RU2679372C1 - Порошковая проволока - Google Patents

Порошковая проволока Download PDF

Info

Publication number
RU2679372C1
RU2679372C1 RU2018116538A RU2018116538A RU2679372C1 RU 2679372 C1 RU2679372 C1 RU 2679372C1 RU 2018116538 A RU2018116538 A RU 2018116538A RU 2018116538 A RU2018116538 A RU 2018116538A RU 2679372 C1 RU2679372 C1 RU 2679372C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cored wire
flux
metal
steel sheath
boron
Prior art date
Application number
RU2018116538A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Николаевич Еремин
Александр Сергеевич Лосев
Сергей Александрович Бородихин
Арина Евгеньевна Маталасова
Иван Андреевич Пономарев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority to RU2018116538A priority Critical patent/RU2679372C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2679372C1 publication Critical patent/RU2679372C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/368Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при нанесении наплавкой покрытий на деталях, работающих на истирание в условиях воздействия абразивного потока с большими контактными нагрузками, в частности для восстановления и упрочнения транспортирующих шнеков экструдеров. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас. %: никель 7-9, марганец 5-7, молибден 2-4, ферротитан 2-4, феррованадий 2-4, феррониобий 2-4, карбид бора 1,0-2,0, нитрид бора 1,0-1,5, кремнефтористый натрий 0,5-1,0, железный порошок 3,7-18,5, стальная оболочка - остальное. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл. Изобретение направлено на повышение износостойкости наплавленных на детали покрытий. 2 табл.

Description

Изобретение относится к области электродуговой наплавки порошковой проволокой деталей, работающих на истирание в условиях воздействия абразивного потока с большими контактными нагрузками и может быть использовано в химической промышленности, например, для восстановления и упрочнения транспортирующих шнеков специальных устройств.
Известна порошковая проволока (АС №339368, опубл. 24.05.1972 г.), содержащая компоненты в следующем соотношении, %:
феррованадий - 0,3-8
молибден - 4-11
никель - 0,3-5,5
ферроалюминий - 0,2-4
ферротитан - 0,3-4,5
ферронибий - 0,1-3
бор - 0,001-1
азот - 0,01-0,4
углерод - 0,1-0,8
кремний - 0,1-3
марганец - 5-14
хром - 2,5-14
вольфрам - 0,1-5,5
стальная оболочка - остальное.
Порошковая проволока с шихтой предложенного состава обеспечивает высокую твердость наплавленного металла, достигающую в результате дисперсионного твердения под воздействием высоких температур до 50-58 HRC. Однако такая проволока содержит дефицитный вольфрам, а использование бора, азота и углерода в не связанном виде, обусловливает низкую технологичность, поскольку в процессе наплавки происходит их интенсивное выгорание и наплавленный металл характеризуется наличием пор и трещин.
Известна порошковая проволока (АС №407692, опубл. 10.12.1973), содержащая компоненты в следующем соотношении, %:
феррохром - 40-42
ферротитан - 2-3
ферросилиций - 0,2-0,25
нитрид бора - 4-6
феррованадий - 5-7
алюминий - 0,9-1,0
стальная оболочка - остальное.
Такая порошковая проволока обеспечивает получение наплавленного металла с достаточно высокой твердостью до 51-56 HRC, но также вследствие высокой концентрации в ней нитрида бора и отсутствия компонентов, снижающих чувствительность к пористости, имеет низкие сварочные технологические характеристики вследствие образования пор и плохого формирования валиков.
Известна порошковая проволока (АС №551150, опубл. 25.03.1977 г.), предназначенная для наплавки деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа при повышенных температурах, содержащая следующие компоненты, вес., %:
карбид бора - 2-3
феррованадий - 0,5-5
ферротитан - 2,2-8
железный порошок - 1-12
никель металлический - 2-4
борид хрома - 9-12
алюминий - 1,1-3
ферромолибден - 2-7,5
малоуглеродистая
стальная оболочка - остальное.
Наличие значительного количества хрома в шихте порошковой проволоки приводит к появлению ферритной составляющей в матрице наплавленного металла данной композиции, что не обеспечивает его высокую твердость и износостойкость покрытий, работающих при нормальной температуре.
Наиболее близким по технической сущности и химическому составу является изобретение (патент Украины UA №81996, В23k 35/36, опубл. 2008), защищающее порошковую проволоку для износостойкой наплавки штампового и прессового инструмента, работающего при повышенных температурах, содержащую следующие компоненты (масс %):
никелевый порошок - 7-9
марганец металлический - 5-7
молибденовый порошок - 0,5-1,5
ферротитан - 3-6
кремний кристаллический - 1-2
алюминиевый порошок - 1-2
шлако-газообразующие
компоненты - 4-8
железный порошок - 0,5-10
стальная оболочка - остальное.
Однако, при наплавке, особенно многослойной, известной порошковой проволокой, относящаяся к самозащитному типу, получить беспористый качественный наплавленный металл мартенситно-стареющей стали возможно лишь в сравнительно ограниченном диапазоне режимов. Кроме того, данный металл после старения имеет относительно не высокую твердость (выше 47 HRC), и не обладает высокой работоспособностью в условиях абразивного износа при нормальной температуре.
Техническим результатом данного изобретения является повышение долговечности (износостойкости) наплавленного металла, работающего на истирание в условиях воздействия абразивного потока с большими контактными нагрузками.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в порошковой проволоке для наплавки деталей, состоящей из стальной оболочки и шихты, включающей никель, марганец, молибден, ферротитан согласно заявляемому техническому решению шихта дополнительно содержит феррованадий, феррониобий, карбид бора, нитрид бора и кремнефтористый натрий при следующем процентном соотношении компонентов, вес. %:
никель -7-9
марганец - 5-7
молибден - 2-4
ферротитан - 2-4
феррованадий - 2-4
феррониобий - 2-4
карбид бора - 1,0-2,0
нитрид бора - 1,0-1,5
кремнефтористый натрий - 0,5-1,0
железный порошок - 18,5-3,7
стальная оболочка - остальное.
Предложенная порошковая проволока позволяет получить наплавленный металл на основе железа, относящийся к группе дисперсионно-твердеющих сталей, свойства которых улучшаются в результате старения.
Выбранные соотношения никеля, марганца и молибдена позволяют обеспечить получение металла с мартенситной структурой и малой вероятностью образования аустенита в процессе термообработки.
Титан, введеный в состав шихты в виде ферротитана, обеспечивает интерметаллидное упрочнение и ускоряет процесс дисперсионного твердения при высоком содержании бора.
Введение в состав шихты феррованадия в пределах 2-4% повышает прочность наплавленного металла за счет карбонитридного упрочнения, вследствие связывания углерода и азота в карбиды и нитриды ванадия.
Введение в состав шихты феррониобия в пределах 2-4% обеспечивает получение карбидов ниобия в процессе расплавления и кристаллизации наплавленного металла, которые, распределяясь в матрице нового типа, обеспечивают металлу высокую износостойкость в условиях абразивного изнашивания и восприятия статического давления с большими контактными нагрузками. Кроме того, наличие ниобия повышает стойкость наплавленного металла к межкристаллической коррозии. Введение феррониобия свыше 4% мас. нецелесообразно по экономическим причинам.
Введение в шихту проволоки карбида бора в количестве 1,0-2,0% обеспечивает необходимое содержание углерода в наплавленном металле 0,2-0,4% и ведет к выделению в его структуре боридной эвтектики, которая, располагаясь в виде каркаса между кристаллами, воспринимает часть нагрузки от контактного взаимодействия и рассредоточивает ее на большую площадь поверхности, что увеличивает стойкость наплавленного покрытия, работающего в условиях истирания против задирания. Также при этом образуются мелкодисперсные труднорастворимые высокопрочные карбиды, бориды и карбобориды, способствующие увеличению износостойкости наплавленного металла. Содержание карбида бора менее 1,0% не обеспечивает нужного уровня, износостойкости, а при повышении свыше 2,0% возрастает концентрация углерода в наплавке, что приводит к появлению трещин, охрупчиванию наплавленного металла и падению его износостойкости.
Введение в состав шихты предложенной порошковой проволоки нитрида бора увеличивает твердость наплавленного металла, обеспечивая получение его мелкозернистой структуры с увеличенным количеством неметаллической фазы за счет насыщения сварочной ванны частицами нитридов, температура плавления которых выше температуры плавления сплава, а твердость - выше твердости металлической основы наплавленного слоя. Содержание нитрида бора в шихте менее 1,0% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении свыше 1,5% возрастает концентрация азота в наплавке, что приводит к появлению пор, и падению износостойкости наплавленного металла.
Введение в состав порошковой проволоки кремнефтористого натрия Na2SiF6 в количестве 0,5-1,0% позволяет значительно снизить концентрацию водорода в наплавленном металле, что обусловливает низкую вероятность образования пор и повышает стойкость к образованию трещин.
Железный порошок необходим для получения расчетного коэффициента заполнения порошковой проволоки, что обеспечивает получение наплавленного металла требуемого химического состава.
Предложенная порошковая проволока обеспечивает комплексное упрочнение наплавленного металла за счет образования в мартенситной матрице карбидных, нитридных, карбобориднонитридных и интерметаллидных фаз.
Для количественной оценки воздействия легирующих элементов на свойства наплавленного металла было изготовлено шесть составов порошковой проволоки: 2, 3 и 4 составы предлагаемой проволоки, 1 и 5 составы с содержанием компонентов, выходящих за заявляемые пределы, 6 - состав прототипа (табл. 1).
Figure 00000001
* ШГК - шлако-газообразующие компоненты: TiO2-CaCO3-CaF2 (2:1:1)
В качестве оболочки использовали стальную ленту марки 08 кп размером 15×0,5 мм по ГОСТ 503-81. Коэффициент заполнения такой порошковой проволоки составляет 42%.
В качестве шихты использовали смесь порошков: никеля марки ПНЭ по ГОСТу 9722-97, марганца марки Мн998 по ГОСТу 6008-90, молибдена по ТУ 48-19-316-92, ферротитана марки ФТи70С1 по ГОСТу 4761-91, феррованадия марки ФВд50У0,3 по ГОСТу 27130 - 94, феррониобия марки ФН658 по ГОСТу 16773-2003, карбида бора по ГОСТу 5744-85, нитрида бора ТУ 26.8-0022 226-007-2003, кремнефтористого натрия по ТУ 113-08-587-86, железа марки ПЖР2 по ГОСТу 9849-86, алюминия марки ПА-4 по ГОСТу 5494-95, кремния металлического марки Кр0 по ГОСТу 2159-69, рутилового концентрата по ГОСТу 22938-78, мрамора марки М-97Б по ГОСТу 4416-94, плавикового шпата марки ФК-92 по ГОСТу 29220-91. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл.
Наплавка предложенной проволокой может производиться как в среде защитных газов, так и под флюсом.
Новая порошковая проволока всех изготовленных вариантов прошла сварочно-технологические испытания при наплавке в аргоне темплетов из стали 45 размером 20×60×250 мм. При наплавке образцов использовали сварочный полуавтомат ПДГО-510. Порошковая проволока обеспечивает хорошие сварочно-технологические свойства при наплавке на постоянном токе обратной полярности.
Из наплавленного металла изготавливались образцы для проведения исследований по известным методам.
Дюрометрические исследования проводили с использованием твердомера ТК-2 по методу Роквелла на образцах из металла после наплавки и старения (за величину твердости бралось среднее значение твердости - 3 замеров).
Испытания на абразивный износ проводили на лабораторной установке в условиях мокрого трения металла о металл (диск-кулачок) при удельном давлении на изнашиваемых поверхностях 1 МПа. Полученные результаты выражались в виде коэффициента относительной износостойкости е, численно равного отношению весовых потерь эталона (сталь 30X13) и испытуемого металла за одинаковое время.
Твердость металла в состоянии после наплавки, полученного предлагаемой порошковой проволокой составов NN 1-5, в зависимости от концентрации элементов составляет 42÷48 HRC, а твердость металла полученного проволокой прототипом составила 33 HRC. Сравнительные испытания проводили на образцах из наплавленного металла, полученного исследуемыми составами порошковых проволок, после термической обработки (старение): выдержка при температуре 500°С в течение 4 часов. Результаты испытаний приведены в таблице №2.
Figure 00000002
Figure 00000003
Приведенные в таблице 2 результаты испытаний показывают, что составы порошковой проволоки NN 2-4 являются оптимальными и обеспечивают получение наплавленного металла с достаточно высокой твердостью и износостойкостью, не склонного к пористости и трещинообразованию.
Анализ результатов испытаний показал, что, по сравнению с использованием порошковой проволоки - прототипа, применение предлагаемой новой порошковой проволоки позволит увеличить коэффициент относительной износостойкости наплавленного металла ε с 2,3 до 2,9-3,8.
Благодаря тому, что в шихту проволоки дополнительно вводятся феррованадий, феррониобий, карбид бора и нитрид бора удается получить новый дисперсионнотвердеющий металл композиционного типа, который приобретает повышенную износостойкость.
Технологические испытания новой порошковой проволоки показали, что в процессе наплавки обеспечивается устойчивое горение дуги, хорошее формирование валика наплавного металла, отсутствие трещин и наплывов.
Использование предложенной порошковой проволоки для наплавки шнеков экструдеров позволяет существенно повысить их износостойкость и срок службы.

Claims (2)

  1. Порошковая проволока для наплавки деталей, работающих на истирание в условиях воздействия абразивного потока с большим контактными нагрузками, состоящая из стальной оболочки и шихты, включающей никель, марганец, молибден, ферротитан, железный порошок, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит феррованадий, феррониобий, карбид бора, нитрид бора и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов порошковой проволоки, мас. %:
  2. никель 7-9 марганец 5-7 молибден 2-4 ферротитан 2-4 феррованадий 2-4 феррониобий 2-4 карбид бора 1,0-2,0 нитрид бора 1,0-1,5 кремнефтористый натрий 0,5-1,0 железный порошок 18,5-3,7 стальная оболочка остальное
RU2018116538A 2018-05-03 2018-05-03 Порошковая проволока RU2679372C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116538A RU2679372C1 (ru) 2018-05-03 2018-05-03 Порошковая проволока

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116538A RU2679372C1 (ru) 2018-05-03 2018-05-03 Порошковая проволока

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2679372C1 true RU2679372C1 (ru) 2019-02-07

Family

ID=65273569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018116538A RU2679372C1 (ru) 2018-05-03 2018-05-03 Порошковая проволока

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2679372C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU339368A1 (ru) * М. И. Разиков , А. И. Кузнецов Уральский политехнический институт С. М. Кирова Порошковая проволокабиблиотека
SU592550A1 (ru) * 1976-08-24 1978-02-15 Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова Состав порошковой проволоки
UA81996C2 (ru) * 2006-06-02 2008-02-25 Институт Электросварки Им. Е.О. Патона Нан Украины Порошковая проволока для наплавки
RU2514754C2 (ru) * 2012-08-22 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Порошковая проволока
RU2619547C1 (ru) * 2015-12-23 2017-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Порошковая проволока для наплавки

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU339368A1 (ru) * М. И. Разиков , А. И. Кузнецов Уральский политехнический институт С. М. Кирова Порошковая проволокабиблиотека
SU592550A1 (ru) * 1976-08-24 1978-02-15 Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова Состав порошковой проволоки
UA81996C2 (ru) * 2006-06-02 2008-02-25 Институт Электросварки Им. Е.О. Патона Нан Украины Порошковая проволока для наплавки
RU2514754C2 (ru) * 2012-08-22 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Порошковая проволока
RU2619547C1 (ru) * 2015-12-23 2017-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Порошковая проволока для наплавки

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2619547C1 (ru) Порошковая проволока для наплавки
BRPI0602508B1 (pt) Eletrodo de revestimento duro
CN112122821B (zh) 一种液压支架部件tig-p堆焊用耐磨抗腐蚀药芯焊丝
RU2429957C1 (ru) Порошковая проволока
JP4676940B2 (ja) スラグ量が少ないメタル系フラックス入りワイヤおよび高疲労強度溶接継手の作製方法
RU2661126C1 (ru) Шихта порошковой проволоки
US4071734A (en) Powder electrode strip for surfacing with wear-resistant alloy
RU2356715C2 (ru) Порошковая проволока
US3627979A (en) Welding electrode
RU2679373C1 (ru) Порошковая проволока
RU2679372C1 (ru) Порошковая проволока
RU2704338C1 (ru) Порошковая проволока
RU2679374C1 (ru) Порошковая проволока
RU2478030C1 (ru) Порошковая проволока для наплавки
RU2467854C1 (ru) Порошковая проволока
RU204457U1 (ru) Проволока номинальным диаметром до 5мм для наплавки роликов машин непрерывного литья заготовок
RU2736537C1 (ru) Порошковая проволока
RU2682940C1 (ru) Порошковая проволока
RU2739362C1 (ru) Порошковая проволока
RU2681049C1 (ru) Шихта порошковой проволоки для наплавки в азотсодержащей среде
RU2632505C1 (ru) Порошковая проволока
RU2632311C1 (ru) Порошковая проволока
RU2661159C1 (ru) Порошковая проволока
RU2682941C1 (ru) Порошковая проволока
RU2634526C1 (ru) Шихта порошковой проволоки