UA127232C2 - Спосіб електродугового високошвидкісного наплавлення високовуглецевих сталей - Google Patents

Abstract

Винахід належить до електродугового наплавлення. Високошвидкісне електродугове наплавлення сталей здійснюють на низькому наплавному струмі, величину якого встановлюють залежно від швидкості наплавлення і діаметра електрода відповідно до виразу: I=(2,2-2,4)·103VHdE, A, де І - наплавний струм, А, VН - швидкість наплавлення, м/г, dE - діаметр електрода, м. Винахід дозволяє забезпечити якісне формування наплавленого металу, тріщиностійкість, корозійну стійкість і зносостійкість його.

Description

Винахід належить до електродугового наплавлення. Високошвидкісне електродугове наплавлення сталей здійснюють на низькому наплавному струмі, величину якого встановлюють залежно від швидкості наплавлення і діаметра електрода відповідно до виразу: /-(2,2- 2,4)-103 Мав, А, де / - наплавний струм, А, Ме - швидкість наплавлення, м/г, Оє - діаметр електрода, м.

Винахід дозволяє забезпечити якісне формування наплавленого металу, тріщиностійкість, корозійну стійкість і зносостійкість його.

Винахід належить до галузі електродугове наплавлення і може бути використаний при зміцненні та відновленні деталей прокатного обладнання в чорній металургії і важкому машинобудуванні.

Деталі прокатного обладнання, що експлуатуються при високих температурах, які змінюються, значних тисках, агресивних середовищах виготовляються із високовуглецевих сталей, схильних до утворення кристалізаційних і холодних тріщин. Виникнення тріщин призводить до відшарування, зниження тріщиностійкості, корозійної стійкості та зносостійкості наплавленого металу.

Більшість існуючих способів запобігання виникнення кристалізаційних і холодних тріщин при електродуговому наплавленні високовуглецевих сталей заснована на підвищенні погонної енергії і не забезпечує відсутності тріщин, одночасного підвищення корозійної стійкості та зносостійкості наплавлених деталей.

Відомий спосіб електродугового наплавлення високовуглецевих сталей ||, при якому для запобігання виникнення кристалізаційних і холодних тріщин наплавлення здійснюють на підвищеній погонній енергії.

Однак при цьому не забезпечується відсутність кристалізаційних і холодних тріщин тому, що швидкість кристалізації знижується, внаслідок чого зростає розмір зерен і знижується тріщиностійкість наплавленого металу.

Відомий, взятий за найближчий аналог спосіб електродугового наплавлення високовуглецевих сталей |З, при якому для запобігання виникнення кристалізаційних і холодних тріщин виконують попередній і супутній підігрів і термічну обробку після наплавлення.

Однак при цьому важко забезпечити відсутність кристалізаційних і холодних тріщин при наплавленні високовуглецевих сталей і підвищення тріщиностійкості, корозійної стійкості та зносостійкості наплавлених деталей.

В основу винаходу поставлено задачу - розробити спосіб електродугового високошвидкісного наплавлення високовуглецевих сталей, у якому використання нових умов здійснення дій дозволить забезпечити відсутність виникнення кристалізаційних і холодних тріщин, підвищення, тріщиностійкості, корозійної стійкості та зносостійкості наплавлених деталей.

Зо Для вирішення поставленої задачі при електродуговому високошвидкісному наплавленні високовуглецевих сталей з попереднім і супутнім підігріванням і термічною обробкою після наплавлення, відповідно винаходу, наплавлення здійснюють на низькому наплавному струмі, величину якого встановлюють в залежності від швидкості наплавлення і діаметра електрода відповідно до виразу:

І-(2,2-2,4)-103Унає, А, де І - наплавний струм, А;

Мн - швидкість наплавлення, м/г; де - діаметр електрода, м.

Зниження струму і кількості тепловкладень в зварювальну ванну в пропонованому співвідношенні зі швидкістю наплавлення і діаметра електрода, забезпечує зменшення зварювальних напруг, підвищення тріщиностійкості, корозійної стійкості і зносостійкості наплавлених деталей. При зменшенні струму в квадратичній залежності знижується тиск дуги, глибина проплавлення і доля частки основного металу в наплавленому. Зі зменшенням діаметра електрода в квадратичній залежності змінюється тиск дуги. Це основна перевага наплавлення над зварюванням, що забезпечує тріщиностійкість наплавленого металу.

Одночасно зменшується тепловкладення в зону термічного впливу, де утворюються холодні тріщини, які приводять до відшаровування наплавленого металу. Для утворення надійного з'єднання наплавленого і основного металу достатньо 1-1,5 мм проплавлення основного металу. Збільшення глибини проплавлення і долі частки основного металу приводить до росту кількості вуглецю в наплавленому металі, збільшення тепловкладень і зварювальних напруг, що знижує тріщиностійкість, корозійну стійкість та зносостійкість наплавлених деталей.

Високошвидкісне наплавлення забезпечує зростання швидкості кристалізації та здрібнення мікроструктури, зменшення міжатомної відстані та значне підвищення тріщиностійкості, корозійної стійкості та зносостійкості наплавлених деталей. Зниження наплавного струму в пропонованому співвідношенні від швидкості наплавлення і діаметра електрода забезпечує зменшення тепловкладення, зварювальних напруг, підвищення тріщиностійкості, корозійної стійкості та зносостійкості наплавлених високовуглецевих деталей.

Всі існуючи способи електродугового наплавлення високовуглецевих сталей засновані на підвищенні наплавного струму.

Пропонований винахід заснований на ефективному способі одночасного зниження зварювальних напруг і здрібнювання мікроструктури, за рахунок зниження наплавного струму, підвищення швидкості зварювання і кристалізації.

Отже, даний спосіб виявляє свої особливості - одночасне зниження зварювальних напруг і здрібнювання мікроструктури тільки за певних умов, коли наплавлення здійснюють на низькому наплавному струмі, величину якого встановлюють в залежності від швидкості наплавлення і діаметра електрода відповідно до виразу:

І-(2,2-2,4)-103Мнає, А, де І - наплавний струм, А;

Мн - швидкість наплавлення, м/г; де - діаметр електрода, м.

Виходить, ці умови є суттєвими, а наплавлення на низькому наплавному струмі в заявленій закономірності, забезпечує виникнення нового ефекту зменшення зварювальних напруг, здрібнювання мікроструктури, підвищення тріщиностійкості, корозійної стійкості і зносостійкості високовуглецевих наплавлених деталей.

При наплавленні на низькому наплавному струмі, менше 1-2,2:103Унає, А, знижується електричний опір, зростає величина струму, який тече через бокові кромки ванни і спрямовані вниз електромагнітні сили, під дією яких рідкий метал стікає з кромок, що приводить до виникненню підрізів шва. Підрізи є концентраторами напруги, тому призводять до виникнення тріщин при наплавленні високовуглецевих сталей.

При наплавленні на низькому наплавному струмі, більше 1-2,4-103Унає, А, підвищуються тепловкладення і зварювальні напруги, зменшується швидкість нагріву, охолодження і кристалізації рідкого металу, зростає розмір зерна і міжатомна відстань. Тому знижуються міжатомний тиск, тріщиностійкість, корозійна стійкість і зносостійкість наплавлених високовуглецевих деталей.

Спосіб електродугового наплавлення високовуглецевих сталей здійснюється в такий спосіб.

Високовуглецева деталь закріплюється на установці. Величину наплавного струму встановлюють у залежності від швидкості наплавлення і діаметра електрода відповідно до виразу:

Зо І-(2,2-2,4)-103Мнає, А, де І - наплавний струм, А;

Мн - швидкість наплавлення, м/г; де - діаметр електрода, м.

Приклад

Здійснювалося автоматичне електродугове наплавлення бандажованих опорних валків із сталі 90ХФ діаметром 2,1 м і довжиною бочки З м. Наплавлення відбувалося порошковим дротом ПП-Нп-25Х5ФМС, діаметром 3-10 м під флюсом АН-26 П. Як джерело живлення використовували випрямляч ВДУ 1204. Автоматичне наплавлення здійснювалося на режимі: швидкість наплавлення 75 м/г, напруга на дузі 27-298. Результати проведених досліджень впливу величини наплавного струму на якість формування зварних швів, тріщиностійкість і зносостійкість наплавлених деталей представлено в таблиці.

Таблиця веж ее ин . Довжина тріщин, Знос валка,

Спосіб прокатаного

ММ ММ металу, тис. тонн

Пропонований.д////77777711111Ї111111111111111Ї111111111111111111

Наплавнийструм.о////////771СЇ7111111111111111Ї111111111111

У результаті проведених досліджень встановлено, що електродугове високошвидкісне наплавлення високовуглецевих сталей на низькому наплавному струмі, величину якого встановлюють у залежності від швидкості наплавлення і діаметра електрода відповідно до виразу:

І-(2,2-2,4).103УнаєА,

є оптимальним. Використання пропонованого способу, в порівнянні з існуючими, забезпечує за рахунок високошвидкісного наплавлення на низькому наплавному струмі наступні переваги: - зменшення величини наплавного струму, тепловкладення, зварювальних напруг, зростання швидкості кристалізації рідкого металу зварювальної ванни і здрібнювання мікроструктури; - зменшення тепловкладення в зону термічного впливу, попередження утворення холодних тріщин і відшарування наплавленого металу; - поліпшення формування валиків, відсутність підрізів, які є концентратором напруг і приводять до утворення тріщин; - зниження тиску дуги, зменшення частки участі основного металу в наплавленому, підвищення стійкості до утворення кристалізаційних і холодних тріщин; - підвищення ударної в'язкості, тріщиностійкості, корозійної стійкості і зносостійкості наплавлених деталей із високовуглецевих сталей; - зменшення зварювальних напруг, здрібнення мікроструктури, відсутність поломок бандажів при наплавленні бандажованих опорних валків.

Упровадження пропонованого способу електродугового наплавлення, при відновленні і зміцненні високовуглецевих деталей прокатних станів, дозволяє забезпечити якісне формування наплавленого металу, тріщиностійкість, корозійну стійкість і зносостійкість.

Джерела інформації: 1. Прохоров Н.Н. Физическиеє процессьі в металле при сварке / Н.Н.Прохоров. -Т.П. -М:

Металлургия, 1976. - 600 с. 2. Технология, материаль), оборудование / И.А. Рябцев, И.А. Кондратьев, Е.Ф.

Переплетчиков, Ю.М. Кусков. - Киев, ИЗС им. Е.О. Патона НАНУ, 2015. - 402 с.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

   Спосіб електродугового високошвидкісного наплавлення високовуглецевих сталей з попереднім і супутнім підігріваннями і термічною обробкою після наплавлення, який відрізняється тим, що наплавлення здійснюють на низькому наплавному струмі, величину якого встановлюють залежно від швидкості наплавлення і діаметра електрода відповідно до виразу:

   І(2,2-2,4)-103 Минає, А,

   де / - наплавний струм, А,

   Мн - швидкість наплавлення, м/г,

   й - діаметр електрода, м.