RU2176581C2 - Process for welding on important parts of hard-to-weld steels - Google Patents
Process for welding on important parts of hard-to-weld steels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2176581C2 RU2176581C2 RU99112327A RU99112327A RU2176581C2 RU 2176581 C2 RU2176581 C2 RU 2176581C2 RU 99112327 A RU99112327 A RU 99112327A RU 99112327 A RU99112327 A RU 99112327A RU 2176581 C2 RU2176581 C2 RU 2176581C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- surfacing
- important parts
- arc
- bead
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электродуговой наплавке двумя проволочными электродами под слоем флюса и предназначено для автоматической наплавки изношенных деталей. The invention relates to electric arc surfacing with two wire electrodes under a flux layer and is intended for automatic surfacing of worn parts.
Известен способ (авт. св. SU 1660885 A1, B 23 К 9/04, 9/18 (прототип)) для наплавки компенсирующего износ слоя металла на изделия, изготовленные из трудносвариваемых сталей, заключающийся в том, что наплавку производят двумя проволочными электродами под слоем флюса. A known method (ed. St. SU 1660885 A1, B 23 K 9/04, 9/18 (prototype)) for surfacing the wear-compensating layer of metal on products made of hard-to-weld steels, which consists in the fact that the surfacing is performed by two wire electrodes under flux layer.
Производят расплавление под флюсом, подключенных к разным полюсам источника тока проволочных (основного и дополнительного) электродов в одной сварочной ванне. They produce fusion under flux connected to different poles of the current source of wire (primary and secondary) electrodes in one weld pool.
Повышение качества наплавленного металла обеспечивается перераспределением тепловложения сварочной дуги в жидкую металлическую ванну за счет введения в зону горения дуги дополнительной проволоки противоположного потенциала, что способствует раздвоению дуги и, следовательно, уменьшению тепловложения в основной металл. Improving the quality of the deposited metal is provided by the redistribution of the heat input of the welding arc into the liquid metal bath due to the introduction of an additional wire of opposite potential into the arc burning zone, which contributes to the bifurcation of the arc and, consequently, the reduction of heat input into the base metal.
Известен также способ (авт. св. SU 1704974 A1, B 23 K 9/04), в котором с целью повышения качества наплавляемого валика на начальном участке наплавки основной электрод перед наплавкой замыкают на изделие через дополнительный электрод. There is also known a method (ed. St. SU 1704974 A1, B 23 K 9/04), in which, in order to improve the quality of the weld bead in the initial section of surfacing, the main electrode is closed to the product through an additional electrode before surfacing.
Изобретение позволяет уменьшить проплавление в зону термического влияния основного металла, а также уменьшить вероятность прожогов тонколистового металла в начале наплавки. EFFECT: invention makes it possible to reduce penetration into the heat-affected zone of the base metal, and also to reduce the likelihood of burn-through of sheet metal at the beginning of surfacing.
При проведении данными способами опытных наплавок изношенных гребней железнодорожных бандажированных колес, металл которых содержит около 0,6% углерода, выяснилось, что из-за интенсивного отвода тепла, обусловленного большой массой колеса и геометрическими особенностями профиля гребня, создается жесткий термический цикл процесса и, как следствие, появление горячих и холодных трещин в наплавленном слое и в зоне термического влияния. Избежать дефектов удалось только при совмещении вышеизложенных способов с предварительным подогревом до температуры существенно выше 260oC, что недопустимо для данного изделия ввиду опасности прослабления посадки бандажа на колесный центр.When using these methods for experimental surfacing of worn-out ridges of railway bandaged wheels, the metal of which contains about 0.6% carbon, it turned out that due to the intense heat removal due to the large mass of the wheel and the geometrical features of the ridge profile, a rigid thermal cycle of the process is created and, as consequence, the appearance of hot and cold cracks in the deposited layer and in the zone of thermal influence. It was possible to avoid defects only by combining the above methods with preheating to a temperature significantly above 260 o C, which is unacceptable for this product due to the risk of weakening the fit of the bandage on the wheel center.
Предлагаемый способ решает задачу повышения гарантии качества наплавки, включая зону термического влияния, при восстановлении ответственных деталей железнодорожного транспорта из сталей с повышенным содержанием углерода (бандажей локомотивных колес, целнокатаных колес, колесных центров и т.п.), что подтверждается данными, приведенными в табл. 1 и 2. Произведенная оценка ударной вязкости и металлографические исследования структурных характеристик позволяют сделать следующие выводы:
- наиболее благоприятные значения ударной вязкости получены при наплавке низколегированной проволокой Св-18ХМА (4,5 кг•м/см2), что соответствует ударной вязкости основного металла (4,6 кг•м/см2);
- наплавленный металл характеризуется структурой сорбита (С) и перлита (П) с ферритными прослойками (Ф) с относительно низкой твердостью (хрупкие структуры типа мартенсит отсутствуют), что позволяет существенно снизить вероятность возникновения холодных и горячих трещин.The proposed method solves the problem of increasing the quality assurance of surfacing, including the heat affected zone, when restoring critical parts of railway transport from steels with a high carbon content (bandages of locomotive wheels, integrally rolled wheels, wheel centers, etc.), which is confirmed by the data given in table . 1 and 2. The impact strength assessment and metallographic studies of the structural characteristics lead to the following conclusions:
- the most favorable values of impact strength were obtained when surfacing with low-alloyed wire Sv-18XMA (4.5 kg • m / cm 2 ), which corresponds to the impact strength of the base metal (4.6 kg • m / cm 2 );
- the deposited metal is characterized by the structure of sorbitol (C) and perlite (P) with ferrite interlayers (F) with relatively low hardness (there are no brittle martensite structures), which can significantly reduce the likelihood of cold and hot cracks.
Решение указанной задачи достигается применением следующих технологических операций:
- предварительный нагрев наплавляемого изделия до температуры 240 - 260oC (при нагреве ниже этой температуры не удается получить бездефектной наплавки, а выше есть опасность прослабления посадки бандажа);
- наплавка двумя дугами, следующими одна за другой, сварочный ток на первой 180-200 А, на второй 280-300 А;
- после окончания основной наплавки - наложение отжигающего валика одной второй дугой и шлаковая корка с него не снимается;
- шлаковая корка с отжигающего валика не снимается до полного остывания детали;
- теплоизоляция наплавленного изделия специальным чехлом сразу после наложения отжигающего валика, что обеспечивает охлаждение детали со скоростью не более 5oC в мин.The solution to this problem is achieved by applying the following technological operations:
- pre-heating the deposited product to a temperature of 240 - 260 o C (when heated below this temperature, it is not possible to obtain defect-free surfacing, and above there is a risk of weakening the fit of the bandage);
- surfacing with two arcs following one after another, welding current on the first 180-200 A, on the second 280-300 A;
- after the end of the main surfacing - the application of the annealing roller by one second arc and the slag crust is not removed from it;
- the slag crust from the annealing roller is not removed until the part cools completely;
- thermal insulation of the deposited product with a special cover immediately after application of the annealing roller, which ensures cooling of the part with a speed of not more than 5 o C per min.
Наиболее существенным отличительным признаком является узкий температурный интервал предварительного подогрева наплавляемого изделия - 240-260oC.The most significant distinguishing feature is the narrow temperature range of the preheating of the deposited product - 240-260 o C.
Сущность предлагаемого способа поясняет чертеж, где показано взаимное расположение электродов при наплавке, где L - вылет электрода и Δ - относительное смещение электродов 1 и 2. The essence of the proposed method is illustrated in the drawing, which shows the relative position of the electrodes during surfacing, where L is the protrusion of the electrode and Δ is the relative displacement of the
Наплавку производят автоматом А 1829 проект НА 1994.00.000. ВНИИЖТ-Св. Surfacing is done by automatic machine A 1829 project AT 1994.00.000. VNIIZHT-St.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Производят нагрев наплавляемой детали до температуры 240 - 260oC инфракрасными газовыми горелками или электрическим индуктором.The proposed method is as follows. The deposited part is heated to a temperature of 240 - 260 o C with infrared gas burners or an electric inductor.
Электроды подключают к двум независимым источникам постоянного сварочного тока и располагают один за другим по направлению процесса наплавки на расстоянии 45-50 мм друг от друга, которые образует независимые сварочные ванны. Увеличение расстояние между электродами снижает эффект локального подогрева зоны наплавки к моменту подхода второго (основного) электрода. При уменьшении расстояния между электродами образуется сплошная ванна жидкого расплавленного флюса, электропроводность которого резко возрастает, аккумулируя в себе значительную часть вносимой в процесс энергии, делая токовый режим неуправляемым. Траектория перемещения первого (вспомогательного) электрода смещена относительно второго (основного) на величину Δ, равную 2-3 мм, в зависимости от диаметра электродной проволоки в направлении последовательного наложения наплавочных валиков. Границы смещения обусловлены оптимальными геометрическими параметрами поперечного сечения наплавляемого валика. Первый электрод работает в пониженном токовом режиме, нанося на наплавляемую поверхность расплавленный металл электрода без существенного проплавления основного металла, осуществляя одновременно локальный предварительный подогрев. Токовый режим второго электрода подбирают с учетом получения полноценного наплавленного валика. В результате уменьшается доля участия основного металла в расплавленном, что позволяет снизить процентное содержание углерода на поверхности наплавки и достигнуть более благоприятного уровня остаточных напряжений, обусловленного дополнительным предварительным вводом тепла первой дуги. Учитывая склонность металла с повышенным содержанием углерода к образованию горячих трещин и к хрупкому разрушению параллельно с вышеизложенными приемами, необходимо применять общий предварительный подогрев наплавляемого изделия до температуры 240-260oС. Электроды и изделие подключены к источникам питания, при этом минус на электродах. Угол наклона электродов и расстояние между ними в направлении наплавки (45-50 мм) фиксированы и обеспечиваются конструктивным исполнением узла крепления мундштуков. Смещение вспомогательного электрода относительно основного в направлении наложения валиков и вылет электродов устанавливают перед началом наплавки с помощью независимых корректоров и сохраняют до конца процесса наплавки. Переход на наплавку следующего валика осуществляют смещением всего узла крепления мундштуков в радиальном и вертикальном направлениях с помощью специальных корректоров. При этом все параметры относительного расположения мундштуков сохраняются. Одновременно с началом движения автомата в направлении наплавки включают подачу электродной проволоки первой дуги. Подачу электродной проволоки второй дуги осуществляют последующим включением соответствующего механизма подачи в момент, когда конец второго электрода поравняется с началом зажигания первой дуги. При окончании процесса наплавки сначала выключают механизм подачи электродной проволоки первой дуги. Вторую дугу выключают одновременно с выключением автомата в момент, когда она поравняется с концом наплавки первой дуги. При наплавке замкнутых (например, кольцевых) валиков обе дуги выключают в той же последовательности, но с перекрытием на ширину валика. Наплавку последнего валика осуществляют без поперечного смещения, т. е. непосредственно на предыдущий валик. Он выполняет функцию отжигающего валика и при последующей механической обработке полностью удаляется. Весь процесс наплавки осуществляют под постоянно присутствующим слоем флюса, что обеспечивается наличием специального флюсоудерживающего устройства. Удаление флюса с наплавленного изделия и шлаковой корки с последнего валика осуществляют после его полного остывания.The electrodes are connected to two independent sources of constant welding current and placed one after the other in the direction of the welding process at a distance of 45-50 mm from each other, which forms independent welding baths. Increasing the distance between the electrodes reduces the effect of local heating of the surfacing zone by the time the second (main) electrode approaches. As the distance between the electrodes decreases, a continuous bath of molten molten flux is formed, the electrical conductivity of which increases sharply, accumulating a significant part of the energy introduced into the process, making the current mode uncontrollable. The trajectory of movement of the first (auxiliary) electrode is shifted relative to the second (main) by a value of Δ equal to 2-3 mm, depending on the diameter of the electrode wire in the direction of the sequential application of the welding beads. The displacement boundaries are due to the optimal geometric parameters of the cross section of the deposited bead. The first electrode operates in a reduced current mode, depositing molten electrode metal on the deposited surface without significant penetration of the base metal, while simultaneously performing local preheating. The current mode of the second electrode is selected taking into account the receipt of a full weld bead. As a result, the participation of the base metal in the molten metal is reduced, which allows to reduce the percentage of carbon on the surface of the surfacing and to achieve a more favorable level of residual stresses due to the additional preliminary input of heat of the first arc. Given the tendency of metal with a high carbon content to the formation of hot cracks and brittle fracture in parallel with the above methods, it is necessary to apply a general preheating of the deposited product to a temperature of 240-260 o C. The electrodes and the product are connected to power sources, with minus on the electrodes. The angle of inclination of the electrodes and the distance between them in the direction of surfacing (45-50 mm) are fixed and are provided by the design of the attachment point of the mouthpieces. The offset of the auxiliary electrode relative to the main one in the direction of application of the rollers and the offset of the electrodes are set before the start of surfacing using independent corrections and stored until the end of the surfacing process. The transition to surfacing of the next roller is carried out by shifting the entire attachment point of the mouthpieces in the radial and vertical directions using special correctors. In this case, all parameters of the relative location of the mouthpieces are saved. Simultaneously with the start of the movement of the machine in the direction of surfacing, the feed of the electrode wire of the first arc is turned on. The supply of the electrode wire of the second arc is carried out by the subsequent inclusion of the corresponding feed mechanism at the moment when the end of the second electrode is equal to the start of ignition of the first arc. At the end of the surfacing process, first, the electrode wire feed mechanism of the first arc is turned off. The second arc is turned off at the same time as the machine is turned off at the moment when it equals the end of the surfacing of the first arc. When surfacing closed (for example, ring) rollers, both arcs are turned off in the same sequence, but overlapping the width of the roller. Surfacing of the last roller is carried out without lateral displacement, i.e., directly on the previous roller. It serves as an annealing roller and is completely removed during subsequent machining. The entire surfacing process is carried out under a constantly present flux layer, which is ensured by the presence of a special flux-holding device. The removal of flux from the deposited product and the slag crust from the last roller is carried out after it has completely cooled.
Повышение качества наплавленного металла обеспечивается благоприятным перераспределением тепловложения сварочных луг вследствие того, что к моменту воздействия основной дуги на металл наплавляемого участка он уже подвергся локальному тепловому воздействию первой дуги. Термический цикл наплавки в этом случае значительно смягчается. Вторым существенным фактором, влияющим на качество наплавки, является снижение доли участия основного металла в наплавленном слоя, обусловленное тем, что вторая дуга воздействует на основной металл через плакирующий валик, наложенный первой дугой. Глубина проплавления основного металла при этом снижается и, как следствие, снижается количество углерода в наплавленном слое. Уменьшение тепловложения в основной металл позволяет уменьшить величину зоны термического влияния и величину зерна, а также повысить стойкость против межкристаллитной каррозии наплавленного металла, исключить вероятность появления в основном металле холодных трещин повторного нагрева и горячих трещин в наплавленном металле и обеспечить его необходимый химический состав и механические свойства. Improving the quality of the deposited metal is ensured by a favorable redistribution of the heat input of the welding meadows due to the fact that by the time the main arc affects the metal of the deposited area, it has already been subjected to local thermal action of the first arc. The thermal deposition cycle in this case is significantly softened. The second significant factor affecting the quality of surfacing is a decrease in the proportion of the base metal in the deposited layer, due to the fact that the second arc acts on the base metal through a clad roller superimposed by the first arc. In this case, the penetration depth of the base metal decreases and, as a result, the amount of carbon in the deposited layer decreases. A decrease in heat input into the base metal allows one to reduce the size of the heat-affected zone and the grain size, as well as increase the resistance to intergranular carrosion of the deposited metal, eliminate the likelihood of cold cracks in the base metal reheating and hot cracks in the deposited metal and ensure its necessary chemical composition and mechanical properties .
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99112327A RU2176581C2 (en) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | Process for welding on important parts of hard-to-weld steels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99112327A RU2176581C2 (en) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | Process for welding on important parts of hard-to-weld steels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99112327A RU99112327A (en) | 2001-05-27 |
| RU2176581C2 true RU2176581C2 (en) | 2001-12-10 |
Family
ID=20221055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99112327A RU2176581C2 (en) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | Process for welding on important parts of hard-to-weld steels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2176581C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584301C1 (en) * | 2015-01-23 | 2016-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method of arc welding rolled centres of locomotive wheels of medium carbon steel |
-
1999
- 1999-06-07 RU RU99112327A patent/RU2176581C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584301C1 (en) * | 2015-01-23 | 2016-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method of arc welding rolled centres of locomotive wheels of medium carbon steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105499751B (en) | Hard-face overlaying welding renovation technique for hot continuous rolling pinch roll | |
| KR101860128B1 (en) | Method for laser welding one or more workpieces made of hardenable steel in a butt joint | |
| CN101003104A (en) | Built up welding technique of restoring roller for shape bar | |
| RU2176581C2 (en) | Process for welding on important parts of hard-to-weld steels | |
| CN106086597B (en) | A kind of method based on cobalt-chromium-tungsten alloy accumulation molding mill guide wheel | |
| RU2123413C1 (en) | Roller restoration method | |
| CN107378286A (en) | The preparation method for the composite hard layer that roller surface built-up welding remelting is combined | |
| KR100757650B1 (en) | Apparatus for multi mash seam welding and method of welding thereof | |
| SU780343A1 (en) | Method of electric arc welding-on | |
| RU2113325C1 (en) | Method of restoring rolling surfaced of carriage wheels | |
| JPH01301823A (en) | Method for improving fatique strength of welded high tensile steel | |
| JP2022502256A (en) | Flash welding member and flash welding method with excellent formability of wheel rim weld | |
| RU2109613C1 (en) | Method of reconditioning of railway wheel flanges | |
| RU2041785C1 (en) | Method for rebuilding car wheel fins | |
| KR100482222B1 (en) | A Method of Flash Butt Welding for High Carbon Steel | |
| RU2447980C2 (en) | Method of laser electroslag welding | |
| RU2352444C2 (en) | Method of recovering worn-out surfaces of machine parts | |
| RU2096155C1 (en) | Method of repairing parts | |
| RU2106949C1 (en) | Railway wheel recovering method and apparatus | |
| SU1217896A1 (en) | Method of machining weld joints of steel strips | |
| JPH08215872A (en) | Method and device for welding high-carbon steel strip | |
| CN114669840B (en) | Method for repairing ductile cast iron roller | |
| RU2110378C1 (en) | Method of electric-arc welding | |
| JPS58153731A (en) | Method of reducing residual weld stress | |
| SU775151A1 (en) | Method of thermal treatment of carbon and alloyed steel parts with high-carbon chrome alloy build up |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080608 |