Электрод переменного по длине состава

Электрод переменного по длине состава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при электродуговой металлизации для упрочнения и восстановления деталей. Цель изобретения - повышение качества наплавленного металла с переменными свойствами . Электрод переменного по длине состава для металлизации поверхности с переменными свойствами по ее длине, ширине или глубине выполняют из оболочки и сердечника . Сердечник электрода выполняют из легкоплавких материалов с температурой плавления до 1200°С и из тугоплавких материалов с температурой плавления выше 1200°С, при этом содержание легкоплавкой составляющей уменьшают по длине электрода. Выполняют также электрод, состоящий из нескольких участков, при этом в одном участке процентное содержание легкоплавкой составляющей уменьшают по длине участка, во втором увеличивают, в третьем вновь уменьшают и т.д. При металлизации или наплавке можно использовать два электрода с плавноизменяющимся химическим составом сердечника. Возможно использование электрода с порошковыми проволоками постоянного состава. При использовании электрода увеличивается прочность сцепления покрытия с основой, уменьшается пористость и улучшается качество покрытия. 1 з.п ф-лы, 8 табл., 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 К 35/02, 101:04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689164/27 (22) 16.03,89 (46) 23.12.91, Бюл, hh 47 (71) Институт электросварки им. Е,О.Патона (72) Г,А,Кирилюк, И.В,Игнатенко и В.В,БарТЮК (53) 621.791,042 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1625612, кл. В 23 К 9/04, 1989.. (54) ЭЛЕКТРОД ПЕРЕМЕННОГО ПО ДЛИНЕ СОСТАВА (57) Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при электродуговой металлизации для упрочнения и восстановления деталей. Цель изобретения — повышение качества наплавленного металла с переменными свойствами. Электрод переменного по длине состава для металлизации поверхности с переменными свойствами по ее длине, ширине или

jjglln щ ддц щ ПтнП njjnunar, SU, Ä 1699748 А1 ка. Сердечник электрода выполняют из легкоплавких материалов с температурой плавления до 1200 С и из тугоплавких материалов с температурой плавления выше 1200 С, и ри этом содержание легкоплавкой составляющей уменьшают по длине электрода. Выполняют также электрод, состоящий из несколькихучастков, при этом в одном участке процентное содержание легкоплавкой составляющей уменьшают по длине участка, во втором увеличивают, в третьем вновь уменьшают и т.д, При металлизации или наплавке можно использовать два электрода с плавноизменяющимся химическим составом сердечника. Возможно использование электрода с порошковыми проволоками постоянного состава, При использовании электрода увеличивается прочность сцепления покрытия с основой, уменьшается пористость и улучшается качепТпп nnirni>rim 1 п и и nis Р тпйп Р ыл

1б99748 стка, во втором участке содержание легкоплавкой составляющей увеличивают, в третьем вновь уменьшают и т,д.

При металлизации или наплавке можно испольэовать два порошковых электрода переменного состава с увеличением или уменьшением процентного содержания легкоплавкой составляющей с плавноизменяющимся химическим составом сердечника. Возможно также комбинирование электрода с плавноуменьшающимся химическим составом сердечника с порошковыми проволоками постоянного состава.

Плавное изменение химического состава сердечника получается путем смешивания легкоплавкой составляющей, состоящей из одного или нескольких компонентов, и тугоплавкой составляющей, состоящей из одного или нескольких компонентов, с плавным изменением их процентного содержания в смеси от минимума до максимума и обратно. Легкоплавкая составляющая способствует уменьшению вязкости продуктов плавления и увеличению их мелкодисперсности при распылении, При плавлении таких электродов и распылении расплавленного металла струей газа плавное изменение химического состава напыляемых частиц обеспечивает получение композиционной структуры покрытия с плавным изменением свойств.

Повышенная плотность упаковки зерен в покрытии достигается последовательным заполнением. пустот в участках с крупнокапельной структурой мелкодисперсно распыленным расплавом. Заполняя пустоты и образуя монолитную структуру, отдельные частицы и группы частиц выполняют роль мягкой матрицы для последующих частиц с большей твердостью и износостойкостью (образующихся при легировании металла оболочки порошковой проволоки элементами тугоплавкой составляющей сердечника), демпфируют напряжения усадки. За счет этого увеличивается адгезия между покрытием и подложкой.

В зависимости от назначения покрытий выбирают определенное процентное соотношение по минимуму и максимуму содержания в участках легкоплавкой и тугоплавкой составляющих, например, можно получить качественные антикоррозионные покрытия с преобладающей легкоплавкой составляющей или износостойкие и твердые покрытия с преобладающей тугоплавкой составляющей. Возможность создания переходной структуры в покрытии напылением электродом, масса которого равна массе переходного участка, в котором происходит плавная замена одних компо10

55 нентов на другие, позволяет в пределах одного покрытия путем послойного исследования требуемых свойств провести поиск оптимального процентного соотношения компонентов сердечника электрода применительно к электродуговой металлизации.

Применение электродов изменяющегося состава целесообразно при необходимости получения в покрытии применительно к конкретной детали плавного перехода от подслоя к рабочей поверхности. В покрытии можно получить несколько (оптимальное количество устанавливается экспериментально) плавных переходов от одного состава к другому путем использования электрода с чередующимся плавноизменяющимся составом.

За счет выбора определенной массы переходного участка -порошковой проволоки можно регулировать число переходных слоев в покрытии и обеспечить получение наилучшей адгезии покрытия при требуемой толщине напыленного слоя, Оптимальной массой переходных участков электрода является 5 — 1б г, Величина 1200 С вЂ” граница температурь плавления легкоплавких и ту-. гоплавких компонентов установлена для нанесения покрытий на основе железа.

Пример ы. Электрод с сердечником, состоящим из чередующихся по длине участков с плавноизменяющимся химическим составом, изготавливали на лабораторном стане ОБ 1197, оборудованном специальным дозатором. Конструкция дозатора обеспечивает заполнение металлической оболочки электрода двумя шихтами, содержание каждой из них можно плавно менять в пределах 0-1007; (фиг.2). Дозатором регулируется масса переходного участка электрода при поддержании постоянным коэффициента заполнения, Применительно к процессу электродуговой металлизации электрод используется в паре с порошковой проволокой постоянного состава или с электродной проволокой сплошного сечения.

Пример 1, Для изготовления электрода переменного по длине состава применяли стальную ленту марки 08кп размером

0,4х10 мм и шихтовые материалы, приведенные в табл.1.

На фиг,1 и 2 представлены схемы процентного распределения компонентов шихты соответственно в электроде-прототипе и предложенном электроде (шихта М 1,1:

9О Сг + 10,ьСи; шихта hh 1,2 80,4 Мо + 40$CU+10 Fe; шихта hL2.1:90 Я Ct+10ф

F; шихта М2.2:. 80 j Mo+20 4Са). Электрод (фиг.2) отличается от электрода-прототипа (фиг.1) тем, что в одном участке по его длине процентное содержание легкоплавкой составляющей уменьшается, а в соседнем участке (не показан) увеличивается.

Для сравнения силы сцепления покрытий с подложкой и величины пористости выполняют напыление проволоками № 1 и № 2 в паре с проволокой сплошного сечения марки Св-08.

На образцы из стали марки 45, помещенные на расстоянии 100 мм от распылителя, наносили одинаковое количество расплавленного материала, Режимы металлизации представлены а табл.2.

Сравнительная прочность сцепления покрытия с подложкой, определенная методом испытания на изгиб, показала увеличение на 10-15% величины прогиба образца без отслаивания и растрескивания покрытия, напыленного проволокой № 2, по сравнению с величиной прогиба образца, напыленного из проволоки ¹ 1. Суммарная площадь дефектов (пор) в процентах от площади шлифа при исследовании покрытия на глубине, определяемая на приборе "Квантимет 720",для покрытия из проволоки ¹ 2 в среднем на 15% меньше по сравнению с пористостью покрытия из проволоки ¹ 1.

Улучшение качества покрытия получено за счет изменения по длине переходного участка содержания легкоплавкой составляющей порошкового сердечника, Пример 2. Для изготовления электрода переменного по длине состава применяли стальную ленту марки 08кп размером

0,4х10 мм и шихтовые материалы, приведенные в.табл. 3.

В данном примере сравниваются электроды, в которых наряду с изменением содержания хрома. и молибдена поддерживается постоянное содержание г

40 сче изменения содержания легкопланко1 составляющей порошкового сердечника по длине переходного участка.

Пример 3. Повышения качества ме.таллизационного покрытия можно добиться за с."åò изменения по длине переходного участка концентрации элементов, образующих легкоплавкие эвтектики, Для изготовления элсктрода переменного по длине состава применяли стальную ленту марки

08кп размером 0,4х10 мм и шихтовые материалы, приведенные в табл.5.

На фиг.5 и 6 схематично представлено и роцентное распределение компонентов шпхты соответственно в электроде-прототипе и предложенном электроде. (Шихта 1.

5,1: 98%Сг+ 2%AI; шихта № 5.2: 80% Mo +

+18%Cu + 2 Fe; шихта ¹ 6.1; 98%Cr +

+2% Fe; шихта ¹ 6.2; 80% Мо + 18% CU +

+2%AI

В проволоке ¹ 6 соотношение между

Си и А1, необходимое для образования эвтектического расплава с температурой плавления ниже 1200 С, поддерживается постоянным и обеспечивает плавное изменение количества легкоплавкого расплава по длине переходного участка проволоки.

Способы определения величины силы сцепления покрытия с подложкой и пористости аналогичны описанным в примере 1.

Режимы металлизации представлены в табл.6.

Прочность сцепления покрытия из проволоки ¹ 6 больше прочности сцепления покрытия из проволоки № 5 на 5-10% и соответственно на 5 — 10% уменьшилась пористость покрытия иэ проволоки ¹ 6, Улучшение качества покрытия получено за счет плавного изменения содержания легкоплавкой составляющей порошкового сер1699748

Таблица 1

П р и м е ч а н и е . Железный порошок применяется для регулирования величины коэффициента заполнения при заданной концентрации легирующих компонентов.

Таблица 2

Таблица 3 шихты соответственно в электроде-прототипе и предложенном электроде (шихта N.

7.1: 97 Cr+ 3%йа В40т(бура); шихта М 7.2

: 50 Mo+ 44$AI + 3%нагв4От {6ypa) +

+3% Ее; шихта N. 8.1; 977 Сг + 3 ф Ре; 8,2: 5

50 Mo + 44 AI + 6;4 бура). Проволока N. 8 отличается от проволоки N 7 тем, что наряду с плавным изменением концентрации легкоплавкой составляющей в переходном участке имеет место плавное изменение 10 концентрации элемента, влияющего на потенциал ионизации электрода, Способы определения величины силы сцепления покрытия с подложкой и его пористости аналогичны приведенным в примере 1. 15

Режимы металлизации представлены в табл,8.

Прочность сцепления покрытия из проволоки N 8 оказалась на уровне величины, полученной для покрытия из проволоки N 7, 20

Величина пористости покрытия из проволоки М 8 на 8-10 меньше пористости покрытия из проволоки М 7.

Йрименение электрода с плавноизменяющимся составом позволяет повысить ка- 25 чество покрытия путем увеличения прочности сцепления его с подложкой и уменьшения пористости.

Формула изобретения

1. Злектрод переменного по длине состава, содержащий оболочку и сердечник, отличающийся тем, что, с целью повышения качества наплавленного металла с переменными свойствами, сердечник электрода выполнен из легкоплавких материалов с температурой плавления до 1200 С и тугоплавких материалов с температурой плавления более 1200 С, при этом процентное содержание легкоплавкой составляющей уменьшается по длине электрода.

2. Злектрод по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он составлен из несколькихучастков переменного состава, при этом в каждых двух соседних участках процентное содержание легкоплавкой составляющей в одном увеличивается, а в другом — уменьшается в одном и том же направлении по длине участка.

1699748

Таблица 4

Таблица 5

Таблицаб

Таблица 7

Таблица 8

1699748

1699748

1699748

Ь йи

Ф i 8 L, им

Составитель А. Мезенцева

Редактор И, Ванюшкина Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор И. Муска

Заказ 4428 Тираж Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101