RU2753362C1 - Method for surfacing copper alloys on steel - Google Patents

Method for surfacing copper alloys on steel Download PDF

Info

Publication number
RU2753362C1
RU2753362C1 RU2020137225A RU2020137225A RU2753362C1 RU 2753362 C1 RU2753362 C1 RU 2753362C1 RU 2020137225 A RU2020137225 A RU 2020137225A RU 2020137225 A RU2020137225 A RU 2020137225A RU 2753362 C1 RU2753362 C1 RU 2753362C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
surfacing
mold
copper alloy
bimetallic
Prior art date
Application number
RU2020137225A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Николаевич Старков
Константин Анатольевич Рожков
Original Assignee
Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель"
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 Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" filed Critical Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель"
Priority to RU2020137225A priority Critical patent/RU2753362C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2753362C1 publication Critical patent/RU2753362C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention can be used in the manufacture of parts consisting of dissimilar materials, namely by surfacing a copper alloy on a steel part. The mold for surfacing is made by welding side and end steel strips to the original steel part. The inner surface of the resulting mold is cleaned by shot blasting. A flux is introduced into the mold and a copper alloy is placed in it, on which the flux is additionally applied. Dissimilar materials are heated in an electric furnace to a temperature higher than the melting point of the deposited material and lower than the melting point of steel. The side steel strips of the form are cut off from the resulting bimetallic part.EFFECT: invention reduces the cost of implementing the method, increases the physical and mechanical properties of the bimetallic compound.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей, состоящих из разнородных материалов.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in the manufacture of parts consisting of dissimilar materials.

Известен способ изготовления биметаллических отливок из двух разнородных по химическому составу и с разной температурой плавления сплавов [патент РФ на изобретение № RU 2267378, МПК B22D 19/16, опубликовано 10.01.2006 г.].A known method of manufacturing bimetallic castings from two dissimilar in chemical composition and with different melting points of alloys [RF patent for invention No. RU 2267378, IPC B22D 19/16, published 01/10/2006].

Способ заключается в следующем: на заготовку, отлитую из более легкоплавкого сплава и установленную в литейную форму (кокиль), заливают более тугоплавкий сплав при температуре на 10-20°С выше его температуры нулевой жидкотекучести со скоростью движения расплава в форме 0,1-1 м/с.The method consists in the following: a more refractory alloy is poured onto a workpiece cast from a more low-melting alloy and installed in a casting mold (chill mold) at a temperature of 10-20 ° C higher than its temperature of zero fluidity at a rate of movement of the melt in the form of 0.1-1 m / s.

Недостатки данного способа:Disadvantages of this method:

- требуется специализированная оснастка - кокиль;- specialized equipment is required - chill mold;

- возможны дефекты биметаллической отливки - шлаковые включения из-за недостаточно качественной подготовки металла; усадочные дефекты (раковины, пористость) из-за нарушения направленного затвердевания; трещины, возникающие из-за высокой температуры заливки, обусловленные кокильным литьем (литературный источник: «Литье в кокиль» / Гордеева Ю.Ю. // Сибирский федеральный университет);- defects in bimetallic casting are possible - slag inclusions due to insufficient quality preparation of the metal; shrinkage defects (cavities, porosity) due to a violation of directional solidification; cracks arising due to high pouring temperature caused by chill casting (literature source: “Chill casting” / Gordeeva Yu.Yu. // Siberian Federal University);

- высокая стоимость изготовления биметаллической отливки из-за применения литья в кокиль - длительная подготовка к литью, литье в кокиль, последующее контрольное охлаждение расплавленного металла (литературный источник: «Технология литейного производства» / Титов Н.Д., Степанов Ю.А. // издательство «Машиностроение», 1974 г. - С. 371).- high cost of making bimetallic casting due to the use of casting in a chill mold - long preparation for casting, casting in a chill mold, subsequent control cooling of molten metal (literature source: "Foundry technology" / Titov N.D., Stepanov Yu.A. / / publishing house "Engineering", 1974 - S. 371).

Общим признаком аналога и прототипа является:A common feature of an analogue and a prototype is:

- получение биметаллического соединения (медный сплав и сталь).- obtaining a bimetallic compound (copper alloy and steel).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ наплавки медных сплавов на сталь [патент СССР на изобретение № SU 1779502, МПК В23К 09/04, опубликовано 07.12.1992 г.].The closest to the invention in technical essence and the achieved effect is a method of surfacing copper alloys on steel [USSR patent for invention No. SU 1779502, IPC V23K 09/04, published on 07.12.1992].

Способ заключается в подогреве разнородных материалов до температуры, большей температуры плавления наплавляемого материала (медного сплава) и меньшей температуры плавления стали (примерно 1100°С) в соляной ванне, для повышения геометрической точности изготовления в стальной детали до наплавки выполняют полость (форму), в которую наплавляют медный сплав, после чего производят окончательную механическую обработку.The method consists in heating dissimilar materials to a temperature higher than the melting point of the material being deposited (copper alloy) and a lower melting point of steel (about 1100 ° C) in a salt bath, to increase the geometric accuracy of manufacturing in the steel part before surfacing, a cavity (shape) is made, in which is deposited with a copper alloy, after which the final machining is performed.

Недостатки данного способа:Disadvantages of this method:

- высокая стоимость изготовления биметаллических деталей из-за механической обработки стальной заготовки до наплавки и использования соляных ванн для подогрева стальной основы и вставки из медного сплава до 1100°С;- the high cost of manufacturing bimetallic parts due to the machining of the steel billet prior to surfacing and the use of salt baths for heating the steel base and copper alloy insert up to 1100 ° C;

- требуется использование специализированной оснастки для погружения детали в соляную ванну;- the use of specialized equipment is required to immerse the part in a salt bath;

- не предусмотрена операция повышения шероховатости поверхности полости в стальной детали перед операцией наплавки для повышения адгезии между сталью и медным сплавом после наплавки, что снижает физико-механические свойства биметаллического соединения.- the operation of increasing the surface roughness of the cavity in the steel part before the surfacing operation is not provided for increasing the adhesion between the steel and the copper alloy after surfacing, which reduces the physical and mechanical properties of the bimetallic joint.

Общими признаками для прототипа и заявленного изобретения являются: изготовление формы под наплавку медного сплава, ввод в форму флюса, установка в форму медного сплава, подогрев разнородных материалов до температуры, большей температуры плавления наплавляемого материала и меньшей температуры плавления стали, окончательная механическая обработка.Common features for the prototype and the claimed invention are: making a mold for surfacing a copper alloy, introducing a flux into a mold, installing a copper alloy in a mold, heating dissimilar materials to a temperature higher than the melting point of the weld material and a lower melting point of steel, final machining.

Задачами, на решение которых направлено заявленное изобретение, являются: снижение трудовых и материальных затрат на осуществление способа с обеспечением геометрической точности биметаллического соединения, повышение физико-механических свойств (адгезии) биметаллического соединения.The tasks to be solved by the claimed invention are: reduction of labor and material costs for the implementation of the method while ensuring the geometric accuracy of the bimetallic joint, increasing the physical and mechanical properties (adhesion) of the bimetallic joint.

При решении поставленных задач достигаются следующие технические результаты:When solving the assigned tasks, the following technical results are achieved:

- повышение физико-механических свойств биметаллического соединения (предел прочности, сопротивление на сдвиг);- increasing the physical and mechanical properties of the bimetallic compound (tensile strength, shear strength);

- снижение трудоемкости и материальных затрат - исключается механическая обработка стальной детали до наплавки для получения формы в виде полости под наплавку; исключается применение дорогостоящего оборудования, такого как соляные ванны (замена на электропечь), а также специализированной оснастки, необходимой для погружения детали в соляную ванну.- reduction of labor intensity and material costs - mechanical processing of the steel part before surfacing is excluded to obtain a shape in the form of a cavity for surfacing; excludes the use of expensive equipment, such as salt baths (replacement with an electric furnace), as well as specialized equipment necessary for immersing a part in a salt bath.

Заявляемое техническое решение соответствует критериям новизна и изобретательский уровень т.к. имеет отличительные от прототипа признаки, характеризуется новой совокупностью и последовательностью существенных признаков, что позволяет при использовании изобретения решить поставленные задачи и получить новые по сравнению с выявленными аналогами и прототипом вышеуказанные технические результаты.The claimed technical solution meets the criteria of novelty and inventive step as has distinctive features from the prototype, is characterized by a new set and sequence of essential features, which makes it possible, when using the invention, to solve the set tasks and obtain new technical results in comparison with the identified analogues and the prototype.

Способ поясняется рисунками. На рис. 1 представлена изготавливаемая форма под наплавку, на рис. 2 - наплавленная биметаллическая деталь, на рис. 3 - биметаллическая деталь после механической обработки.The method is illustrated by figures. In fig. 1 shows the manufactured form for surfacing, Fig. 2 - deposited bimetallic part, in Fig. 3 - bimetallic part after machining.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Изготавливают форму (рис. 1) под наплавку медного сплава путем приварки боковых 1 и торцевых 2 стальных полос (материал Ст3сп), к исходной стальной полосе 3 (материал Ст3сп). После чего (перед наплавкой) выполняют дробеструйную обработку внутренней поверхности формы (очистка от окислов и повышение шероховатости на стальной исходной полосе). Устанавливают форму под наплавку на поддон электропечи типа СНОТ или СШО. Далее в форму засыпают флюс ПВ200. После чего в форму устанавливают наплавляемый материал - пруток или лист 4 (материал ЛС-59-1). Для усиления эффекта покрывной роли флюса на поверхность прутка или листа 4 насыпают флюс ПВ200. Далее поддон печи с подготовленной формой перемещают в электропечь и включают на нагрев до температуры (950-980°С), большей температуры плавления наплавляемого материала (ЛС-59-1) и меньшей температуры плавления стали. Время наплавки устанавливают в зависимости от количества подготовленных форм (от 1 до 10 шт.) и может достигать от 30 до 90 минут. После наплавки медного сплава на сталь (рис. 2) выполняют окончательную механическую обработку биметаллической детали (рис. 3) - срезают боковые полосы 1 формы.A mold is made (Fig. 1) for surfacing a copper alloy by welding side 1 and end 2 steel strips (St3sp material) to the original steel strip 3 (St3sp material). After that (before surfacing), shot blasting of the inner surface of the mold is performed (cleaning from oxides and increasing the roughness on the initial steel strip). A mold is installed for surfacing on the pallet of an electric furnace of the SNOT or SSHO type. Then PV200 flux is poured into the mold. After that, the material to be welded is installed in the mold - a bar or sheet 4 (LS-59-1 material). To enhance the effect of the covering role of the flux, PV200 flux is poured onto the surface of the bar or sheet 4. Next, the furnace tray with the prepared mold is moved into an electric furnace and switched on for heating to a temperature (950-980 ° C), a higher melting point of the material being welded (LS-59-1) and a lower melting temperature of steel. The surfacing time is set depending on the number of prepared forms (from 1 to 10 pieces) and can reach from 30 to 90 minutes. After surfacing the copper alloy on steel (Fig. 2), the final machining of the bimetallic part is performed (Fig. 3) - side strips of 1 form are cut off.

В результате наплавки в отличие от прототипа получили биметаллическое соединение, которое имеет следующие механические свойства: предел прочности зоны сплавления латунного и стального участков составляет не менее 15 кг/мм2, сопротивление на сдвиг составляет не менее 12 кг/мм2. Показатели соответствуют заданным параметрам, заложенным в конструкторской документации. При испытании на изгиб по ГОСТ 6996-66 по линии сплавления медного сплава и стали отсутствуют участки расслоения. По результатам металлографического контроля зафиксировано отсутствие несплавлений, пор и трещин между сталью и медного сплава. Данные показатели при изготовлении биметаллических деталей по способу прототипа достигнуты не были (предел прочности зоны сплавления латунного и стального участков составил 9 кг/мм2, сопротивление на сдвиг составил 10 кг/мм2).As a result of surfacing, in contrast to the prototype, a bimetallic joint was obtained, which has the following mechanical properties: the tensile strength of the fusion zone of the brass and steel sections is at least 15 kg / mm 2 , the shear resistance is at least 12 kg / mm 2 . The indicators correspond to the specified parameters laid down in the design documentation. When testing for bending in accordance with GOST 6996-66, there are no delamination areas along the fusion line of the copper alloy and steel. According to the results of metallographic control, the absence of lack of fusion, pores and cracks between the steel and the copper alloy was recorded. These indicators in the manufacture of bimetallic parts according to the prototype method were not achieved (the ultimate strength of the fusion zone of the brass and steel sections was 9 kg / mm 2 , the shear resistance was 10 kg / mm 2 ).

Изготовление формы путем сварки стальных полос позволило исключить механическую обработку стальной детали до наплавки. Подготовка внутренней поверхности формы дробеструйной обработкой позволила повысить механические свойства (адгезию) биметаллического соединения. Нагрев подготовленной формы осуществляют в электропечи, что значительно уменьшают трудовые и материальные затраты по сравнению с использованием соляных ванн. Исключается необходимость применения специализированной оснастки, требуемой для погружения подготовленной формы в техническое средство нагрева (соляные ванны).Making the mold by welding steel strips made it possible to exclude the machining of the steel part before surfacing. The preparation of the inner surface of the mold by shot blasting made it possible to increase the mechanical properties (adhesion) of the bimetallic joint. Heating of the prepared form is carried out in an electric furnace, which significantly reduces labor and material costs in comparison with the use of salt baths. Eliminates the need to use specialized equipment required for immersing the prepared form in the technical heating means (salt baths).

Заявляемый способ наплавки медного сплава на сталь по сравнению с прототипом позволяет снизить трудовые и материальные затраты, повысить физико-механические свойства биметаллического соединения.The inventive method of surfacing a copper alloy on steel in comparison with the prototype allows to reduce labor and material costs, to improve the physical and mechanical properties of the bimetallic joint.

Claims (1)

Способ наплавки медного сплава на стальную деталь, включающий изготовление формы под наплавку медного сплава, ввод в форму флюса, размещение в форме медного сплава и нагрев разнородных материалов до температуры, большей температуры плавления наплавляемого материала и меньшей температуры плавления стали, отличающийся тем, что форму под наплавку изготавливают путем приварки к исходной стальной детали боковых и торцевых стальных полос, после чего проводят очистку внутренней поверхности полученной формы дробеструйной обработкой, после размещения в форме медного сплава дополнительно наносят на него флюс, а нагрев разнородных материалов осуществляют в электропечи, после чего срезают боковые стальные полосы с биметаллической детали.A method of surfacing a copper alloy on a steel part, including making a mold for surfacing a copper alloy, introducing a flux into the mold, placing it in the form of a copper alloy and heating dissimilar materials to a temperature higher than the melting point of the material being deposited and a lower melting temperature of steel, characterized in that the mold is surfacing is made by welding to the original steel part of the side and end steel strips, after which the inner surface of the resulting shape is cleaned by shot blasting, after placement in the form of a copper alloy, additional flux is applied to it, and dissimilar materials are heated in an electric furnace, after which side steel strips are cut off from the bimetallic part.
RU2020137225A 2020-11-11 2020-11-11 Method for surfacing copper alloys on steel RU2753362C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137225A RU2753362C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Method for surfacing copper alloys on steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137225A RU2753362C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Method for surfacing copper alloys on steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2753362C1 true RU2753362C1 (en) 2021-08-13

Family

ID=77349404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137225A RU2753362C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Method for surfacing copper alloys on steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2753362C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781867C1 (en) * 2022-04-19 2022-10-19 Открытое акционерное общество "Волгограднефтемаш" Method for surfacing copper alloy on a steel part
CN118559371A (en) * 2024-08-05 2024-08-30 贵州鼎成熔鑫科技有限公司 Processing method of plunger pump bimetal friction pair cast copper molten pool

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU375141A2 (en) * 1970-07-27 1973-03-23
RU2292985C2 (en) * 2005-02-15 2007-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) Bimetallic artice producing method
UA39659U (en) * 2008-08-15 2009-03-10 Відкрите Акціонерне Товариство "Головний Спеціалізований Конструкторсько-Технологічний Інститут" method of hard-facing of components
RU2496620C1 (en) * 2012-05-17 2013-10-27 Елена Николаевна Мендрух Method of induction surfacing
EA032732B1 (en) * 2012-01-31 2019-07-31 Эско Груп Ллк Wear resistant material and system and method of creating a wear resistant material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU375141A2 (en) * 1970-07-27 1973-03-23
RU2292985C2 (en) * 2005-02-15 2007-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) Bimetallic artice producing method
UA39659U (en) * 2008-08-15 2009-03-10 Відкрите Акціонерне Товариство "Головний Спеціалізований Конструкторсько-Технологічний Інститут" method of hard-facing of components
EA032732B1 (en) * 2012-01-31 2019-07-31 Эско Груп Ллк Wear resistant material and system and method of creating a wear resistant material
RU2496620C1 (en) * 2012-05-17 2013-10-27 Елена Николаевна Мендрух Method of induction surfacing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781867C1 (en) * 2022-04-19 2022-10-19 Открытое акционерное общество "Волгограднефтемаш" Method for surfacing copper alloy on a steel part
CN118559371A (en) * 2024-08-05 2024-08-30 贵州鼎成熔鑫科技有限公司 Processing method of plunger pump bimetal friction pair cast copper molten pool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0130626B1 (en) Composite metal articles
CN103691909B (en) A kind of aluminium/magnesium solid-liquid composite casting forming method
CN101069949B (en) Strength-strengthening method for use in super-thin complicated part processing
RU2753362C1 (en) Method for surfacing copper alloys on steel
US20050098298A1 (en) Treating molten metals by moving electric arc
Patil et al. Causes of casting defects with remedies
JP3456311B2 (en) Continuous casting method of multilayer slab
CN1125649A (en) Electroslag casting guide blade technological process and equipment
CN111468703B (en) Casting method of double-liquid composite hammer head
RU2292985C2 (en) Bimetallic artice producing method
RU2801507C1 (en) Unit for manufacturing rods for argon-arc surfacing
Shihab et al. Effect of grain size on orange peel in oxygen free copper wire produced by upcast
Wang et al. Improvement of center segregation in high-carbon steel billets using soft reduction
RU2791741C1 (en) Chill mold for manufacturing rods for argon-arc surfacing
RU2801506C1 (en) Casting tools for manufacturing rods for argon-arc surfacing
SU558754A1 (en) The method of obtaining bimetallic billets
RU2741044C1 (en) Method for production of small-section casting bars and device for implementation thereof
RU2201312C2 (en) Method for making wear resistant castings
RU2402404C2 (en) Method of producing bimetal bus
RU2756092C1 (en) Method for manufacturing bimetallic welding electrode by freeze-casting
Guler et al. Investigation of lost foam casted aluminum bimetal microstructures
AU562569B2 (en) Composite metal articles
JP2008290136A (en) Continuous casting method for low carbon high sulfur steel
Mohammed et al. Performance evaluation of metal mould for casting aluminium alloy (AA6063) of scientific products in national agency for science and engineering infrastructure
JP2642661B2 (en) Manufacturing method of high thermal conductive composite mold