some options for connecting current leads that explain this method.

Технология способа состоит в следующем. The technology of the method is as follows.

Перед включением источника питания и подачей импульсов для наплавки выбирают схему подключения токоподводов и перемещают регуляторы тока в соответствующие положения. Этот выбор диктуется тем, что по мере увеличения содержания углерода в стали увеличивается склонность к образованию хрупких закалочных структур и, как следствие, "холодных" трещин и "горячих". Формирование структур в основном и наплавленном металле зависит от параметров термического цикла, которые, в свою очередь, зависят от количества тепла, поступающего в каждую из деталей. Так, для увеличения производительности необходимо, чтобы больше тепла шло на нагрев присадочного (2) и основного металлов 3, чему способствует подключение по схеме на фиг. 1. Однако для углеродистых сталей при электроконтактной наплавке это приведет к увеличению нагрева основного металла, большему образованию аустенита и мартенсита и возможному образованию трещин. Before turning on the power source and applying pulses for surfacing, select the connection circuit of the current leads and move the current regulators to the appropriate positions. This choice is dictated by the fact that as the carbon content in steel increases, the tendency to form brittle quenching structures and, as a result, “cold” cracks and “hot” ones increases. The formation of structures in the base and deposited metal depends on the parameters of the thermal cycle, which, in turn, depend on the amount of heat entering each of the parts. Thus, in order to increase productivity, it is necessary that more heat be used to heat the filler (2) and base metals 3, which is facilitated by the connection according to the circuit in FIG. 1. However, for carbon steels during electrical contact surfacing, this will lead to an increase in the heating of the base metal, greater formation of austenite and martensite and the possible formation of cracks.

Минимальное количество тепла пойдет на нагрев основного металла 3 при подключении по схеме, приведенной на фиг. 5. Режим нагрева в этом случае будет наиболее жестким, то есть скорость нагрева и охлаждения будут максимальными, и вероятность образования или количество закалочных структур будет меньше. The minimum amount of heat will be used to heat the base metal 3 when connected according to the circuit shown in FIG. 5. The heating mode in this case will be the most severe, that is, the heating and cooling rates will be maximum, and the probability of formation or the number of quenching structures will be less.

С точки зрения распределения тепловых потоков схема на фиг. 2 будет занимать промежуточное положение между схемой на фиг. 1 и схемой на фиг. 5. From the point of view of heat flux distribution, the circuit in FIG. 2 will be intermediate between the circuit of FIG. 1 and the circuit of FIG. 5.

Все возможные варианты подключения могут быть получены при использовании предлагаемой схемы на фиг. 3, когда к каждому элементу сварочного контура осуществляется токоподвод: токоподвод-А к роликовому электроду 1, токоподвод-Б к присадочному материалу 2, токоподвод-В к детали 3. Токоподводы могут подключаться независимо, например, при использовании трехфазного тока, и зависимо, например, при использовании обычных сварочных трансформаторов /фиг. 4, а на фиг. 3 показано пунктирной линией/. All possible connection options can be obtained using the proposed circuit in FIG. 3, when a current supply is carried out to each element of the welding circuit: current supply-A to the roller electrode 1, current supply-B to filler material 2, current supply-B to part 3. Current leads can be connected independently, for example, when using a three-phase current, and it depends, for example using conventional welding transformers / FIG. 4, and in FIG. 3 is shown by the dashed line /.

Кроме того, регулирование распределения тепловых потоков может быть осуществлено на основе регулирования величины сварочного тока, для чего в электрической цепи каждого токоподвода вводят регулятор тока, в цепь роликового электрода - R₁, в цепь присадочного материала - R₂ и в цепь детали - R₃ соответственно. Каждый регулятор тока имеет два крайних положения - М с максимальным сопротивлением /когда можно рассматривать, что в цепи имеется разрыв или цепь не подключена к источнику/ и положение - Н с минимальным сопротивлением /когда можно рассматривать, что в цепи нет регулятора тока или она подключена непосредственно к источнику/.In addition, regulation of the distribution of heat fluxes may be accomplished by regulating the welding current, which in the electric circuit of each current lead is introduced current regulator, a roller electrode chain - R _1, in the circuit of filler material - R ₂ and in detail chain - R ₃ respectively. Each current regulator has two extreme positions - M with maximum resistance / when it can be considered that the circuit is open or the circuit is not connected to the source / and position - N with minimum resistance / when it can be considered that there is no current regulator in the circuit or it is connected directly to the source.

Схема на фиг. 1 может быть получена из схемы на фиг. 3, если токоподвод Б подключают к клемме Г источника тока, токоподвод В соответственно к клемме Д, а регуляторы R₂ и R₃ находятся в положении Н /токоподвод А никуда не подключается или при подключении к клемме Г регулятор R₁ находится в положении М/.The circuit of FIG. 1 can be obtained from the circuit of FIG. 3, if the current lead B is connected to the terminal G of the current source, the current lead B, respectively, to the terminal D, and the regulators R ₂ and R ₃ are in the N position / the current lead A is not connected anywhere or when connected to the terminal G the regulator R ₁ is in the M / position .

Схема на фиг. 2 может быть получена из схемы на фиг. 3, если токоподвод А подключают к клемме Г источника тока, токоподвод В соответственно к клемме Д, а регуляторы R₁ и R₃ находятся в положении Н, при этом токоподвод Б никуда не подключают или при подключении к клемме Г/Д/ регулятор R₂ находится в положении М.The circuit of FIG. 2 can be obtained from the circuit of FIG. 3, if the current lead A is connected to terminal G of the current source, the current lead B, respectively, to terminal D, and the regulators R ₁ and R ₃ are in position N, while the current lead B is not connected anywhere or when connected to terminal G / D / regulator R ₂ is in position M.

По аналогии, схема на фиг. 5 может быть получена из схемы на фиг. 3, если токоподвод А подключают к клемме Г источника тока, токоподвод Б соответственно к клемме Д, а регуляторы R₁ и R₂ находятся в положении Н /токоподвод В никуда не подключают или при подключении к клемме Г/Д/ регулятор R₃ находится в положении М/.By analogy, the circuit of FIG. 5 can be obtained from the circuit of FIG. 3, if the current lead A is connected to the terminal G of the current source, the current lead B, respectively, to the terminal D, and the regulators R ₁ and R ₂ are in the N / current lead position C are not connected anywhere or when connected to the terminal G / D / the regulator R ₃ is in position M /.

Для получения соединений при минимальном тепловом потоке и жестком термическом цикле в детали 3 необходимо использовать комбинированную схему, представленную на фиг. 4. Эта схема может быть получена из схемы на фиг. 3, если токоподвод А подключают к клемме Г источника тока, токоподвод Б - к клемме Д, а токоподвод В - к клемме Д. Регулятор R₁ находится в положении Н, регуляторы R₂ и R₃ занимают промежуточное положение между М и Н.To obtain compounds with a minimum heat flux and a rigid thermal cycle in part 3, it is necessary to use the combined circuit shown in FIG. 4. This circuit can be obtained from the circuit of FIG. 3, if the current lead A is connected to the terminal G of the current source, the current lead B to the terminal D, and the current lead B to the terminal D. The regulator R ₁ is in position H, the regulators R ₂ and R ₃ occupy an intermediate position between M and N.

Для регулирования тока в процессе наплавки токоподвод к присадочному материалу устанавливают с возможностью перемещения относительно зоны контакта детали с ним. To regulate the current in the process of surfacing, the current supply to the filler material is installed with the possibility of movement relative to the zone of contact of the part with it.

Кроме того, токоподводы к детали, материалу и роликовому электроду можно подключать к клеммам источника питания самостоятельно или в определенной комбинации, например, токоподводы электрода и ролика подключают к одной клемме, а токоподвод к детали - к другой. In addition, the current leads to the part, material and roller electrode can be connected to the terminals of the power source independently or in a certain combination, for example, the current leads of the electrode and roller are connected to one terminal, and the current lead to the part to another.

Способ был опробован при восстановлении изношенных поверхностей различных деталей, в результате были получены детали без трещин с необходимыми прочностными характеристиками. The method was tested when restoring worn surfaces of various parts, as a result, parts without cracks with the necessary strength characteristics were obtained.

Claims

1. The method of electrical contact welding, in which welding current is passed through the filler material to heat it in the contact zone with the part, it is deformed with a roller electrode and welded, while the current supply is carried out to the part and the roller electrode, characterized in that they carry out additional current supply to the filler material, and in electrical circuits, the part - current lead, roller electrode - current lead and filler material - current lead, respectively, are introduced by current regulators.

2. The method according to claim 1, characterized in that the current supply to the filler material is installed with the possibility of movement relative to the contact zone of the filler material with the part.

3. The method according to p. 1, characterized in that the current leads to the part, filler material and the roller electrode are connected to the terminals of the power source mutually independently.