close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6829

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6829
(13) C1
(19)
7
(51) B 23K 35/365
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ЭЛЕКТРОДНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВКИ
(21) Номер заявки: a 20001100
(22) 2000.12.11
(46) 2005.03.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение "Научно-исследовательский и
конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий с опытным производством" (BY)
(72) Авторы: Борд Наум Юрьевич; Соколовский Евгений Иванович; Валькович
Игорь Владимирович; Артюхов Вадим
Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение "Научно-исследовательский
и конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий с
опытным производством" (BY)
(57)
Электродное покрытие для износостойкой наплавки, содержащее алюминий, графит,
плавиковый шпат и мрамор, отличающееся тем, что дополнительно содержит окись хрома, феррохромбор и ферромарганец при следующем соотношении компонентов, мас. %:
алюминий
13,0-15,0
графит
4,0-6,0
плавиковый шпат
9,0-11,0
окись хрома
41,0-45,0
феррохромбор
14,0-16,0
ферромарганец
2,0-3,0
мрамор
остальное.
BY 6829 C1
(56)
RU 2028900 C1, 1995.
RU 2100167 C1, 1997.
WO 86/04283 A1.
Изобретение относится к области ручной дуговой сварки и наплавки и касается составов покрытий электродов для износостойкой наплавки деталей, подвергающихся преимущественно абразивному изнашиванию при незначительных ударных нагрузках.
Известно электродное покрытие для износостойкой наплавки [1], содержащее следующие компоненты, мас. %:
плавиковый шпат
3,0-5,0
рутил
6,0-10,0
полевой шпат
5,0-11,0
хром
10,0-20,0
графит
5,5-6,5
феррованадий
18,0-20,0
алюминий
1,0-2,0
BY 6829 C1
карбид титана
18,0-20,0
медь
1,0-2,0
мрамор
остальное.
Недостатком известного покрытия является то, что хром, карбид титана, феррованадий являются дорогими и дефицитными материалами, что резко удорожает известное покрытие.
Другим недостатком известного покрытия является то, что в процессе наплавки образуются не только комплексные титано-ванадиевые карбиды, но и менее твердые монокарбиды титана и ванадия за счет раздельного введения карбида титана и феррованадия в состав покрытия.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении износостойкости
при абразивном изнашивании, в уменьшении стоимости электродного покрытия электрода, в дополнительной защите металла от окисления в зоне наплавки.
Технический результат достигается тем, что электродное покрытие для износостойкой
наплавки, содержащее алюминий, графит, плавиковый шпат и мрамор, дополнительно содержит феррохромбор и ферромарганец при следующем соотношении компонентов, мас. %:
алюминий
13,0-15,0
графит
4,0-6,0
плавиковый шпат
9,0-11,0
окись хрома
41,0-45,0
феррохромбор
14,0-16,0
ферромарганец
2,0-3,0
мрамор
остальное.
Основным легирующим и карбидообразующим элементом в предложенном электродном покрытии является хром, который вводится в виде окиси хрома (III). B процессе наплавки окись хрома (III) взаимодействует с алюминием с образованием хрома по следующей экзотермической реакции:
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3
(1)
Вводимая в покрытие окись хрома (III) в количестве 41,0-45,0 мас. % обеспечивает содержание и наплавочном материале хрома в количестве, оптимальном для образования
карбидов хрома. Содержание окиси хрома (III) ниже 41,0 и выше 45,0 мас. % нарушает
соотношение хром/углерод. Правильное соотношение хром/углерод обеспечивает в наплавленном металле образование карбидов наибольшей твердости. Уменьшение содержания хрома в наплавленном металле приводит к его охрупчиванию из-за повышения количества мартенситной составляющей. Увеличение содержания хрома приводит к повышению ферритной составляющей в структуре наплавленного металла и снижению его
твердости. Износостойкость в обоих случаях снижается.
Алюминий вводят в покрытие в качестве восстановителя хрома из окиси хрома (III).
Количество алюминия определяется его стехиометрическим содержанием в экзотермической реакции (1).
Графит в электродном покрытии содержится в количествах, обеспечивающих оптимальное легирование наплавленного металла углеродом, необходимым как для образования карбидной фазы, так и для формирования структуры матрицы наплавки. При содержании графита в электродном покрытии менее 4 мас. % снижается количество карбидов в
наплавленном металле, происходит нежелательное легирование основы наплавки карбидообразующими элементами, являющимися ферритизаторами, что приводит к снижению
его твердости. Увеличение содержания графита в электродном покрытии более 6 мас. %
приводит к чрезмерному образованию количества карбидов в наплавленном металле, что
меняет механизм изнашивания материала: карбиды начинают выкрашиваться, а не истираться, что приводит к уменьшению износостойкости материала.
Введение ферромарганца в покрытие способствует как раскислению, так и легированию наплавленного металла. Марганец специальных карбидов в наплавленном металле не
образует, он легирует карбиды других элементов. В основном его роль сводится к увели2
BY 6829 C1
чению количества аустенита в наплавленном металле. Содержание ферромарганца в электродном покрытии менее 2,0 мас. % не приводит к легированию наплавленного металла.
Ферромарганец в этом случае выступает только как раскислитель. Введение ферромарганца в электродное покрытие более 3,0 мас. % не приводит к тому, что в наплавленном
металле значительно растут зерна твердого раствора и это снижает пластичность наплавленного металла.
В предложенном покрытии бор вводится в виде комплексной лигатуры феррохромбор
в количестве от 14,0 до 16,0 мас. %. Применение данной лигатуры позволяет не только
отказаться от более дорогих материалов, таких как карбид бора, ферробор, но и дает возможность стабильно получать в наплавленном металле более твердые карбиды за счет легирования их бором с образованием в структуре боридов (карбоборидов), что определяет
высокую износостойкость наплавленного металла. Введение в электродное покрытие
феррохромбора в количестве менее 14,0 мас. % не позволяет обеспечить достаточную
твердость и износостойкость наплавленного материала. Вводить феррохромбор в количестве более 16,0 мас. % в такие наплавочные материалы не следует, т.к. это может привести
к выкрашиванию карбидных боридных составляющих при их истирании.
Во время экзотермической реакции (1) возможность применения шлакообразующих
элементов на основе окислов ограничена, т.к. алюминий интенсивно окисляется, отбирая
кислород у окислов. Поэтому в этих случаях в качестве защиты металла в зоне наплавки
используют материалы на основе фторидов. Образующиеся во время экзотермической реакции (1) оксид алюминия увеличивает шлаковую фазу, что повышает защиту жидкого
металла сварочной ванны от окисления и тем самым приводит к уменьшению образования
пор в наплавленном металле.
Содержание плавикового шпата в покрытии выбрано в пределах, обеспечивающих необходимые сварочно-технологические свойства электродов. Разлагаясь на более активные
фтористые соединения, он позволяет надежно защитить наплавленный материал в процессе наплавки от окисления. Достаточно большое количество плавикового шпата в данном
электродном покрытии объясняется тем, что он является флегматизатором. Введение плавикового шпата снижает тепловыделение и скорость горения в экзотермической реакции
(1). Плавиковый шпат наиболее целесообразно вводить в состав электродного покрытия в
количестве от 9,0 до 11,0 мас. %. Введение менее 9,0 мас. % не оказывает существенного
влияния на снижение тепловыделения и на скорость горения экзотермической реакции.
Содержание плавикового шпата в электродном покрытии более 11,0 мас. % приводит к
тому, что стабильность горения дуги существенно снижается.
Мрамор в электродном покрытии является одним из основных компонентов, обеспечивающих достаточно надежную газовую и шлаковую защиту металла в зоне сварки за
счет термического разложения карбонатов и является шлакообразующим элементом. Содержание мрамора в электродном покрытии дано на уровне, достаточном для защиты плавящегося металла от воздействия воздуха на стадии образования капли.
Было изготовлено 5 вариантов электродного покрытия. Материал стержня электродов сварочная проволока из стали марки Св-08 или Св-08А. На стержень наносили методом
окунания электродное покрытие, содержащее компоненты в следующем соотношении,
мас. %:
алюминий
13,0-15,0
графит
4,0-6,0
плавиковый шпат
9,0-11,0
окись хрома
41,0-45,0
феррохромбор
14,0-16,0
ферромарганец
2,0-3,0
мрамор
остальное.
Примеры конкретного исполнения электродного покрытия представлены в таблице 1.
3
BY 6829 C1
Таблица 1
Состав электродного износостойкого покрытия
Номер и состав электродного покрытия
Компонент
1
2
3
4
5
Окись хром (III)
40,0
41,0
43,0
45,0
44,0
Алюминий
12,0
13,0
14,0
15,0
16,0
Графит
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
Ферромарганец
1,0
2,0
2,0
3,0
4,0
Феррохромбор
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
Плавиковый шпат
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
Мрамор
23,0
17,0
11,0
4,0
Для оценки представленного электродного покрытия проводили наплавку электродом
с данным покрытием на образцы из стали Ст3 (ГОСТ 380-94). Наплавка проводилась постоянным током обратной полярности величиной 200-220 А и при напряжении 25-30 В с
колебательным движением электрода поперек шва для обеспечения постоянной ширины и
высоты наплавленного слоя. В тех же условиях проводили наплавку электрода с электродным покрытием, принятого за прототип.
Износостойкость наплавленного металла определяли на машине Х-4Б. Результаты испытаний выражены в виде коэффициента относительной износостойкости (эталон сталь 45, отож.).
Оценку качества наплавленного металла на наличие пор осуществляли визуально и
методом цветной дефектоскопии на изготовленных образцах.
Полученные результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2
Свойства наплавочного материала
Состав электродного
Коэффициент
Наличие
покрытия наплавочноПримечание
износостойкости
пор
го электрода
1
5,5-6,0
Есть
2
7,4-7,8
Нет
Хорошее формирование шва. Хорошая отделимость шлаковой корки.
3
7,6-8,0
Нет
Горение сварочной дуги нормальное
4
7,4-7,8
Нет
5
6,0-6,5
Есть
Прототип
7,0-7,6
Нет
Из данных, представленных в таблице 2, следует, что наилучшими свойствами обладает наплавочный материал № 3 (оптимальный состав). Наплавочные материалы № 2, 4
характеризуются хорошими характеристиками. Составы 1, 5 выходят за пределы оптимальных соотношений компонентов, т.е. ниже нижнего и выше верхнего пределов, что приводит
к уменьшению износостойкости, к ухудшению сварочно-технологических свойств электродов и появлению пор, т.е. к уменьшению плотности наплавленного металла.
Из анализа данных следует, что использование предполагаемого электродного покрытия позволяет получить наплавленной металл с высокими показателями износостойкости
при хорошей плотности, без пор и пустот.
Разработанный состав электродного покрытия для износостойкой наплавки позволяет
повысить износостойкость наплавленного металла; отказаться от применения дорогих
дефицитных материалов (хрома, карбида титана, феррованадия); уменьшить стоимость
электрода.
Источники информации:
1. Патент РФ 2028900, В 23К 35/365, 1992.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
128 Кб
Теги
by6829, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа