RU2403138C1 - Способ восстановления наплавкой поверхностей деталей - Google Patents
Способ восстановления наплавкой поверхностей деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2403138C1 RU2403138C1 RU2009131191/02A RU2009131191A RU2403138C1 RU 2403138 C1 RU2403138 C1 RU 2403138C1 RU 2009131191/02 A RU2009131191/02 A RU 2009131191/02A RU 2009131191 A RU2009131191 A RU 2009131191A RU 2403138 C1 RU2403138 C1 RU 2403138C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- surfacing
- filler wire
- filler
- bath
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам восстановления наплавкой поверхностей деталей в виде тел вращения, а также плоских поверхностей, в том числе автомобильных деталей из легированных сталей с высоким содержанием углерода. Способ включает наплавку плавящимся электродом на поверхность восстанавливаемой детали, перемещаемой относительно электрода, с образованием наплавочной ванны и подачу в наплавочную ванну присадочной проволоки, изолированной от тока. При этом используют присадочную проволоку из легированной стали или цветных металлов и сплавов. Проволоку подают под острым углом к направлению подачи плавящегося электрода перед или после него по направлению относительного перемещения детали и на расстоянии от него, обеспечивающем сохранение легирующих элементов в наплавленном металле. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам сварки и наплавки, и может быть применено для восстановления поверхностей тел вращения, а также плоских поверхностей, в т.ч. автомобильных деталей из легированных сталей с высоким содержанием углерода.
Известен способ дуговой сварки мартенситных сталей, при котором сварку осуществляют аустенитным электродом, а в хвостовую часть сварочной ванны дополнительно подают присадочную проволоку, нагреваемую проходящим током, на расстоянии от электрода, равном не менее 0,25 длины сварочной ванны. Металл присадочной проволоки выбирают с температурой солидуса не менее температуры солидуса металла электрода и присадочную проволоку нагревают до температуры нижней границы температурного интервала хрупкости (патент RU №1704982, МПК B23K 9/18, опубликовано 15.01.1992).
Однако известный способ не позволяет регулировать скорость подачи проволоки, а также требует дополнительного нагрева присадочной проволоки электрическим током.
Известен способ электродуговой наплавки износостойкими композиционными материалами с зернистой упрочняющей фазой, при котором на поверхность детали, предназначенную для армирования износостойким слоем, наносят слой армирующих частиц, имеющих электроизолирующее и термозащитное покрытие. Наплавку осуществляют плавящимся электродом в среде защитных газов. При этом ванна расплавленного металла образуется под слоем армирующих частиц (патент RU №2192337, МПК B23K 9/04, опубликовано 10.11.2002).
Однако данный способ не позволяет наплавлять металлоемкие детали, так как наплавка в среде защитных газов идет при меньшей силе тока, чем при наплавке под слоем флюса, что сужает круг возможного применения восстановления деталей методом электродуговой наплавки.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ восстановления наплавкой поверхностей катания, при котором осуществляют автоматическую наплавку плавящимся электродом аустенитного класса в среде защитных газов с подачей дополнительной разогретой до пластического состояния присадки. При этом присадку вводят в кристаллизующуюся часть наплавочной ванны на расстоянии от плавящегося электрода, равном (0,3-0,5)L, где L - длина наплавочной ванны, мм, в количестве 20-40% от массы плавящегося электрода (патент RU №2143962, МПК B23K 9/04; В22Д 19/10, опубликовано 10.01.2000).
Недостатком прототипа является то, что данный способ не позволяет получать металлопокрытия с заданными свойствами, а также требует дополнительных энергетических затрат на подогрев дополнительной присадки.
Поставленная задача предлагаемого изобретения состоит в разработке способа наплавки, позволяющего получать наплавочные покрытия, различные по физико-механическим и трибологическим свойствам, а также различные по химическому составу.
Поставленная задача решается тем, что в способе восстановления наплавкой поверхностей деталей, включающем наплавку плавящимся электродом на поверхность восстанавливаемой детали, перемещаемой относительно электрода, с образованием наплавочной ванны, подачу в наплавочную ванну присадочной проволоки, согласно предлагаемому решению присадочную проволоку, выполненную из легированной стали или цветных металлов и сплавов, подают под острым углом к направлению подачи плавящегося электрода перед или после него по направлению относительного перемещения детали и на расстоянии от него, обеспечивающем сохранение легирующих элементов в наплавленном металле, при этом присадочную проволоку изолируют от тока.
В наплавочную ванну вводят одну или две дополнительные присадочные проволоки, которые располагают с противоположной стороны от первой присадочной проволоки относительно плавящегося электрода.
В наплавочную ванну вводят три дополнительные присадочные проволоки, одну из которых располагают со стороны первой, а две другие - с противоположной стороны относительно плавящегося электрода. При этом две присадочные проволоки, расположенные с одной стороны относительно плавящегося электрода, параллельны друг другу и расположены симметрично плоскости, параллельной вектору мгновенной скорости детали и перпендикулярной поверхности детали в точке контакта плавящегося электрода с поверхностью детали.
Наплавку осуществляют под слоем флюса.
Присадочную проволоку подают отдельным подающим механизмом, обеспечивающим стабильную скорость подводимой проволоки, а также имеющим возможность плавной ее регулировки. Выполнение присадочной проволоки изолированной от тока не приводит к возникновению дугового разряда между ней и наплавочной ванной. Применение присадочных проволок из легированных материалов, а также из цветных металлов и их сплавов, по отдельности или совместно, позволяет получать заданные физико-механические свойства наплавленного металла (например, твердость, износостойкость, работоспособность и др.). За счет отбора тепла присадочной проволокой из сварочной ванны снижается склонность наплавленного слоя к образованию микротрещин. Повышение твердости и износостойкости швов достигается формированием твердых карбидов и ферритного подслоя по границе сплавления.
Подаваемая под определенным углом и на определенном расстоянии от центра сварочной ванны присадочная проволока исключает появление микротрещин в шве, изменяя химический состав, свойства и структуру наплавленного металла, что дает возможность отказаться от операций закалки током высокой частоты либо иного другого метода упрочнения наплавленного металла.
Возможность подачи нескольких присадочных проволок перед и после электрода предполагает получение швов различных химических составов с различными физико-механическими свойствами.
Также возможно применение многослойной наплавки с разной структурой и свойствами наплавленных слоев (например, верхний слой тверже, чем нижние).
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема подачи проволок при наплавке тремя проволоками: основной и двумя присадочными, вид сбоку; на фиг.2-5 представлены схемы подачи трех, четырех и пяти проволок, вид сверху.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - плавящийся электрод; 2 - присадочная проволока; 3 - деталь; 4 - флюс; 5, 6 - ролики; 7 - бункер, 8 - лоток.
Способ осуществляется следующим образом.
Деталь 3 цилиндрической формы (см. фиг.1) закрепляют в приспособлении, установленном на вращателе, например шпинделе токарно-винторезного станка (не показан), который обеспечивает заданную скорость вращения детали Vдет. К поверхности детали 3 через ролики 5 подводят плавящийся электрод 1 со скоростью Vосн. На плавящийся электрод 1 и деталь 3 через токоподвод подают напряжение, при этом между электродом и деталью зажигается дуга. На поверхности детали образуется ванна расплавленного металла. В наплавочную ванну через ролики 6 перед и после плавящегося электрода по направлению вращения детали на расстоянии y и x соответственно подают две присадочные проволоки 2 со скоростью Vпр, полностью изолированные от тока. Наплавку ведут под слоем флюса 4, который подают из бункера 7 при помощи лотка 8. Переднюю присадочную проволоку подают под углом α относительно плавящегося электрода, а заднюю присадочную проволоку - под углом α'.
Присадочную проволоку изолируют от соприкосновения с элементами конструкции, находящимися под током, керамикой, многослойной резиной и т.д. для гарантированного отсутствия дугового разряда между присадочной проволокой и сварочной ванной, т.к. при возникновении дугового разряда между ванной и присадочной проволокой изменяется структура наплавленного металла.
Расположение присадочных проволок 2 относительно плавящегося электрода 1, а также их число зависят от технической возможности установки, от ширины наплавляемых шеек и от требуемых физико-механических свойств. На фиг.2-5 показаны возможные схемы подачи присадочных проволок. При использовании двух присадочных проволок (см. фиг.2) вторую вводят с противоположной стороны от первой присадочной проволоки относительно плавящегося электрода. При размещении проволок в одну линию получают наиболее однородный наплавленный слой за счет более полного смешивания компонентов электрода и присадки. При введении в наплавочную ванну трех присадочных проволок (см. фиг.3, 4) две из них вводят с одной стороны относительно плавящегося электрода, а третью присадочную проволоку - с другой стороны. При этом две присадочные проволоки с одной стороны относительно электрода выбирают изготовленными из материала со схожей температурой плавления и располагают в линию, перпендикулярную направлению вращения детали, а третью присадочную проволоку выбирают изготовленной из материала с меньшей температурой плавления и располагают в линию с плавящимся электродом. При использовании для наплавки четырех присадочных проволок (см. фиг.5) проволоки вводят попарно перед плавящимся электродом и после него по направлению вращения детали.
Дополнительную присадочную проволоку подают в околошовную зону под острым углом относительно плавящегося электрода и на определенном расстоянии от него, равном (0,7-2,5)D, где D - диаметр плавящегося электрода, мм, в количестве 0,18-0,88 его массы. Обеспечить введение присадочной проволоки в количестве, меньшем 0,18 массы электрода, является невозможным, так как подающий механизм не может обеспечить подачу проволоки при столь малой скорости. При подаче в количестве, большем 0,88 массы электрода, присадочная проволока не успевает расплавляться.
При введении присадочной проволоки на очень близком расстоянии от центра сварочной ванны (меньшем 0,7D), обладающего наибольшей температурой, присадочный материал с малой температурой плавления будет подвергаться частичному выгоранию. Поэтому расстояние между плавящимся электродом и присадочной проволокой выбирают также в зависимости от материала присадки. Присадочную проволоку подают на расстоянии от плавящегося электрода, обеспечивающем сохранение легирующих элементов в наплавленном металле.
При введении присадочной проволоки под острым углом относительно плавящегося электрода она глубже погружается в сварочную ванну, что позволяет достичь большей твердости наплавленного слоя за счет лучшего перемешивания и распределения легирующих элементов.
Присадочную проволоку вводят в наплавочную ванну с определенной скоростью, обусловленной тем, что чем больше скорость, тем большее количество присадки будет содержаться в металле шва. Вследствие этого структура металла шва будет либо очень твердой и хрупкой, либо нормальной твердости с хорошими износостойкими свойствами.
Одновременно применение присадок на основе, например, меди позволяет получить повышение износостойкости наплавленного шва за счет медного подслоя.
Для увеличения ширины наплавляемого слоя осуществляют широкослойную наплавку с поперечными колебаниями плавящегося электрода и присадочной проволоки.
Предлагаемый способ обеспечивает получение наплавленных слоев с твердостью от 29 до 60 HRСэ, разнообразных по химическому составу, а также с различными физико-механическими свойствами.
Пример. Наплавка вала водяного насоса диаметром 90 мм производилась на переоборудованном токарно-винторезном станке 16К20. На станке имеется наплавочная головка с двумя подающими механизмами для подачи основной электродной и присадочной проволок. Наплавка велась под слоем флюса плавящимся электродом 30ХГСА диаметром 1,6 мм, скорость подачи электрода 2,1 м/мин. Режим наплавки: напряжение 32 В, сила тока 180-190 А, число оборотов шпинделя 1,33 мин-1. Присадочную проволоку Св-08Х20Н9Г7Т диаметром 1,2 мм вводили перед основной по направлению вращения вала на расстоянии 1,4-1,5 мм и под углом 17°-20° относительно электрода. Скорость подачи присадочной проволоки - 3,3 м/мин. Количество присадочной проволоки составляло 0,88 от массы основной. Получена твердость наплавленного слоя 40-45 HRСэ.
Таким образом, применение изобретения позволяет получить наплавленные соединения поверхностей деталей, стойкие к образованию горячих трещин, разнообразные по химическому составу и физико-механическим свойствам, без применения термо- и термохимической обработок.
Claims (5)
1. Способ восстановления поверхностей деталей, включающий наплавку плавящимся электродом на поверхность восстанавливаемой детали, перемещаемой относительно электрода, с образованием наплавочной ванны, подачу в наплавочную ванну присадочной проволоки, отличающийся тем, что используют присадочную проволоку, выполненную из легированной стали или цветных металлов и сплавов, которую подают под острым углом к направлению подачи плавящегося электрода перед или после него по направлению относительного перемещения детали и на расстоянии от него, обеспечивающем сохранение в наплавленном металле легирующих элементов присадочной проволоки, при этом присадочную проволоку изолируют от тока.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в наплавочную ванну вводят одну или две дополнительные присадочные проволоки, которые располагают с противоположной стороны от первой присадочной проволоки относительно плавящегося электрода.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в наплавочную ванну вводят три дополнительные присадочные проволоки, одну из которых располагают со стороны первой, а две другие - с противоположной стороны относительно плавящегося электрода.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что две присадочные проволоки располагают с одной стороны относительно плавящегося электрода параллельно друг другу и симметрично плоскости, параллельной вектору мгновенной скорости детали и перпендикулярной поверхности детали в точке контакта плавящегося электрода с поверхностью детали.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что наплавку осуществляют под слоем флюса.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009131191/02A RU2403138C1 (ru) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | Способ восстановления наплавкой поверхностей деталей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009131191/02A RU2403138C1 (ru) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | Способ восстановления наплавкой поверхностей деталей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2403138C1 true RU2403138C1 (ru) | 2010-11-10 |
Family
ID=44025973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009131191/02A RU2403138C1 (ru) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | Способ восстановления наплавкой поверхностей деталей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2403138C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464358C1 (ru) * | 2011-04-11 | 2012-10-20 | Николай Михайлович Ожегов | Способ нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин |
| RU2494843C1 (ru) * | 2012-04-11 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Наплавочная головка |
| RU2516418C2 (ru) * | 2011-06-29 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Способ восстановления наружной рабочей поверхности деталей из белого чугуна |
| RU2613264C2 (ru) * | 2015-07-06 | 2017-03-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ механизированной сварки плавящимся электродом в среде защитных газов |
| RU2613800C2 (ru) * | 2015-04-30 | 2017-03-21 | Павел Александрович Цирков | Способ высокопроизводительной автоматической дуго-контактной наплавки под флюсом с поперечными колебаниями присадочной проволоки |
| RU2651551C1 (ru) * | 2017-03-30 | 2018-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ наплавки изделий плавящимся электродом с подачей присадочной проволоки в сварочную ванну |
| RU2778341C1 (ru) * | 2022-02-17 | 2022-08-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ дуговой автоматической наплавки плавящимся электродом в инертном газе |
-
2009
- 2009-08-17 RU RU2009131191/02A patent/RU2403138C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464358C1 (ru) * | 2011-04-11 | 2012-10-20 | Николай Михайлович Ожегов | Способ нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин |
| RU2516418C2 (ru) * | 2011-06-29 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Способ восстановления наружной рабочей поверхности деталей из белого чугуна |
| RU2494843C1 (ru) * | 2012-04-11 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Наплавочная головка |
| RU2613800C2 (ru) * | 2015-04-30 | 2017-03-21 | Павел Александрович Цирков | Способ высокопроизводительной автоматической дуго-контактной наплавки под флюсом с поперечными колебаниями присадочной проволоки |
| RU2613264C2 (ru) * | 2015-07-06 | 2017-03-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ механизированной сварки плавящимся электродом в среде защитных газов |
| RU2651551C1 (ru) * | 2017-03-30 | 2018-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ наплавки изделий плавящимся электродом с подачей присадочной проволоки в сварочную ванну |
| RU2778341C1 (ru) * | 2022-02-17 | 2022-08-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ дуговой автоматической наплавки плавящимся электродом в инертном газе |
| RU2798645C1 (ru) * | 2022-11-02 | 2023-06-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ автоматической наплавки в инертном газе комбинацией дуг |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2403138C1 (ru) | Способ восстановления наплавкой поверхностей деталей | |
| Mendez et al. | Welding processes for wear resistant overlays | |
| US3274371A (en) | Method of depositing metal | |
| CN107429381A (zh) | 用于包覆物品的表面的方法和设备 | |
| US20040084421A1 (en) | Hardfacing materials & methods | |
| KR102110024B1 (ko) | 혼성 일렉트로슬래그 클래딩 | |
| Layus et al. | Multi-wire SAW of 640 MPa Arctic shipbuilding steel plates | |
| Chattopadhyay et al. | Hybrid electroslag cladding (H-ESC): an innovation in high speed electroslag strip cladding | |
| WO2000064619A1 (en) | Electroslag surfacing using wire electrodes | |
| Sterjovski et al. | Weld-end solidification cracking in pulsed-tandem gas metal arc welding of naval steels | |
| RU2651551C1 (ru) | Способ наплавки изделий плавящимся электродом с подачей присадочной проволоки в сварочную ванну | |
| Krivonosova et al. | Structure formation of high-temperature alloy by plasma, laser and TIG surfacing | |
| CN105710564A (zh) | 一种耐磨堆焊焊条药皮及含有该药皮的焊条 | |
| EP1677939B1 (en) | Manufacture of thin hardfaced plates | |
| Das et al. | Recent Developments in Cladding and Coating Using Cold Metal Transfer Technology | |
| García-Vázquez et al. | Analysis of weld bead parameters of overlay deposited on D2 steel components by plasma transferred arc (PTA) process | |
| Klimpel et al. | Robotized GMA surfacing of cermetal deposits | |
| Hussein et al. | Preliminary study of on cladding process on grey cast iron substrate | |
| Agrawal et al. | Characteristics of extra narrow gap weld of HSLA steel welded by single-seam per layer pulse current GMA weld deposition | |
| Gladkii et al. | Plasma surfacing | |
| Karimi et al. | Taguchi-based experimental investigation into weld cladding of Ni-WC MMC overlays by CMT process | |
| Dwivedi et al. | Surface modification by developing coating and cladding | |
| Shahi et al. | Prediction of dilution in GMA and UGMA stainless steel single layer cladding using response surface methodology | |
| RU2352444C2 (ru) | Способ восстановления изношенных поверхностей деталей машин | |
| KR20160093697A (ko) | ５５중량％ 초과의 ｃａｆ２를 갖는 플럭스에 의해 일렉트로슬래그 스트립 클래딩에 의해 금속 표면 상으로 오버레이 재료를 용착하기 위한 방법； 대응하는 플럭스 및 이러한 오버레이에 의한 물품 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160818 |