close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13468

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.08.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 23K 35/365
СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОДА
(21) Номер заявки: a 20071329
(22) 2007.11.02
(43) 2009.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(72) Авторы: Игнатович Зоя Владимировна; Клюшня Олег Владимирович;
Олешкевич Дмитрий Анатольевич;
Никитина Алла Сергеевна; Астрейко Людмила Александровна (BY)
BY 13468 C1 2010.08.30
BY (11) 13468
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) SU 1798094 A1, 1993.
SU 433988, 1974.
BY 8835 C1, 2006.
BY 6829 C1, 2005.
SU 91174, 1951.
SU 261609, 1970.
SU 325142, 1972.
RU 2069136 C1, 1996.
RU 2058224 C1, 1996.
(57)
Состав для получения покрытия электрода, содержащий мрамор, плавиковый шпат,
ферромарганец, ферросилиций и графит, отличающийся тем, что дополнительно содержит комплексную лигатуру, порошок алюминия и рутил при следующем соотношении
компонентов, мас. %:
мрамор
10-12
плавиковый шпат
3,5-5,0
ферромарганец
4-5
ферросилиций
4,0-5,5
графит
5-6
комплексная лигатура 45,0-54,5
порошок алюминия
4,0-5,5
рутил
15-16,
при этом комплексная лигатура представляет собой композицию, состоящую из десяти
частей высокохромистого износостойкого чугуна и одной части окисленных отходов
твердосплавных пластин из сплава марки ВК6.
Изобретение относится к области ручной дуговой наплавки, в частности к электродам
для дуговой наплавки легированного износостойкого материала, работающего в условиях
преимущественно абразивного изнашивания со значительными ударными нагрузками.
Для наплавки материалов, работающих в условиях абразивного изнашивания при значительных ударных нагрузках, применяются электроды, которые обеспечивают получение
наплавленного материала, содержащего в структуре карбидную и карбоборидную фазу [1].
Недостатком таких электродов является то, что наплавленный металл при работе в абразивной среде в сочетании с ударными нагрузками обладает неудовлетворительной стойкостью. Кроме того, в своем составе они содержат порошки ферросплавов и чистых
BY 13468 C1 2010.08.30
элементов, что удорожает стоимость электродов. Порошок хрома, легирующие компоненты из группы молибдена, соединения редкоземельных металлов являются дорогими и дефицитными материалами, что делает стоимость электрода значительной.
Из известных наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является электрод с покрытием [2], содержащим (мас. %):
порошок быстрорежущей
стали марки 10Р6М5
42,8-55,7
ферромолибден
9,1-12,3
молибденовая пыль
9,0-11,7
хром металлический
7,0-8,5
ферромарганец
0,7-1,0
ферросилиций
0,7-1,0
графит
1,8-2,0
мрамор
10,0-14,3
плавиковый шпат
1,5-2,5
сода
0,7-0,9
фтористый иттрий
0,6-0,7
слюда
2,5-3,5.
Главным недостатком электрода с известным покрытием является то, что при наплавке происходит образование аэрозоля, твердая составляющая которого содержит хром вещество 1 класса опасности (канцероген, способный вызывать аллергические заболевания в производственных условиях).
Крупным недостатком электрода является то, что кроме порошка хрома в покрытии
используется фтористый иттрий, т.е. материалы, которые являются дорогими и дефицитным, что существенно удорожает известный электрод.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении эксплуатационной
стойкости наплавленных деталей, работающих в условиях ударно-абразивного воздействия, и снижении стоимости электрода.
Технический результат достигается тем, что в покрытие электрода, содержащее мрамор, плавиковый шпат, ферромарганец, ферросилиций и графит, дополнительно вводят
комплексную лигатуру, порошок алюминия и рутил при следующем соотношении ингредиентов (мас. %):
комплексная лигатура
45,0-54,5
мрамор
10-12
ферромарганец
4-5
ферросилиций
4,0-5,5
графит
5-6
рутил
15-16
плавиковый шпат
3,5-5,0
порошок алюминия
4,0-5,5,
при этом комплексная лигатура представляет собой композицию, состоящую из десяти
частей высокохромистого износостойкого чугуна и одной части окисленных отходов
твердосплавных пластин из сплава марки ВК6.
Введение в покрытие рутила производится с целью обеспечения газовой и шлаковой
защиты наплавляемого металла. При содержании рутила в покрытии менее 15 мас. % происходит недостаточная защита металла шва от воздействия окружающей атмосферы из-за
нехватки образующегося шлака, что отрицательно сказывается на свойствах наплавленного слоя. При содержании рутила свыше 16,0 мас. % происходит ухудшение отделимости
шлаковой корки от слоя наплавленного металла.
Введение мрамора в покрытие наиболее целесообразно в количестве от 10,0 до
12,0 мас. %, как шлакообразующего компонента. Содержание мрамора в покрытии менее
2
BY 13468 C1 2010.08.30
10,0 мас. % является недостаточным для надежной газовой и шлаковой защиты. Содержание мрамора более 12,0 мас. % не оказывает существенного влияния на повышение защиты наплавленного металла в зоне наплавки от окисления.
Плавиковый шпат вводится в количестве от 3,5 мас. % до 5,0 мас. % для снижения пористости металла шва. Поскольку фтор имеет высокое сродство к электронам, то введение
в состав покрытия большого количества фторсодержащих компонентов приводит к заметному ухудшению стабильности горения дуги. При снижении количества плавикового шпата
в покрытии ниже рекомендованного в наплавленном металле появляются поры.
Оптимальное сочетание шлакообразующих и газообразующих компонентов в заданных интервалах: рутила, мрамора, плавикового шпата - обеспечивает защиту ванны металла от окружающей атмосферы, обеспечивает устойчивое горение дуги и позволяет
легко удалить шлак с поверхности застывшего металла.
Комплексная лигатура содержит в своем составе вольфрам и хром в виде карбидов
различного стехиометрического состава и получена из вторичных материалов, что позволяет снизить ее стоимость.
Хром и вольфрам являются карбидообразующими элементами в предложенном электродном покрытии и вводятся через комплексную лигатуру, которая обеспечивает в
наплавленном металле содержание хрома, оптимальное для образования карбидов хрома,
а также для образования смешанных вольфрам-хромовых карбидов. Уменьшение содержания
хрома в наплавленном металле приводит к снижению стойкости в условиях абразивного
износа. Увеличение содержания хрома, вольфрама приводит к изменению их соотношения
в слое и ухудшению его износостойкости.
Введение ферромарганца в покрытие способствует легированию и повышению пластичности наплавленного металла, в том числе и путем образования легированного цементита.
Содержание ферромарганца в электродном покрытии менее 5,0 мас. % неэффективно, повышение содержания свыше 6,0 мас. % приводит к росту зерна и повышению хрупкости
наплавленного металла.
Содержание графита определяется его количеством, необходимым для протекания реакции образования карбидов хрома, вольфрама, а также для оптимального легирования
наплавленного металла углеродом, необходимым для формирования износостойкой
структуры матрицы.
При содержании графита в электродном покрытии менее 5,0 мас. % снижается количество карбидов в наплавленном металле и происходит снижение твердости основы. Увеличение содержания графита в электродном покрытии более 6,0 мас. % приводит к дисбалансу
карбидной фазы, что приводит к повышенному износу за счет выкрашивания карбидов.
Введение ферросилиция в покрытие способствует раскислению металла шва и его высокому качеству. Содержание ферросилиция в электродном покрытии менее 4,0 мас. %
недостаточно для полного раскисления при заданном соотношении компонентов в составе
покрытия электрода, повышение содержания свыше 5,5 мас. % неэффективно.
Порошок алюминия вводят в покрытие в качестве восстановителя металлов из оксидов, содержащихся в комплексной лигатуре, и его количество определяется стехиометрическим соотношением в реакциях восстановления.
Электрод изготавливают следующим образом: на стержень из стали Св-08 наносили
методом опрессовки на лабораторном электродообмазочном прессе модели ПО 0030 покрытие. В качестве связующего использовали натриевое жидкое стекло.
Примеры конкретного исполнения наплавочных электродов представлены в табл. 1.
Для оценки представленного электрода проводили наплавку материала электрода на
образцы из стали Ст3 (ГОСТ 380-94). Наплавка проводилась постоянным током прямой
полярности величиной 140-160 А при напряжении 22-25 В с колебательным движением
электрода поперек шва для обеспечения постоянной ширины и высоты наплавленного
слоя. В тех же условиях проводили наплавку электродом, принятым за прототип.
3
BY 13468 C1 2010.08.30
Полученные результаты представлены в табл. 2.
Таблица 1
Состав покрытия наплавочного электрода, мас. %
Компонент
Комплексная лигатура
Мрамор
Ферромарганец
Ферросилиций
Графит
Рутил
Плавиковый шпат
Порошок алюминия
1
45,0
16,0
4,5
4,0
5,5
15,0
6,0
4,0
Номер покрытия электрода
2
3
4
34,0
54,5
64,0
10,0
10,0
8,0
6,0
4,0
3,0
9,0
4,0
3,0
8,0
5,0
2,5
20,0
15,0
14,0
5,0
3,5
2,5
8,0
4,0
3,0
5
20,0
25,0
6,0
4,0
8,0
23,0
6,0
8,0
Таблица 2
Сварочно-технологические свойства электродов
СварочноСостав покрытия электрода
технологические
1
2
3
4
свойства
Формирование шва хорошее хорошее хорошее
плохое
Отделимость
не сплошная
хорошая хорошая хорошая
шлаковой корки
шлаковая корка
Наличие пор
нет
0-1 на
нет
1-2 на
20 см2
20 см2
Трещины
нет
есть
нет
есть
5
Прототип
плохое
хорошее
плохая
хорошая
3-4 на
20 см2
нет
нет
нет
Из результатов, представленных в табл. 2, следует, что наилучшими свойствами обладают электроды с составом покрытия № 1 и 3. Составы 2, 4, 5 выходят за пределы оптимальных соотношений компонентов, что приводит к появлению в наплавленном металле
пор, ухудшению отделимости шлаковой корки, появлению трещин в зоне термического
влияния.
Поскольку покрытие наплавочного электрода на 40-45 % состоит из вторичных материалов и не содержит дорогих и дефицитных порошков хрома и иттрия, стоимость материалов электродного покрытия снижается до 50 %.
Источники информации:
1. Лившиц Л.С., Гринберг Н.А., Куркумелли Э.Г. Основы легирования наплавленного
металла. - М.: Машиностроение, 1969. - С. 103;
2. А.с. СССР 1798094, МПК B 23K 35/365 // Бюл. № 8. - 1993
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
91 Кб
Теги
by13468, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа