SU1636151A1

SU1636151A1 - Method of centrifugal building-up

Info

Publication number: SU1636151A1
Application number: SU894640618A
Authority: SU
Inventors: Константин Андреевич Ющенко; Петр Васильевич Гладкий; Александр Иванович Сом; Олег Викторович Гречаный; Евгений Федорович Переплетчиков
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1989-01-25
Filing date: 1989-01-25
Publication date: 1991-03-23

Abstract

Изобретение относитс к сварочному производству и может быть использовано дл нанесени защитных покрытий на поверхности деталей, работающих в услови х абразивного изнашивани и воздействи коррозионной среды, например гильз экструдеров дл переработки полимеров , втулок буровых насосов, труб дл транспортировки агрессивных и абразивных материалов, а также других деталей, имеющих форму тел вращени . Цель изобретени - повышение качества и производительности наплавки. В процессе центробежной наплавки расплавление присадочного материала осуществл ют сжатой дугой с расходом плазмообразующего газа, определ емым из эмпирической формулы Qn К di где К 0,3...0,36 л/мин мм2 - коэффициент, характеризующий удельный расход газа через con ю; dc - диаметр сопла плазмотрона, мм, при этом процесс наплавки начинают при расходе плазма- образующего газа 0,5 Qn с последующим увеличением его до номинального значени после образовани жидкой кольцевой ванны . Наплавленный слой имеет равномерную по всей длине детали толщину, дол основного металла в нем не превышает 4%. 1 ил. ЁThe invention relates to welding production and can be used to apply protective coatings on the surfaces of parts operating under abrasive conditions and corrosive environments, such as extruder shells for processing polymers, drill pump sleeves, pipes for transporting aggressive and abrasive materials, as well as other parts having the form of bodies of rotation. The purpose of the invention is to improve the quality and performance of the cladding. In the process of centrifugal surfacing, the melting of the filler material is carried out by a compressed arc with a plasma gas flow rate determined from the empirical formula Qn К di where К 0.3 ... 0.36 l / min mm2 is the coefficient characterizing the specific gas flow through con ω; dc is the diameter of the plasma torch nozzle, mm, and the surfacing process begins at a flow rate of the plasma-forming gas of 0.5 Qn, followed by its increase to the nominal value after the formation of a liquid annular bath. The deposited layer has a uniform thickness along the entire length of the part, the proportion of the base metal in it does not exceed 4%. 1 il. Yo

Description

Изобретение относитс к сварочному производству и может быть использовано дл нанесени защитных покрытий на поверхности деталей, работающих в услови х абразивного изнашивани и воздействи коррозионной среды, например гильз экструдеров дл переработки полимерных материалов , втулок буровых насосов, труб дл транспортировки агрессивных и абразивных материалов, а также других деталей, имеющих форму тел вращени .The invention relates to the welding industry and can be used to apply protective coatings on the surfaces of parts operating under abrasive wear and corrosive environments, such as extruder shells for the processing of polymeric materials, drill pump sleeves, pipes for transporting aggressive and abrasive materials, as well as other parts having the form of bodies of rotation.

Целью изобретени вл етс повышение качества и производительности наплавки за счет выбора источника и режимов его работы, обеспечивающих более эффективное плавление присадки.The aim of the invention is to improve the quality and productivity of the cladding by selecting the source and modes of its operation, providing a more efficient melting of the additive.

На чертеже изображена схема дл осуществлени способа.The drawing shows a diagram for implementing the method.

Во вращающуюс втулку 1 с равномерно распределенным слоем порошка 2 вводитс на штанге плазмотрон 3, устанавливаетс в крайнее положение, включаетс подача газа с пониженным расходом равным 0,5 Qn (Qn - расход плэзмообразующего газа ) и с помощью осцилл тора поджигаетс дуга пр мого действи , гор ща между наплавл щимс вольфрамовым электродом и изделием. Дуга питаетс от сварочного выпр мител 4In the rotating sleeve 1 with a uniformly distributed layer of powder 2, the plasma torch 3 is inserted on the rod, set to the extreme position, the flow of gas with a reduced flow rate equal to 0.5 Qn is turned on (Qn is the plasma-forming gas flow), and an arc of direct action is ignited using an oscillator between the deposited tungsten electrode and the product. Arc powered by welding rectifier 4

После образовани кольцевой ванны жидкого металла 5 устанавливаетс номинальный расход газа в пределах (0,28...0,36) dc (dc внутренний диаметр сопла плазмотОAfter the formation of an annular bath of liquid metal 5, the nominal gas flow rate is established within (0.28 ... 0.36) dc (dc internal diameter of the plasma nozzle

со оwith about

елate

рона) и включаетс осева подача плазмотрона . Число оборотов детали, ток дуги и скорость осевой подачи плазмотрона выбираетс в зависимости от диаметра и толщины стенки наплавл емой детали, толщины наплавл емого сло и теплофизических свойств присадочного материала.pon) and the axial flow of the plasmatron is switched on. The number of revolutions of the part, the arc current and the speed of the axial feed of the plasma torch are selected depending on the diameter and wall thickness of the weld part, the thickness of the weld layer and the thermophysical properties of the filler material.

Расход плазмообразующего газа Qn вл етс важным параметром плазменной наплавки, от которого завис т тепловые ха- рактеристики дуги, услови формировани наплавл емого валика и глубина проплав- лени основного металла. С увеличением Qn при прочих равных услови х растут концентраци энергии, эффективный КПД и эффективна теплова мощность дуги, а также ее давление на сварочную вану. Последнее обсто тельноство очень важно, поскольку резко повышает проплавл ющую способность дуги в услови х центробежной наплавки. Однако скорость истечени плазмы и, следовательно, давление дуги определ ют не только расходом газа Qn, но и диаметром сопла плазмотрона dc. Поэтому эти параметры должны находитьс в опре- деленном соотношении, Экспериментально установлено, что наилучшие результаты при центробежной плазменной наплавке получаютс при условии, что Qn (0,28...0,36) dc2. В этом случае обеспечиваютс надежное сплавление наплавленного сло сосновным металлом, высокое качество и производительность наплавки.The plasma gas flow rate Qn is an important parameter of plasma surfacing, on which the thermal characteristics of the arc depend, the conditions of formation of the weld bead, and the depth of penetration of the base metal. With increasing Qn, all other things being equal, the concentration of energy, effective efficiency and effective thermal power of the arc, as well as its pressure on the welding bath, increase. The latter is very important because it sharply increases the melting capacity of the arc under conditions of centrifugal cladding. However, the plasma outflow rate and, therefore, the arc pressure is determined not only by the gas flow rate Qn, but also by the diameter of the plasma torch nozzle dc. Therefore, these parameters should be in a certain ratio. It has been established experimentally that the best results for centrifugal plasma surfacing are obtained under the condition that Qn (0.28 ... 0.36) dc2. In this case, reliable fusion of the deposited layer with a metal is ensured, high quality and productivity of surfacing.

гуgu

При Qn 0,28 dc динамический напор в дуге недастаточен дл преодолени грави- тационных сил, действующих на слой наплавл емого металла, что приводит к снижению проплавл ющей способности дуги и, как следствие, к возникновению несплавлений .At Qn 0.28 dc, the dynamic head in the arc is insufficient to overcome the gravitational forces acting on the layer of the deposited metal, which leads to a decrease in the arc melting capacity and, as a result, to the occurrence of non-fusions.

Избежать указанного деффекта нельз за счет увеличени тока дуги, так как при этом увеличиваютс размеры зоны нагрева и плазмообразующий газ, который при центробежной наплавке одновре- менно вл етс и защитным, не может защитить основной металл от окислени , вследствие чего ухудшаетс смачивание его присадочным металлом. Особенно сильно это про вл етс при наплавке материалов, не обладающих флюсующими свойствами.It is impossible to avoid this defect by increasing the arc current, since this increases the size of the heating zone and the plasma-forming gas, which, while being centrifugally deposited, is simultaneously protective, cannot protect the base metal from oxidation, as a result of which its wetting by the filler metal is impaired. This is especially pronounced when surfacing materials that do not have fluxing properties.

При Qn 0,36 dc ввиду чрезмерного силового давлени дуги нарушаютс услови формировани наплавл емого сло , что приводит к по влению на его поверхности неровностей в виде бугров и впадин и нежелательному увеличению проплавлени основного металла.At Qn 0.36 dc, due to excessive arc force pressure, the conditions of formation of the deposited layer are violated, which leads to the appearance of bumps and hollows on its surface and an undesirable increase in the penetration of the base metal.

Чрезмерное силовое воздействие дуги на слой жидкого металла нельз компенсировать увеличением скорости вращени детали , так как при этом начинает интенсивно развиватьс структурна неоднородность в наплавленном металле ввиду ликвации- структурных составл ющих по плотности.The excessive force of the arc on the liquid metal layer cannot be compensated for by an increase in the rotational speed of the part, since this causes intensive development of structural heterogeneity in the weld metal due to segregation of the structural components in density.

В момент зажигани дуги при номинальном расходе плазмообразующего газа на начальном участке наплавл емого сло могут возникать дефекты формировани , св занные с выдуванием порошка из- под дуги. Избежать их можно уменьшением расхода газа. Как показали эксперименты, дефекты отсутствуют, если расход плазмообразующего газа равен 0,5 Qn, т.е. находитьс в пределах (0,14...0,18) dc .At the time of ignition of the arc at a nominal flow rate of the plasma gas in the initial part of the deposited layer, formation defects can occur, which are associated with blowing the powder out from under the arc. You can avoid them by reducing gas consumption. Experiments have shown that there are no defects if the plasma-forming gas flow rate is 0.5 Qn, i.e. be within (0.14 ... 0.18) dc.

При уменьшении расхода газа ниже чем 0.14 dc стабильность дуги становитс недостаточной дл условий центробежной наплавки, что приводит к нарушению процесса .With a decrease in gas consumption lower than 0.14 dc, arc stability becomes insufficient for centrifugal cladding conditions, which leads to disruption of the process.

В таблице в качестве примера приведены несколько режимов наплавки втулок с внутренним диаметром 90 мм и наружным 120 мм, отличающихс расходом плазмообразующего газа. Остальные параметры режима поддерживались посто нными: ток дуги 450 А, скорость осевой подачи плазмотрона 2,5 м/ч, скорость вращени детали 800 об/мин, диаметр сопла плазмотрона 5 мм. В качестве присадочного материала используют порошок марки ПГ - СР4 фракции 80 - 250 мкм, плазмообразующим газом служит аргон, толщина наплавл емого сло 2 мм.The table shows, as an example, several modes of cladding of bushings with an inner diameter of 90 mm and an outer diameter of 120 mm, which differ in the flow rate of the plasma gas. The remaining parameters of the mode were kept constant: arc current 450 A, axial flow rate of the plasma torch 2.5 m / h, part rotation speed 800 rpm, plasma torch nozzle diameter 5 mm. As a filler material, a powder of grade PG - CP4 of a fraction of 80–250 µm is used, argon is used as a plasma-forming gas; the thickness of the deposited layer is 2 mm.

Как видно из таблицы, отсутствие дефектов в наплавленном слое и гарантированное сплавление с основным металлом обеспечиваютс только при условии, что расход плазмообразующего газа как в начальный , так и в основной период наплавки находитс в диапазоне рекомендуемых значений . Наплавленный слой имеет равномерную по всей длине детали толщину, а дол основного металла в нем не превышает 4%. Производительность наплавки возросла в 1,5 раза.As can be seen from the table, the absence of defects in the deposited layer and guaranteed fusion with the base metal are provided only under the condition that the plasma-forming gas consumption, both in the initial and in the main deposition period, is in the range of recommended values. The deposited layer has a uniform thickness along the entire length of the part, and the proportion of the base metal in it does not exceed 4%. The performance of surfacing increased by 1.5 times.

Claims

Claims The method of centrifugal surfacing of internal cylindrical surfaces of parts, including loading powdered filler material into the weld cavity, rotating the part when the axis is horizontal and melting the filler material by a heat source moving along the axis of the part, so as to improve the quality and performance surfacing, melting of the filler material is carried out by a compressed arc with the flow rate Qn of the plasma-forming gas, determined according to expression expression

Qn - K dc2

l

where K - 0.28 ... 0.36 l / min mm is the coefficient characterizing the specific gas flow rate through the nozzle;

dc - internal diameter of the nozzle of the plasma torch, mm,

at the same time, the surfacing process starts at a plasma-forming gas flow rate of 0.5 Qn, followed by its increase to the nominal value after the formation of a liquid ring bath.