RU2163526C1

RU2163526C1 - Method for automatic electric arc fusion of coating under flux layer on inner cylindrical surface of article

Info

Publication number: RU2163526C1
Application number: RU2000112621A
Authority: RU
Inventors: П.Б. Перегудин; С.Б. Перегудин; Б.П. Перегудин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью фирма "Директ"
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2001-02-27

Abstract

FIELD: processes for electric arc flux-layer fusion at restoring worn coatings and applying strengthening coatings onto new parts. SUBSTANCE: method is realized with use of working organ in the form of shaped-rod members fixed by winding onto face of guard having cylindrical surface portion. Plane normal relative to axis of burner and including upper point of working organ is spaced by distance equal to 0.5-2 fusion strokes from arc burning zone. In order to remove slag scum, the last is moved by means of working organ from fusion zone towards portion of article had been fused. Direction of winding provided by working organ is selected opposite relative to direction of article rotation. EFFECT: enhanced quality of fused coating. 9 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к способам электродуговой наплавки под слоем флюса при восстановлении изношенных и нанесении упрочняющих покрытий на новые детали. The invention relates to methods for electric arc surfacing under a flux layer when restoring worn and applying hardening coatings to new parts.

Известен способ автоматической электродуговой наплавки под слоем флюса покрытия на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделия, при котором на рабочую часть горелки устанавливают цилиндрическое ограждение, на наружной поверхности которого закрепляют стержневой рабочий элемент для удаления шлаковой корки, изделие приводят во вращение, и, сообщая горелке поступательное перемещение, наплавляют на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделия, по меньшей мере, один спиральный валик и в процессе наплавки путем скалывания удаляют при помощи упомянутого рабочего элемента шлаковую корку с поверхности указанного валика (см. авторское свидетельство СССР N 592541 от 30.12.75 г.). A known method of automatic electric arc surfacing under a coating flux layer on the inner cylindrical surface of the product, in which a cylindrical fence is installed on the working part of the burner, on the outer surface of which a rod working element is fixed to remove the slag crust, the product is rotated, and, telling the burner to translate, at least one spiral bead is deposited onto the inner cylindrical surface of the product, and in the process of surfacing by chipping, they are removed when using the said working element, a slag crust from the surface of the specified roller (see USSR author's certificate N 592541 of 12.30.75).

Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату. This technical solution is the closest to the claimed technical essence and the achieved result.

Однако известный способ не позволяет получить покрытие удовлетворительного качества. Указанный недостаток обусловлен следующими причинами. Из практики наплавки известно, что шлаковая корка в ряде случаев отслаивается от наплавленного металла самопроизвольно, а иногда для ее удаления требуется приложить значительные усилия, в том числе ударного характера со значительной энергией многократного удара. При этом отслоившаяся шлаковая корка может изгибаться как в радиальном направлении внутрь наплавляемого отверстия, так и в сторону движения наплавочной горелки. В этом случае, при использовании известного способа, отслоившаяся шлаковая корка пройдет мимо стержневого рабочего элемента (резца) и ограждения (диафрагмы), а затем обязательно окажется на поверхности не наплавленного еще отверстия (внутренней цилиндрической поверхности изделия), что ухудшит качество наплавленного покрытия. However, the known method does not allow to obtain a coating of satisfactory quality. The specified disadvantage is due to the following reasons. It is known from the practice of surfacing that the slag crust in some cases peels off from the deposited metal spontaneously, and sometimes significant efforts are required to remove it, including an impact one with significant energy of multiple impacts. In this case, the exfoliated slag crust can be bent both radially into the deposited hole and in the direction of movement of the surfacing torch. In this case, when using the known method, the exfoliated slag crust will pass by the core working element (cutter) and the fence (diaphragm), and then it will surely be on the surface of the not yet welded hole (inner cylindrical surface of the product), which will degrade the quality of the deposited coating.

Изобретение направлено на достижение технического результата - повышение качества наплавленного покрытия, за счет исключения попадания отслоившейся шлаковой корки в процессе наплавки на поверхность не наплавленной еще цилиндрической части отверстия. The invention is aimed at achieving a technical result - improving the quality of the deposited coating, by eliminating the penetration of the exfoliated slag crust during surfacing on the surface of the not yet welded cylindrical part of the hole.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе автоматической электродуговой наплавки под слоем флюса покрытия на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделия, при котором на рабочую часть горелки устанавливают ограждение, на наружной поверхности которого закрепляют стержневой рабочий элемент для удаления в процессе наплавки шлаковой корки с поверхности наплавленного валика, изделие приводят во вращение и сообщают горелке поступательное перемещение, ограждение выполняют с цилиндрической поверхностью, рабочий элемент в виде отдельных профилированных стержневых элементов закрепляют его навивкой на поверхность цилиндрического ограждения таким образом, чтобы плоскость, перпендикулярная оси горелки, в которой лежит его верхняя точка, располагалась на расстоянии 0,5-2,0 шага наплавки от точки горения дуги, причем, если смотреть на изделие со стороны горелки, при вращении изделия по часовой стрелке навивают рабочий элемент с правым направлением навивки, при вращении изделия против часовой стрелки - с левым направлением навивки, т.е. направление навивки рабочего элемента выбирают противоположным направлению вращения изделия, а отслоившуюся шлаковую корку в процессе наплавки принудительно перемещают из зоны наплавки в сторону ранее наплавленной части поверхности изделия. The specified technical result is achieved in that in the method of automatic electric arc surfacing under a coating flux layer on the inner cylindrical surface of the product, in which a fence is installed on the working part of the burner, on the outer surface of which a rod working element is fixed to remove the slag crust from the surface of the deposited bead during surfacing , the product is driven into rotation and the burner is informed of translational movement, the fence is made with a cylindrical surface, the working element ment in the form of separate profiled core elements is fixed by winding it onto the surface of the cylindrical fence so that the plane perpendicular to the axis of the burner, in which its upper point lies, is located at a distance of 0.5-2.0 steps of surfacing from the arc burning point, and, if you look at the product from the side of the burner, when the product is rotated clockwise, the working element is wound with the right direction of winding, when the product is rotated counterclockwise - with the left direction of winding, i.e. the direction of winding of the working element is chosen opposite to the direction of rotation of the product, and the exfoliated slag crust is forcibly moved from the surfacing zone to the previously deposited part of the surface of the product during surfacing.

При таком конструктивном выполнении и размещении витка рабочего элемента отслоившаяся хрупкая шлаковая корка непременно соприкасается с рабочим элементом (с его ребром) под небольшим углом и будет принудительно сдвигаться им в сторону ранее наплавленной поверхности отверстия. With such a constructive implementation and placement of the turn of the working element, the exfoliated fragile slag crust will certainly come into contact with the working element (with its edge) at a small angle and will be forced to shift towards the previously deposited surface of the hole.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки для реализации способа автоматической электродуговой наплавки под слоем флюса покрытия на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделия; на фиг. 2 показана горелка устройства, изображенного на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - цилиндрическое ограждение горелки устройства, изображенного на фиг. 2; на фиг. 7 - то же (вид сбоку); на фиг. 8 - то же (вид сверху); на фиг. 9 показан процесс отслоения шлаковой корки от наплавленного покрытия. In FIG. 1 is a schematic diagram of an installation for implementing a method of automatic electric arc surfacing under a layer of flux coating on the inner cylindrical surface of the product; in FIG. 2 shows the burner of the device of FIG. 1; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 2; in FIG. 5 is a cross-section BB in FIG. 2; in FIG. 6 is a cylindrical burner guard of the device of FIG. 2; in FIG. 7 - the same (side view); in FIG. 8 - the same (top view); in FIG. 9 shows the process of peeling the slag crust from the deposited coating.

Способ осуществляют следующим образом. Изделие 1 (фиг. 1) цилиндрической формы закрепляют в приспособлении 2, установленном на вращателе (например, на вращателе станка с ЧПУ), обеспечивающем заданную скорость вращения изделия. Электродную проволоку 3 подают через горелку 4 к изделию 1 роликами 5, а из бункера 6 с помощью лотка 7 подают сварочный флюс. Питание сварочной дуги осуществляется от источника 8 сварочного тока. Суппорт 9 продольного (поступательного) перемещения горелки 4 обеспечивает ее продольное перемещение. Вращатель изделия и суппорт перемещения сварочной горелки программно связаны. The method is as follows. The product 1 (Fig. 1) of a cylindrical shape is fixed in a fixture 2 mounted on a rotator (for example, on a rotator of a CNC machine), providing a given speed of rotation of the product. The electrode wire 3 is fed through the torch 4 to the product 1 by rollers 5, and a welding flux is fed from the hopper 6 using the tray 7. The power of the welding arc is carried out from the source 8 of the welding current. The support 9 of the longitudinal (translational) movement of the burner 4 provides its longitudinal movement. The product rotator and the welding torch support are programmatically connected.

Перед наплавкой внутренней цилиндрической поверхности Г на рабочей части горелки устанавливают цилиндрическое ограждение 10. На наружную поверхность ограждения 10 навивают стержневой рабочий элемент 11, имеющий в поперечном сечении форму (профиль) уголка, а затем известным образом при помощи неподвижного соединения закрепляют рабочий элемент на указанной поверхности ограждения 10 (кругового щита) таким образом, чтобы плоскость, в которой лежит его верхняя точка Д (фиг. 2) над поверхностью ограждения 10 располагалась на расстоянии Е, равном 0,5-2,0 шага h (фиг. 1) наплавки от точки 12 горения дуги в сторону движения горелки (на фиг. 1 направление движения горелки показано стрелкой). Причем при вращении изделия 1 по часовой стрелке навивают рабочий элемент с правым направлением навивки, при вращении изделия 1 против часовой стрелки - с левым направлением навивки. Это необходимо для того, чтобы шлаковая корка принудительно сдвигалась в сторону ранее наплавленной поверхности отверстия. Угол наклона рабочего элемента выбирается опытным путем таким, чтобы не происходило нарушения параметров режима наплавки за счет механического замыкания отслоившейся шлаковой корки и горелки через полувиток рабочего элемента 11. Before surfacing the inner cylindrical surface G, a cylindrical fence 10 is installed on the working part of the burner 10. A rod working element 11 is wound onto the outer surface of the fence 10, having a cross-sectional shape (profile) of the corner, and then using a fixed connection, the working element is fixed on the specified surface fencing 10 (circular shield) so that the plane in which its upper point D (Fig. 2) lies above the surface of the fencing 10 is located at a distance E equal to 0.5 -2.0 steps h (Fig. 1) of surfacing from the point 12 of arc burning in the direction of movement of the torch (in Fig. 1, the direction of motion of the torch is shown by an arrow). Moreover, when the product 1 is rotated clockwise, the working element is wound with the right direction of winding, while the product 1 is rotated counterclockwise - with the left direction of winding. This is necessary so that the slag crust is forced to shift toward the previously deposited surface of the hole. The angle of inclination of the working element is chosen empirically so that there is no violation of the parameters of the deposition mode due to mechanical closure of the exfoliated slag crust and the burner through a half-turn of the working element 11.

Перед наплавкой отверстия (внутренней цилиндрической поверхности Г) на рабочей части горелки устанавливают цилиндрическое ограждение 10, на наружной поверхности которого закреплен рабочий элемент 11. Ограждение 10, выполненное как одно целое с бабышкой 13, закрепляют при помощи винтов 14 на жестком элементе 15 корпуса 16 горелки 4 и, известным образом, при помощи прокладок 17 и втулок 18 из диэлектрика изолируют ограждение от корпуса горелки во избежание замыкания сварочных цепей через токопроводящую часть шлаковой корки. Before surfacing the hole (inner cylindrical surface G), a cylindrical fence 10 is installed on the burner working part, on the outer surface of which the working element 11 is fixed. The guard 10, made integrally with the grandmother 13, is fixed with screws 14 to the rigid element 15 of the burner body 16 4 and, in a known manner, by means of gaskets 17 and bushings 18 made of dielectric, isolate the guard from the torch body in order to avoid shorting the welding circuits through the conductive part of the slag crust.

Изделие 1 приводят во вращение и, сообщая горелке 4 продольное (поступательное) перемещение, наплавляют на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделия, по меньшей мере, один спиральный валик. При этом наплавочная проволока через приемный штуцер 19, канал 20, находящийся в хоботе горелки 4, наконечник 21 приходит в точку наплавки. Сварочный флюс известным образом подают из лотка 7 в воронку 22 горелки. Лоток электрически изолирован от токоведущих частей горелки и опирается на кронштейн 23, закрепленный на жестком элементе 15. Второй конец опоры лотка при помощи эластичного элемента закреплен на бункере (не показано), а бункер неподвижно закреплен на горелке. Благодаря тому, что верхняя точка Д рабочего элемента расположена на расстоянии Е = 0,5-2,0 шага наплавки h от точки 12 горения дуги в сторону движения горелки при наплавке, а также благодаря вышеуказанному направлению навивки рабочего элемента, отслоившаяся шлаковая корка 24 непременно соприкасается с ребром рабочего элемента (полкой уголка) под небольшим углом и принудительно автоматически сдвигается рабочим элементом в сторону ранее наплавленной поверхности изделия, не попадая в жидкую фазу наплавляемого покрытия и не ухудшая качество наплавленного покрытия. The product 1 is brought into rotation and, by informing the burner 4 of the longitudinal (translational) movement, at least one spiral roller is deposited onto the inner cylindrical surface of the product. In this case, the surfacing wire through the receiving nozzle 19, the channel 20 located in the trunk of the burner 4, the tip 21 comes to the point of surfacing. Welding flux in a known manner served from the tray 7 in the funnel 22 of the torch. The tray is electrically isolated from the live parts of the burner and rests on a bracket 23, mounted on a rigid element 15. The second end of the support of the tray with an elastic element is mounted on a hopper (not shown), and the hopper is fixedly mounted on the burner. Due to the fact that the top point D of the working element is located at a distance E = 0.5-2.0 of the surfacing step h from the arc burning point 12 in the direction of movement of the torch during surfacing, and also due to the above direction of winding of the working element, the exfoliated slag crust 24 without fail in contact with the edge of the working element (shelf corner) at a slight angle and is automatically automatically shifted by the working element towards the previously deposited surface of the product, without falling into the liquid phase of the deposited coating and without affecting the quality of lavlennogo coating.

Пример
Описанным выше способом осуществляли автоматическую электродуговую наплавку под слоем флюса цилиндрического золотника из углеродистой стали внутренним диаметром 150 мм и наружным диаметром 205 мм. Автоматической наплавке подвергали внутреннюю поверхность золотника.Example
By the method described above, automatic arc welding was performed under a flux layer of a cylindrical spool of carbon steel with an inner diameter of 150 mm and an outer diameter of 205 mm. The inner surface of the spool was subjected to automatic surfacing.

Наплавку осуществляли проволокой сплошного сечения типа НП-70 ГОСТ 2246-70 диаметром 1,4 мм под слоем флюса АН-348А ГОСТ 9087-88 на установке СТ-022 с числовым программным управлением. Surfacing was carried out with a solid cross-section wire of type NP-70 GOST 2246-70 with a diameter of 1.4 mm under a flux layer of AN-348A GOST 9087-88 on a ST-022 unit with numerical control.

Режимы наплавки:
Сварочный ток - 140 А;
Напряжение на дуге - 24 В;
Линейная скорость наплавки 28 м/час;
Шаг спирали - 5 мм;
Ход спирали - 10 мм;
Число заходов спирали - 2;
Направление вращения изделия - против часовой стрелки.Surfacing modes:
Welding current - 140 A;
Arc voltage - 24 V;
Linear surfacing speed 28 m / h;
Spiral pitch - 5 mm;
Spiral stroke - 10 mm;
The number of spirals - 2;
The direction of rotation of the product is counterclockwise.

Отслоившаяся шлаковая корка удовлетворительно откалывалась и перемещалась по цилиндрической поверхности ограждения 10 при помощи рабочего спирального элемента 11 и удалялась на ранее наплавленную поверхность, не нарушая режима наплавки. Таким образом, использование предлагаемого способа позволило автоматизировать процесс наплавки под слоем флюса и повысить качество наплавленного покрытия. The exfoliated slag crust satisfactorily split off and moved along the cylindrical surface of the fence 10 using the working spiral element 11 and was removed to the previously deposited surface without violating the surfacing mode. Thus, the use of the proposed method allowed to automate the surfacing process under the flux layer and to improve the quality of the deposited coating.

Claims

The method of automatic electric arc surfacing of the coating under the flux layer on the inner cylindrical surface of the product, in which a fence is installed on the burner and the working element is fixed to remove the slag crust from the surface of the deposited bead during welding, the product is rotated, and welding is carried out with the translational movement of the burner, different the fact that the fence is made with a cylindrical surface, the working element in the form of profiled rod elements is fixed by winding on p the surface of the fence with the placement of a plane perpendicular to the axis of the burner, in which the top point of the working element lies, at a distance from the arc burning zone, equal to 0.5 - 2.0 steps of surfacing, and when removing the slag crust during surfacing it is forcibly moved by the working element from deposition zone in the direction of the previously deposited part of the surface of the product, while the direction of winding the working element is chosen opposite to the direction of rotation of the product.