SU1722643A1

SU1722643A1 - Method of making working surface of drawing machine pulling drum

Info

Publication number: SU1722643A1
Application number: SU894680334A
Authority: SU
Inventors: Владимир Никитович Анциферов; Сергей Сергеевич Агеев; Александр Юрьевич Радостев; Борис Васильевич Митрофанов; Михаил Гиршевич Озерский; Александр Яковлевич Аврутин
Original assignee: Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1989-04-18
Publication date: 1992-03-30

Abstract

Изобретение относитс к области обработки металлов давлением и касаетс т гового барабана волочильной машины, а именно технологии упрочнени рабочей поверхности барабана методом плазменного напылени , в частности нанесени внешнего износостойкого покрыти на т говый ба- рабан волочильной машины. Способ получени рабочей поверхности т гового барабана волочильной машины дл намотки , преимущественно медной проволоки, заключаетс в том, что покрытие нанос т путем плазменного напылени композиционных гранул на основе карбонитрида титана , плакированных оболочкой из никел при следующем соотношении компонентов в грануле, мас.%: карбонитрид титана 30-40. никель 50-60, молибден 8-12. 1 табл.The invention relates to the field of metal forming and relates to the traction drum of a drawing machine, namely the technology of strengthening the working surface of the drum by plasma spraying, in particular applying an external wear-resistant coating to the traction drum of the dragging machine. The method of obtaining the working surface of a drum of a drawing machine for winding, preferably copper wire, is that the coating is applied by plasma spraying of composite titanium carbonitride-based granules clad with a nickel sheath in the following ratio of components in the granule, wt%: carbonitride titanium 30-40. Nickel 50-60, molybdenum 8-12. 1 tab.

Description

ЈJ

Изобретение относитс к изготовлению т гового инструмента волочильных машин при производстве проволоки, в частности к изготовлению т говых роликов дл производства медной проволоки.The invention relates to the manufacture of dragging tools for wire drawing machines in wire production, in particular to the manufacture of pull rollers for the production of copper wire.

Известен способ упрочнени рабочей поверхности волочильного барабана, заключающийс в нанесении трехслойного покрыти . На рабочую поверхность барабана нанос т три сло покрыти - внутренний, средний и наружный, причем внутренний и наружный слои выполнены из в зкого и лег- коплавкового материала, а средний слой - из того же материала с добавками карбидов тугоплавких металлов. На наружную поверхность стального цилиндрического корпуса методом плазменного напылени нанос т первый слой толщиной 0,2-0,4 мм, состо щий из сплава СНГН-55 и служащий дл повышени адгезионных свойств трехслойного покрыти с основой. Средний слой (рабочий ) толщиной 0,7-1,0 мм состоит из сплава ВСНГН-35 и служит дл повышени износостойкости ролика. Внешний слой (пропайный) толщиной 0,3-0,6 мм состоит из сплава СНГН-55 и предназначен дл повышени прочностных свойств покрыти . Таким образом, обща толщина покрыти составл ет 1,2-1,7 мм. Учитыва , что СНГН- 55 и ВСНГН-35 относ тс к разр ду самофлюсующихс сплавов, а второй отличаетс от первого наличием WC, становитс нецелесообразным нанесение трехслойного покрыти . Покрытие из ВСНГН-35 может быть подвергнуто оплавлению с образованием плотной структуры и прочностью сцеплени с основой до 20 кг/мм2. Таким образом, отпадает необходимость нанесени внутреннего и наружного слоев. При упрочнении рабочей поверхности т гового барабанаThere is a method of hardening the working surface of a drawing drum, which consists in applying a three-layer coating. Three layers of coating are applied to the working surface of the drum — inner, middle and outer; the inner and outer layers are made of viscous and low-melting material, and the middle layer is made of the same material with additives of refractory metal carbides. A first layer 0.2-0.4 mm thick, consisting of SNGN-55 alloy and used to increase the adhesive properties of a three-layer coating with a base, is applied to the outer surface of the steel cylindrical body by plasma spraying. The middle layer (working) with a thickness of 0.7-1.0 mm consists of VSNG-35 alloy and serves to increase the wear resistance of the roller. The outer layer (propayny) with a thickness of 0.3-0.6 mm consists of SNGN-55 alloy and is intended to increase the strength properties of the coating. Thus, the total coating thickness is 1.2-1.7 mm. Considering that SNGN-55 and VSNGN-35 belong to the discharge of self-fluxing alloys, and the second one differs from the first one in the presence of WC, it becomes impractical to apply a three-layer coating. The VSNG-35 coating can be melted to form a dense structure and adhesion to the substrate up to 20 kg / mm2. Thus, there is no need to apply the inner and outer layers. When hardening the working surface of the traction drum

VJVj

ЮYU

сьis smiling

N CJN cj

происходило усложнение технологического процесса. Кроме того, не сно, каким образом средний слой, содержащий карбиды, может оказывать вли ние на износостойкость наружного сло , когда известно, что в контакт с прот гиваемой проволокой вступает именно наружный слой упрочн ющего покрыти . Недостатками данного способа вл ютс сложность технологического процесса упрочнени т гового инструмента, неудовлетворительна износостойкость рабочего сло . Кроме того, при оплавлении покрытий на роликах диаметром свыше ТОО мм наблюдаетс высокий уровень деформации , не позвол ющий считать ролик годным .there was a complication of the process. In addition, it is not clear how the middle layer containing carbides can affect the wear resistance of the outer layer when it is known that the outer layer of the reinforcing coating comes into contact with the drawn wire. The disadvantages of this method are the complexity of the hardening process of the hinge tool, and the wear resistance of the working layer is unsatisfactory. In addition, when the coatings melt on rollers with a diameter above the TOO mm, a high level of deformation is observed, which does not allow the roller to be considered suitable.

Наиболее близким к изобретению вл етс способ упрочнени волочильного барабана , заключающийс в нанесении на рабочую поверхность трехслойного покрыти газотермическим методом. На рабочую поверхность волочильного барабана, выполненного из стали 45, 40Х или 40ХН, имеющей размеры по диаметру рабочей поверхности, заниженные на 2-4 мм, напылением нанос т слой интерметаллида AI.-NI с содержанием AI 4,5% и толщиной 0,1-0,3 мм. На подслой тем же способом нанос т средний слой, состо щий из AI-NI в количестве 80-98,5% с добавками оксидов алюмини , титана, циркони (AlaOa, ТЮ2, ZrCte) с содержанием последних от 20 до 1,5%. Толщина сло 0,5-1,0 мм. Затем нанос т наруж- ный слой, состо щий из низкотемпературных припоев олов нно-свинцовистых, медных или серебр ных.Closest to the invention is a method for strengthening a drawing drum, consisting in applying a three-layer coating to the working surface by a gas-thermal method. A working surface of a drawing drum made of steel 45, 40X or 40XH, measuring the diameter of the working surface, underestimated by 2-4 mm, sputtering an AI.-NI intermetallic layer with an AI content of 4.5% and a thickness of 0.1 -0.3 mm. A middle layer consisting of AI-NI in the amount of 80-98.5% with additions of aluminum, titanium, zirconium oxides (AlaOa, TiO2, ZrCte) with the content of the latter from 20 to 1.5% is applied on the sublayer in the same way. Thickness of a layer is 0,5-1,0 mm. Then, an outer layer consisting of low-temperature tin-lead, copper or silver solders is applied.

Недостатками такого способа вл етс высока трудоемкость и мала износостойкость рабочей поверхности т гового устройства , особенно при использовании его на машинах среднего и грубого волочени .The disadvantages of this method are the high labor intensity and low wear resistance of the working surface of the traction device, especially when it is used on machines of medium and coarse drawing.

Целью изобретени вл етс повышение срока службы т гового барабана.The aim of the invention is to increase the service life of the drum.

Поставленна цель достигаетс тем, что на рабочую поверхность т гового барабана методом плазменного напылени нанос т .композиционное покрытие в виде гранул на основе карбонитрида титана, плакированного оболочкой из-Никел при следующем соотношении компонентов в грануле, мас.%:This goal is achieved by applying a composite coating in the form of granules based on titanium carbonitride clad with a Nickel-clad shell in the following ratio of components in the pellet, wt.%:

Карбонитрид титана30-40Titanium carbonitride30-40

Никель50-60Nickel50-60

Молибден8-12Molybdenum8-12

. Известен способ упрочнени т гового барабана.однослойным покрытием рабочей поверхности, однако интенсивный износ покрытий на основе WC, Сг20з, и т .д. объ сн етс , в первую очередь, низкой ко- гезионной прочностью оксидных покрытий,. The known method of hardening the traction drum with a single-layer coating of the working surface, however, intensive wear of coatings on the basis of WC, Cr203, etc. is explained, first of all, by the low cohesive strength of oxide coatings,

а в случае использовани карбидных систем - присутствием эффекта медного разбухани , в основе которого лежит взаимодействие карбидов с медью, что приводит кand in the case of carbide systems, the presence of a copper swelling effect, which is based on the interaction of carbides with copper, which leads to

разрушению покрытий. Существенным отличительным признаком вл етс то, что на рабочую поверхность т гового барабана нанос т однослойное композиционное покрытие . Установлено, что материал на основеdestruction of coatings. A significant distinguishing feature is that a single-layer composite coating is applied to the working surface of the traction drum. Found that the material is based on

0 карбонитрида титана с никельмолибдено- вой св зкой противостоит износу при волочении медной проволоки значительно лучше, чем твердые сплавы на основе карбида вольфрама. Взаимодействие карбо5 нитрида титана с молибденом и никелем сопровождаетс образованием прочной металлической матрицы твердого раствора никел -молибдена , с которой прочно св заны частицы карбонитрида титана. Кроме того,Titanium carbonitride with nickel-molybdenum bonding resists wear when drawing copper wire much better than hard alloys based on tungsten carbide. The interaction of titanium carbo5 nitride with molybdenum and nickel is accompanied by the formation of a solid metal matrix of nickel-molybdenum solid solution, with which titanium carbonitride particles are strongly bound. Besides,

0 покрытие карбонитрид титана-никель-молибден не подвержено медному разбуханию .0 coating titanium carbonitride-nickel-molybdenum is not subject to copper swelling.

Известен твердый сплав, который отличаетс высокой износостойкостью, Твердо5 стью (НРА 90-92) и прочностью при изгибе .(1150-1560 МПа). Изготовление т говых барабанов волочильных машин грубого и среднего волочени имеют диаметр 100 - 350 мм, а допустимый износ составл ет 0,30 0,4, предусмотрена одноразова перешлифовка и затем ролик бракуетс . Экономически целесообразно использовать стальные т говые барабаны с упрочненной поверхностью, причем наиболееA hard alloy is known which is characterized by high wear resistance, Hardness (HPA 90-92) and flexural strength (1150-1560 MPa). The fabrication of coarse drums of coarse and medium drag machines has a diameter of 100-350 mm, and the allowable wear is 0.30 0.4, a one-time regrinding is provided, and then the roller is rejected. It is economically feasible to use steel traction drums with a hardened surface, the most

5 эффективно нанесение износостойких покрытий методом плазменного напылени .5 effectively applying wear resistant coatings by plasma spraying.

В услови х контакта с медью с наилучшей стороны зарекомендовало покрытие TiCN-NHMo, причем процентное соотноше0 ние никел выбиралось исход из следующих соображений. Никель должен защищать карбонитрид титана от окислени при плазменном нанесении покрытий, кроме того, никель, дисперсно упрочненныйUnder the conditions of contact with copper, TiCN-NHMo coating was recommended from the best side, and the percentage ratio of nickel was chosen on the basis of the following considerations. Nickel must protect titanium carbonitride from oxidation during plasma coating; in addition, nickel is dispersion strengthened.

5 TiCN, преп тствует схватыванию меди с материалом рабочей поверхности барабана в процессе работы, тем самым тормозитс износ , в основе механизма которого и лежит медное разбухание. Исход из этого, ниж0 нее предельное содержание никел определено 50 мас.%. В реальных услови х работы износостойкость такого покрыти соответствует ресурсу работы 7500 ч. Дальнейшее содержание никел сопровождаетс умень5 шением ресурса работы. Увеличение содержани молибдена способствует повышению доли молибдена в покрытии, что отрицательно сказываетс на когезионной прочности сло и, как следствие, приводит к снижению ресурса работы.5 TiCN, prevents copper from setting up with the material of the drum working surface during operation, thereby inhibiting wear, the basis of the mechanism of which is copper swelling. From this, the lower nickel limit is determined to be 50% by weight. Under actual operating conditions, the wear resistance of such a coating corresponds to a 7500 hour service life. Further nickel content is accompanied by a decrease in the service life. An increase in the molybdenum content contributes to an increase in the proportion of molybdenum in the coating, which adversely affects the cohesive strength of the layer and, as a result, leads to a decrease in the service life.

Пример. На рабочую поверхность т гового барабана машин грубого волочени , состо щего из стального цилиндрического корпуса, методом плазменного напылени наносили однослойное компози- ционное покрытие предлагаемого состава. Композиционный порошок TlCN-NI-Mo получали методом конгломерировани (гранулы формировались в установке распыли- тельной сушки). В качестве исходных материалов использовали отходы произ- , водства безвольфрамового твердосплавного инструмента типа КНТ. В случае несоответстви процентного содержани компонентов в исходной шихте производи- ли делегирование по никелю и молибдену. После этого формировали гранулы (распылительна сушка, спекание, плакирование гранул никелем). Плакирование композиционных гранул никелем предусмотрено дл защиты TiCN от окислени при плазменном напылении. Фазовый состав напыленных покрытий в основном был идентичен фазовому составу композиционных гранул, стехиометри карбонитрида титана сохран лась. Использование дл напылени шихты твердого сплава без делегировани , конгломерации и последующего плакировани не дало желаемых результатов , Даже в случае использовани шихты твердого сплава, наиболее близкого по соотношению компонентов состава, были получены отрицательные результаты. Дл доказательства достижени поставленной цели были нанесены покрыти различных составов, включающие предельные и запре- дельные значени каждого компонента, вход щего в состав композиционного покрыти .Example. A single-layer composite coating of the proposed composition was applied by plasma spraying onto the working surface of the draft drum of coarse-drawn machines consisting of a steel cylindrical body. TlCN-NI-Mo composite powder was obtained by conglomeration (the granules were formed in a spray dryer). Waste from the production of tungsten-free carbide tools such as CST was used as starting materials. In case of inconsistency, the percentage of components in the initial charge was delegated for nickel and molybdenum. After that, granules were formed (spray drying, sintering, cladding of granules with nickel). Nickel cladding of composite granules is provided to protect TiCN from oxidation during plasma spraying. The phase composition of the sprayed coatings was basically identical to the phase composition of composite granules, the stoichiometry of the titanium carbonitride remained. The use of a hard alloy for spraying the mixture without delegating, conglomeration, and subsequent plating did not give the desired results. Even if the mixture of the hard alloy most closely related to the composition of the composition was used, negative results were obtained. To prove the achievement of this goal, coatings of various compositions were applied, including the limiting and limiting values of each component included in the composition of the composite coating.

Составы покрытий и их сравнительные испытани на износостойкость приведены в таблице.The compositions of the coatings and their comparative tests for wear resistance are shown in the table.

Напыление производилось на установке УПУ-ЗД с использованием плазмотрона ЭДП-167БМ.Spraying was carried out on the unit UPU-ZD using the plasma torch EDP-167BM.

Режим напылени : Напр жение, В120Spray Mode: Voltage, V120

Ток. А 350Current. A 350

Дистанци напылени , мм120 Расход плазмооб- разующего газа, г/с 1 Расход транспортирующего газа, г/с 0.1 Плазмообразующий газAr+N2Spraying distance, mm120 Plasma-forming gas consumption, g / s 1 Consumption of transporting gas, g / s 0.1 Plasma-forming gas Ar + N2

Как видно из таблицы, предлагаемый способ упрочнени рабочей поверхности т гового барабана волочильной машины с однослойным композиционным покрытием позвол ет повысить износостойкость, а следовательно , и ресурс его работы. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и Способ получени рабочей поверхности т гового барабана волочильной машины дл намотки преимущественно медной проволоки , включающий нанесение на наружную поверхность барабана износостойкого покрыти , отличающийс тем, что, с целью повышени срока службы т гового барабана, покрытие нанос т путем плазменного напылени композиционных гра-; нул на основе карбонитрида титана, плакированных оболочкой из никел при следующем отношении компонентов в грануле , мае.%:As can be seen from the table, the proposed method for hardening the working surface of the traction drum of a drawing machine with a single-layer composite coating makes it possible to increase the wear resistance and, consequently, its service life. Fo rmu l and z o n e n A method for obtaining the working surface of a traction drum of a drawing machine for winding predominantly copper wire, including applying a wear-resistant coating on the outer surface of the drum, characterized in that traction drum services, the coating is applied by plasma spraying of composite grains; Zero based on titanium carbonitride, clad with a shell of nickel with the following ratio of components in the granule, may.%:

Карбонитрид титана30-40Titanium carbonitride30-40

Никель50-60Nickel50-60

Молибден8-12Molybdenum8-12

Claims

Claim

A method of obtaining a working surface of a traction drum of a drawing machine for winding predominantly copper wire, comprising applying a wear-resistant coating to the outer surface of the drum, characterized in that, in order to increase the life of the traction drum, the coating is applied by plasma spraying of composite granules based on titanium carbonitride coated with a sheath from nickel in the following ratio of components in the granule, wt.%:

Titanium Carbonitride 30-40

Nickel 50-60

Molybdenum 8-12

Coating composition Wear coating g TiCN Ni Mo 35 55 .10 0.012 thirty 60 10 0.017 40 fifty 10 0,020 35 57 8 0,020 33 55 12 0,025 25 60 fifteen 0,031 45 45 10 0,028 fifty 45 5 0,060 20 65 fifteen 0,033 Prototype 0,028 41 49 10 0,030