RU2757824C1 - Плавлено-керамический флюс для наплавки - Google Patents
Плавлено-керамический флюс для наплавки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757824C1 RU2757824C1 RU2020133582A RU2020133582A RU2757824C1 RU 2757824 C1 RU2757824 C1 RU 2757824C1 RU 2020133582 A RU2020133582 A RU 2020133582A RU 2020133582 A RU2020133582 A RU 2020133582A RU 2757824 C1 RU2757824 C1 RU 2757824C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- surfacing
- component
- fused
- components
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection 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
- B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к наплавочным материалам для дуговой наплавки и восстановления изношенных деталей из низколегированных и углеродистых сталей. Плавлено-керамический флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: гранодиорит 5,0-6,0, фторид кальция 3,0-4,0, мрамор 3,5-4,5, титаномагнетит 3,0-4,0, браунит 0,8-1,5, вольфрамат кальция 1,5-2,5, двуокись циркония 1,9-2,5, двуокись кремния 1,5-2,5, ферромарганец 19,0-20,0, графит 5,0-6,0, феррохром 28,0-29,0, флюс АН-22 - остальное. Флюс обеспечивает повышение износостойкости и твердости наплавленного металла при низкой себестоимости флюса за счет применения минерально-сырьевой базы Дальнего Востока для производства сварочных материалов. 4 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к сварочному производству, а именно к наплавочным материалам, используемым для дуговой наплавки и восстановления размеров изношенной детали из низколегированных и углеродистых сталей в ходе ремонта, а также для нанесения на поверхность готового изделия износостойких слоев и слоев с другими заданными свойствами дуговой наплавкой.
Проблема известных флюсов заключается в получении наплавленного слоя с недостаточной износостойкостью для работы в условиях абразивного износа.
Флюс - это неметаллический материал, вводимый в зону сварки, наплавки для создания защиты ванны, восстановления окислов, разжижения и понижения температуры шлаков, а также для выполнения металлургических функций по получению шва нужного химического состава. Флюсы солеоксидной группы (CaF2 - CaO (MgO) - Al2O3 - SiO2) состоят из фторидов и оксидов металлов. Это группа флюсов наиболее широко применяется при сварке и наплавке средне и высоколегированных сталей и сплавов.
Известен керамический флюс для автоматической сварки низколегированных сталей, содержащий плавиковый шпат, электрокорунд, обожженный магнезит, марганец металлический, ферротитан, ферробор и связующую добавку, содержащий дополнительно ферросилиций в количестве 0,2-0,5 по отношению к количеству марганца металлического, а также сфеновый концентрат и титаномагнетит, а в качестве связующей добавки - силикат натрия-калия при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Плавиковый шпат 22-30
Электрокорунд 14-25
Обожженный магнезит 22-31
Сфеновый концентрат 10-20
Марганец металлический 1,3-3,0
Ферротитан 1,2-2,8
Ферробор 0,1-0,8
Титаномагнетит 0,4-0,9
Ферросилиций 0,3-1,0
Силикат натрия-калия 7,7-8,9
(см., например, описание изобретения к патенту РФ №2228828, кл. В23К 35/362, опубл. 20.05.2004).
Однако такой керамический флюс имеет ограниченную сферу применения, определяемую его функциональным назначением, и не предназначен для автоматической сварки и, наплавки высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа керамический флюс для автоматической сварки и наплавки, содержащий, масс. %: оксид алюминия 15-25, введенный в виде глинозема и/или корунда, оксиды магния 25-38, кремния 25-38, фторид кальция 7-17, дополнительно содержащий, масс. %: алюминиевый порошок 0,1-2,0 и оксид титана 0,1-9,0 (см., например, описание изобретения к патенту РФ №2240907, кл. В23К 35/362, опубл. 21.11.2004).
Недостатками данного флюса являются низкие технологические свойства (затрудненная отделимость шлаковой корки с поверхности наплавленного металла, остатки шлаковой корки на поверхности валика в виде «березовой коры», способствующей возникновению шлаковых включений и, как следствие, к повышению вероятности возникновения микротрещин.
Задачей изобретения является повышение износостойкости, твердости наплавленного металла, снижение себестоимости флюса за счет применения минерально-сырьевой базы Дальнего Востока для производства сварочных материалов. Поставленная задача была решена за счет того, что в качестве шихты сварочного плавлено-керамического флюса были использовано сырье содержащее защитный, карбидообразующий, кремнийсодержащий и шлакообразующий компоненты, при этом, в качестве защитного компонента выбран графит, в качестве карбидообразующего компонента - компонент с переходным тугоплавким элементом, имеющим высокое сродство к углероду, в качестве компонента с переходным элементом четвертой группы - двуокись циркония, в качестве компонента с переходным тугоплавким элементом, имеющим высокое сродство к углероду - вольфрамат кальция, в качестве кремнийсодержащего компонента - двуокись кремния, в качестве газо-шлакообразующего компонента - мрамор, титаномагнетит; феррохром, ферромарганец в качестве легирующих компонентов при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Наличие в составе шихты двуокиси циркония в качестве компонента с переходным элементом четвертой группы, вольфрамата кальция в качестве компонента с переходным тугоплавким элементом, имеющим высокое сродство к углероду, двуокиси кремния в качестве кремнийсодержащего компонента и извести в качестве шлакообразующего компонента при следующем соотношении компонентов, масс. %: графит - 5,0-6,0, двуокись циркония - 1,9-2,5; двуокись кремния - 1,5-2,5; вольфрамат кальция - 1,5-2,5 отличает заявляемое решение от прототипа.
Наличие отличительных существенных признаков в совокупности существенных признаков, характеризующих заявляемое решение, свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности изобретения «новизна».
Наличие в составе шихты двуокиси циркония в качестве компонента с переходным элементом четвертой группы, вольфрамата кальция в качестве компонента с переходным тугоплавким элементом, имеющим высокое сродство к углероду, двуокиси кремния в качестве кремнийсодержащего компонента и извести в качестве шлакообразующего компонента при новом соотношении компонентов позволяет получить наплавленный слой с достаточной износостойкостью и толщиной до 6 мм, обеспечивающий возможность работы в условиях скоростного абразивного износа, как при наличии контактных динамических нагрузок, так и без них, что расширяет функциональные возможности использования заявляемого флюса для наплавки.
Это обусловлено тем, что увеличение толщины слоя резко уменьшает величину нормальных напряжений в слое при контактных динамических нагрузках, что, в свою очередь, резко снижает интенсивность его отслоения и выкрашивания (устраняет возможность хрупкого разрушения).
Заявляемый флюс для наплавки представляет собой зернистый материал от желтого до светло-коричневого всех оттенков, размеры зерен 0,25-2,80 мм.
Флюс выполнен из шихты, которая содержит защитный компонент, карбидообразующий компонент, кремнийсодержащий компонент и газо-шлакообразующий компонент. В качестве защитного компонента выбран графит, предназначенный для образования защитной атмосферы в зоне наплавки. В качестве карбидообразующего компонента выбран вольфрамат кальция (компонент с переходным тугоплавким элементом, имеющим высокое сродство к углероду, с вольфрамом в заявляемом решении), предназначенный для связывания углерода и, как следствие, для упрочнения наплавленного слоя за счет образования карбидов в его структуре. В качестве нитридообразующих компонентов выбрана двуокись циркония (компонента с переходным элементом четвертой группы, с цирконием в заявляемом решении), предназначенная для связывания азота, а также углерода и, как следствие, для упрочнения наплавленного слоя за счет образования нитридов, карбидов и карбонитридов циркония в его структуре.
В качестве кремнийсодержащего компонента выбрана двуокись кремния, предназначенная для упрочнения структурного феррита кремнием. В качестве шлакообразующего компонента выбрана известь, предназначенная для образования защитного шлака при плавлении и растворения в нем других добавок после плавления сердечника.
При дуговой наплавке слоя металлическая проволока и флюс расплавляются. При расплавлении дугой компонентов флюса происходит образование шлаковой ванны из защитного жидкого шлака, с растворением в нем графита, а также оксидов циркония и вольфрама и др.
При расплавлении дугой проволоки и флюса образуется сварочная ванна, которая при затвердевании образует в качестве металлической основы троосто-сорбит. В шлаке происходит восстановление вольфрама, циркония, хрома, марганца и кремния с переходом этих элементов в жидкий металл. При переходе циркония в жидкий металл происходит связывание азота, что предотвращает образование газовых пор в наплавленном слое металле. При этом в наплавленном слое образуется достаточное количество нитридов и карбонитридов, которые повышают его износостойкость. При переходе в жидкий металл вольфрама и хрома происходит связывание углерода. При этом в наплавленном слое образуется достаточное количество карбидов, которые повышают его износостойкость.
При переходе кремния в жидкий металл происходит легирование феррита в образующейся структуре троосто-сорбит. Наплавленный слой представляет собой легированный троосто-сорбит с отдельными, дисперсными и изолированными включениями карбидов, нитридов и карбонитридов.
Средняя микротвердость наплавленного слоя составляет 600 HV, которая обеспечивает достаточную износостойкость детали для работы в условиях высокоскоростного абразивного износа, как с динамическими контактными нагрузками, так и без них.
Толщина наплавленного слоя достигает 6 мм. Компоненты сердечника заявляемой проволоки достаточно легкоплавкие (температура плавления их не превышает 1520°С, что обеспечивает высокую степень адгезии наплавленного слоя на поверхности изделия при толщинах, достигающих 6 мм. Такая толщина слоя при других указанных его свойствах позволяет производить полноценную обработку резанием, что является в условиях ремонта деталей и механизмов фактором, повышающим технологические возможности производства.
Флюс готовят следующим образом.
Пример 1.
Для приготовления 1000 граммов флюса берут следующие компоненты в количестве: 55,0 г (5,0-6,0%) графита, 29,0 г (1,9-2,5%)) двуокиси циркония, 20 г (1,5-2,5%) двуокиси кремния, 196 г (19,0-20,0%) ферромарганеца, 289 г (28,0-29,0%) феррохрома, 21 г (1,5-2,5%) вольфрамата кальция, 12 г (0,8-1,5%) браунита, 37 г (3,0-4,0%) титаномагнетита, 41 г (3,5-4,5%) мрамора, 37 г (3,0-4,0%) фторида кальция и 58 г (5,0-6,0%) гранодиорита. Компоненты перемешивают в смесителе в течение 20 минут, затем добавляется водный раствор силиката натрия. На следующем этапе полученная смесь гранулируется, просушивается в течении суток и прокаливается 2,5 часа при 300°С. На заключительном этапе в полученный состав добавляется 206 г (19-21%) флюс АН-22.
Полученными образцами флюса произвели наплавку экспериментальных слоев, химический состав которых приведен в таблице 1, а показатели работоспособности которых приведены в таблице 2. Коэффициент износостойкости определяли отношением потерь веса к потерям веса эталонной стали 20ФЛ при трибометрических испытаниях на машине ИИ-5018 (ОАО «Точ-прибор», г. Иваново). Микроструктура полученного слоя исследовалась на микроскопах МБС-9 и ЕС МЕТАМ-РВ21 при увеличении ×80 и ×500. Защитный слой по толщине измеряли штангенциркулем в 5 местах и усредняли.
Химический состав определялся на приборах «Спектроскан МАКС-GV» ТУ 4276-001-23124704-2001. Микротвердость определялась на приборе ПМТ-3 по ГОСТ 8.398-80 «Измерение твердости по Виккерсу».
Пример 2.
Для приготовления 1000 граммов флюса берут следующие компоненты в количестве: 50,0 г (5,0-6,0%) графита, 25,0 г (1,9-2,5) двуокиси циркония, 20 г (1,5-2,5%) двуокиси кремния, 185 г (19,0-20,0%) ферромарганеца, 280 г (28,0-29,0%) феррохрома, 19 г (1,5-2,5%) вольфрамата кальция, 10 г (0,8-1,5%) браунита, 32 г (3,0-4,0%) титаномагнетита, 38 г (3,5-4,5%) мрамора, 33 г (3,0-4,0%) фторида кальция и 51 г (5,0-6,0%) гранодиорита. Компоненты перемешивают в смесителе в течение 20 минут, затем добавляется водный раствор силиката натрия. На следующем этапе полученная смесь гранулируется, просушивается в течении суток и прокаливается 2,5 часа при 300°С. На заключительном этапе в полученный состав добавляется 257 г (19-21%) флюс АН-22.
Полученными образцами флюса произвели наплавку экспериментальных слоев, химический состав которых приведен в таблице 3, а показатели работоспособности которых приведены в таблице 4. Коэффициент износостойкости определяли отношением потерь веса к потерям веса эталонной стали 20ФЛ при трибометрических испытаниях на машине ИИ-5018 (ОАО «Точ-прибор», г. Иваново). Микроструктура полученного слоя исследовалась на микроскопах МБС-9 и ЕС МЕТАМ-РВ21 при увеличении ×80 и ×500. Защитный слой по толщине измеряли штангенциркулем в 5 местах и усредняли.
Химический состав определялся на приборах «Спектроскан МАКС-GV» ТУ 4276-001-23124704-2001. Микротвердость определялась на приборе ПМТ-3 по ГОСТ 8.398-80 «Измерение твердости по Виккерсу».
Результаты испытаний показывают, что защитный слой обладает повышенной износостойкостью, по сравнению с защитным слоем, полученным по способу - прототипу и достаточной износостойкостью, что создает возможность работы в условиях скоростного абразивного износа, как при наличии контактных динамических нагрузок, так и без них.
Claims (2)
- Плавлено-керамический флюс для наплавки, отличающийся тем, что он содержит гранодиорит, фторид кальция, мрамор, титаномагнетит, браунит, вольфрамат кальция, двуокись циркония, двуокись кремния, ферромарганец, графит, феррохром и флюс АН-22 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
Гранодиорит 5,0-6,0 Фторид кальция 3,0-4,0 Мрамор 3,5-4,5 Титаномагнетит 3,0-4,0 Браунит 0,8-1,5 Вольфрамат кальция 1,5-2,5 Двуокись циркония 1,9-2,5 Двуокись кремния 1,5-2,5 Ферромарганец 19,0-20,0 Графит 5,0-6,0 Феррохром 28,0-29,0 Флюс АН-22 остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020133582A RU2757824C1 (ru) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Плавлено-керамический флюс для наплавки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020133582A RU2757824C1 (ru) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Плавлено-керамический флюс для наплавки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757824C1 true RU2757824C1 (ru) | 2021-10-21 |
Family
ID=78289574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020133582A RU2757824C1 (ru) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Плавлено-керамический флюс для наплавки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757824C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3480487A (en) * | 1966-01-03 | 1969-11-25 | Union Carbide Corp | Arc welding compositions |
SU409812A1 (ru) * | 1972-08-24 | 1974-01-05 | ||
SU823044A1 (ru) * | 1979-07-04 | 1981-04-23 | Ордена Ленина И Ордена Трудовогокрасного Знамени Институт Электросваркиим.E.O.Патона Ah Украинской Ccp | Керамический флюс дл механизированнойСВАРКи СТАли |
RU2228828C2 (ru) * | 2002-04-04 | 2004-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Керамический флюс для автоматической сварки низколегированных сталей |
RU2240907C1 (ru) * | 2003-05-14 | 2004-11-27 | Волобуев Юрий Сергеевич | Керамический флюс для автоматической сварки и наплавки |
RU2471601C1 (ru) * | 2011-06-16 | 2013-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Керамический флюс |
-
2020
- 2020-10-12 RU RU2020133582A patent/RU2757824C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3480487A (en) * | 1966-01-03 | 1969-11-25 | Union Carbide Corp | Arc welding compositions |
SU409812A1 (ru) * | 1972-08-24 | 1974-01-05 | ||
SU823044A1 (ru) * | 1979-07-04 | 1981-04-23 | Ордена Ленина И Ордена Трудовогокрасного Знамени Институт Электросваркиим.E.O.Патона Ah Украинской Ccp | Керамический флюс дл механизированнойСВАРКи СТАли |
RU2228828C2 (ru) * | 2002-04-04 | 2004-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Керамический флюс для автоматической сварки низколегированных сталей |
RU2240907C1 (ru) * | 2003-05-14 | 2004-11-27 | Волобуев Юрий Сергеевич | Керамический флюс для автоматической сварки и наплавки |
RU2471601C1 (ru) * | 2011-06-16 | 2013-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Керамический флюс |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2067042C1 (ru) | Трубчатый электрод для дуговой сварки | |
CA2992679A1 (en) | Agglomerated welding flux and submerged arc welding process of austenitic stainless steels using said flux | |
JP2021133425A (ja) | サブマージアーク溶接用ボンドフラックス | |
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 | |
RU2757824C1 (ru) | Плавлено-керамический флюс для наплавки | |
RU2478030C1 (ru) | Порошковая проволока для наплавки | |
US3692590A (en) | Flux for submerged arc welding | |
JP7179639B2 (ja) | 高張力鋼用のサブマージアーク溶接用焼成型フラックス | |
RU2736537C1 (ru) | Порошковая проволока | |
RU2637849C2 (ru) | Порошковая проволока для наплавки | |
JPS61115694A (ja) | 高張力鋼のサブマ−ジア−ク溶接方法 | |
JP2009018337A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
JP2022061854A (ja) | 溶接継手の製造方法 | |
RU2682940C1 (ru) | Порошковая проволока | |
RU2739362C1 (ru) | Порошковая проволока | |
Jiménez-Jiménez et al. | SiO2 and Al2O3 nanoparticles effect on the microstructure and mechanical properties of the weld bead joining AISI 1025 steel plates | |
RU2257988C2 (ru) | Порошковая проволока для наплавки деталей металлургического оборудования | |
RU172042U1 (ru) | Порошковая проволока для наплавки | |
JPH03294096A (ja) | エレクトロガスアーク溶接用複合ワイヤ | |
JPS59116347A (ja) | 高強度および高靭性を有する耐摩耗性Cu合金 | |
JP2781470B2 (ja) | 耐火鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
RU60888U1 (ru) | Порошковая проволока | |
JPH0520199B2 (ru) | ||
RU2726230C1 (ru) | Порошковая проволока | |
JPH0195896A (ja) | 溶接肉盛用複合溶接材 |