ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Техническая характеристика

Композитный электрод предназначен для механизированной наплавки под слоем флюса на основе оксидов кремния и марганца. Состоит из стальной малоуглеродистой основы и присадки, содержащей алюминий, хром и никель при следующем соотношении компонентов электрода, мас.%:

Алюминий12-15

Хром 0,5 - 0,9

Никель 0,3 - 0,4

Стальная малоуглеродистая ос­нова Остальное

Основа электрода может иметь форму ленты, трубки; алюминий, хром, никель могут быть нанесены на основу в виде газотермических, гальванических покрытий или проволок, закрепленных на ней сваркой или механическим путем. Наиболее оптимальным представляется выполнение электрода трубчатым посредством механического обжатия ленты, что позволяет надежно закрепить в его внутренней полости алюминий, хром, никель, которые введены в виде проволок. Так как сварочный ток в основном протекает по трубчатой стальной оболочке, то снижается токовая нагрузка на электрод, происходит спонтанное перераспределение теплового баланса сварочной дуги на плавление присадки (алюминия, хрома, никеля) и дополнительных объемов флюса, что приводит к увеличению коэффициента перехода кремния и марганца из флюса в наплавленный металл за счет повышенного уровня концентрации реагирующих компонентов при раскислении алюминием оксидов кремния и марганца. Легирование наплавленного металла хромом, никелем расширяетg- область, упрочняет твердый раствор его основы, тем самым снижая склонность металла к трещинообразованию и повышая износостойкость. Кроме того, хром легирует силициды железа (Fe ₃Si, FeSi), повышая усталостную и коррозионную прочность.

Предельные значения вводимых компонентов определены экспериментально.

В лабораторных условиях на образцы из стали Ст.З размером 20х150х300 мм наплавлялся слой металла электродуговым механизированным методом под слоем флюса АН-47 проволоками, составы которых приведены в табл. 1, на следующем режиме:

Сила тока, А 400-450

Напряжение на дуге, В 30-32

Род тока Постоянный

Полярность Обратная

Скорость наплавки, м/ч 20-25

Диаметр проволоки, мм 4,5

Для сравнения производилась также наплавка известными электродами на следующем режиме:

Сила тока, А 680-700

Напряжение на дуге, В 30-32

Скорость наплавки, м/ч 10-11

Сечение электрода, мм 40х0,5

При этом по известным методикам определяли износостойкость наплавленного слоя относительно закаленной стали 45 в условиях трения металла по металлу с абразивной прослойкой, его склонность к образованию горячих трещин. Результаты испытаний (средние) приведены в таблице.

Свойства наплавленного слоя

Проведенные испытания показали, что состав электрода в указанных пределах обеспечивает однородный наплавленный металл, имеющий высокую износостойкость и низкую склонность к образованию горячих трещин, и имеет преимущество перед известным.

При введении компонентов в запредельных значениях свойства наплавленного металла ухудшаются. Это объясняется тем, что никель в запредельных концентрациях способствует росту аустеничного зерна, что приводит к снижению износостойкости наплавленного металла. Повышение содержания хрома усугубляет структурную неоднородность металла вследствие образование неметаллических включений (Cr₂O₃,CrO) по границам зерен, блоков.

Использование предлагаемого композитного электрода обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: снижение склонности наплавленного металла к трещинообразованию в 11 раз, повышение износостойкости в 1,5 раза.