Композиционный электрод

Композиционный электрод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i i 954193

Союз Советскик

Социалистичесиии

Реснублик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Sl ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18. 03. 80 (21) 2926735/22-02 (5I)M. Кл.

B 23 К 35/06 с присоединением заявки №

РВуА«рстюс««ы««6NNTof ьььР ае д««ам «зебрвтв««1

«вт«рыт«й (23) Приоритет

Опубликовано 30. 08 82 ° Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08. 82 (53) УДК 669-494:

: 621. 763 (088.8) Г. Н. Волошин, А. М. Кузей, И. П. Прокопов, A. П. Бакаев и А. Н. Шалай

У физико-технический институт АН Белорусской ССР.. (72) Авторы изобретения о (7I ) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОД

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к компо зиционным материалам, и может быть использовано при напылении и наплавке покрытий с высокой прочностью

5 сцепления с основой, равномерных по составу.

Известен композиционный электрод, представляющий собой проволоку в виде гибкого шнура с оболочкой из алю- 1о миния, внутри которой находится .спеченный порошок., частицы которого представляют собой алюминиевое ядро, окруженное никелевой оболочкой (1).

Недостатком известного электрода является то, что при его напылении образуется неравномерное по составу покрытие, содержащее значительное количество окислов, с пониженной прочностью сцепления с основой.

Наиболее близким к предлагаемому является электрод, представляющий собой алюминиевую основу, равномерно армированную волокнами стали (2) .

Недостатком известного электрода является то, что при его напылении формируется покрытие с невысокой прочностью сцепления с основой, неравномерное по составу.

Цель изобретения - разработка композиционного электрода, при напы. лении которого формируется пЬкрытие с высокой прочностью сцепления с ос;новой, равномерное по составу .

Поставленная цель достигается применением композиционного электрода на основе алюминия или его сплавов, выполненного в виде стержня армированного волокнами металлов, экзотермически взаимодействующими с алюминием, расположенными в стержне концентрическими рядами по его сечению с расстоянием между р тдами 1,53 диаметра волокна, причем расстояние между волокнами в ряду составля-. ет О, 1-1, 1.диаметра волокна, а расстояние первого ряда от поверхности

Расстояние между рядами волокон, мм

Расстояние между волокнами в ряду, мм

Расстояние ряда от поверхности, мм.

Прочность сцепления покрытия с основой, кг/см

««««««««

0,04(0,2 d ) 0,3(1,5 О) 0,02(0,1 d) 280

0,08

О, 15.

0,4

255

0,6(34 ) 0,22(1,1 d ) 0,16

0,16(0,8 d ) 250

260

0,08

0,04

263

3 95419 стержня составляет 0,2"0,8 диаметра волокна.

При напылении предлагаемого композиционного ваектрода происходит одновременное плавление слоя алюми- з ния на поверхности между волокнами в первом ряду и частично между рядами при этом слой алюминия толщиной 0,2-0,8d удерживается на поверхности стали поверхностного натяже- 10 ния и окисной пленкой.

При увеличении толщины слоя выше

0,8d происходит его частичное сдувание с поверхности, при толщине слоя менее 0,24 происходит черезмерное быст-1з рое плавление волокон в ряду и частичное их сдувание потоком сжатого воз" духа. Одновременно со слоем алюминия плавятся волокна в первом ряду, плав" ление которых ускоряется теплотой, вы 20 деляющейся при реакции уже перегретого алюминия с волокном.

Таким образом, волокна металла в первом ряду е момент нагревания и плавления взаимодействуют с перегре- И тым алюминием с образованием алюмини.дов, которые затем расплавляются по мере нагревания.

По мере плавления волокон происхо" дит плавление и перегвевание anew- 30 ния в промежутке между первым и вторым рядами и между волокнами в третьем ряду. В процессе плавления волокна проиаходит одновременное его растворение в алюминии, в результате чего осуществляется дополнительное переме" шивание. Плавление частично растворенного волокна происходит практически мгновенно (одновременно протекает и растворение волокна), ряд во-,е локон с частью перегретого расплава между рядами (часть расплава тол3 4 щиной 0,2-0,8 удерживается на поверхности второго ряда силами поверхнот стного натяжения) одновременно .сдувается потоком сжатого воздуха, при этом дополнительно перемешивается, дробится на капли, и капли транспортируются к напыляемой поверхности.

Образовавшиеся капли сильно перегреты (имеют высокое теплосодержание) и в момент полета не успевают охладиться, в связи с чем образование алюминида происходит в момент удара капли о напыляемую поверхность, что приводит к формированию алюминидного покрытия одного состава с максималь" .ной прочностью сцепления с основой.

Таким же образом в следующий момент времени происходит сдувание следующего ряда волокон.

При расстоянии между рядами волокон более 3d (где d - диаметр волокна) замедляется плавление и раст.ворение волокон в последующих рядах, уменьшение расстояния менее

1,5d ведет к ухудшению перемешивания компонентов. При расстоянии между волокнами в ряду более l,ld происходит. выдувание расплава алюминия, при расстоянии между волокнами менее О,ld имеет место неравномерное плавление электрода.

П р и м е .р . Образцы композиционных электродов диаметром 2 мм с армирующими стальными волокнами диаметром

0,2 мм напыляются электродуговым металлизатором ЭИ-9 при давлении сжатого воздуха 4, 5 атм и токе 200 А на полированную (с высотой микровыступов 3-4 мм) поверхность стали 45.

Прочность сцепления покрытия приведена в таблице.

S 9541

Прочность сцепления покрытия, bio йученного при напылении известного электрода 185 кг/см, т,е. на 45-553 меньше, чем при напылении предлагаемого. 5

Металлографические исследования по- крытия, полученного напылением предлагаемого композиционного электрода» показывает, что покрытие имеет микротвердость 970 кгс/мм и состоит из В алвмииидв состава -FeAly. йры напылении известного электрода фовммруется покрытие с микротвер", достыз частиц алюминия 35-52 кгс/мм, t5 стали 7Ì кгс/мм и алюминидов желеsa равйммного состава (FeA1 и А1 2.

Таким образом, при напылении пред. лагаемого композиционного электрода зф формируется покрытие, равномерное по составу.

93 d

Формула изобретения

Компоеиционный электрод на основеаламиния .или его сплавов, выполненный в виде стержня, продольно армированного волокнами металлов, экзотермически:взаимодействующего с алюминиемотличавщийся reA, что, с целью повыеения прочности сцепления покрытий с основой, волокна расположены концентрическими ря- дами по сечению стержня, с расстоя« нием между рядами 1,5-3 диаме ра во локон;с расстояниями между волокнами О, 1-1, 1 диаметра волокна и рассто-янием первого ряда от поверхности стержня 0,2"0,8 диаметра волокна.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США И 3322515, кл. 29-191.2, 196Z

2. Авторское свидетельство СССР 533640, кл. C.22 0 1/09. 1975.

Составитель "E. Перекатова

Редактор Е. Кинив Техред H.Тепер Корректор В. Бутяга

» « » « «»«

Заказ 6343/10 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

halo делам изобретений и открытий

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

«»«»« »»

Филиал ППП "Патент", r,. Ужгород, ул. Проектная, 4