Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления
Исследована возможность использования в качестве дискретного присадочного материала, помимо дроби оптимального фракционного состава, отходов производства, образующихся при изготовлении дроби. Установлено, что технология наплавки дробью из высокохромистого чугуна практически не отличается от технолог...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113041 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления / Ю.М. Кусков, Г.Н. Гордань, И.Л. Богайчук, Т.В. Кайда // Автоматическая сварка. — 2015. — № 5-6 (742). — С. 34-37. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860248598785032192 |
|---|---|
| author | Кусков, Ю.М. Гордань, Г.Н. Богайчук, И.Л. Кайда, Т.В. |
| author_facet | Кусков, Ю.М. Гордань, Г.Н. Богайчук, И.Л. Кайда, Т.В. |
| citation_txt | Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления / Ю.М. Кусков, Г.Н. Гордань, И.Л. Богайчук, Т.В. Кайда // Автоматическая сварка. — 2015. — № 5-6 (742). — С. 34-37. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Исследована возможность использования в качестве дискретного присадочного материала, помимо дроби оптимального фракционного состава, отходов производства, образующихся при изготовлении дроби. Установлено, что технология наплавки дробью из высокохромистого чугуна практически не отличается от технологии наплавки таблетками, сформированными методами порошковой металлургии из отходов производства дроби. Структура металла, наплавленного дробью, характеризуется более мелким строением структурных составляющих и меньшим количеством аустенита. Идентичность результатов наплавки, по-видимому, может быть достигнута при оптимизации технологии производства таблеток, их размеров и массовой скорости подачи в шлаковую ванну.
Work studies the possibility of application of waste products forming at shot production as discrete filler material in addition to shot of optimum factional composition. It is determined that surfacing by shot from high-chromium cast iron virtually has no difference on surfacing using tablets formed by powder metallurgy from shot production wastes. Metal, deposited by shot, is characterized by finer structure of structural constituents and lower quantity of austenite. Identity of surfacing results, apparently, can be achieved during optimizing the technology of tablet production, their sizes and mass rate of feeding in slag pool.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:40:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
34 5-6/2015
Международная конференция «Наплавка»
УДК 621.791.927.93
ЭЛЕКТрОшЛАКОВАя НАПЛАВКА ДИСКрЕТНыМ
МАТЕрИАЛОМ рАЗЛИЧНОГО СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИя
Ю.М. КУСКОВ, Г.Н. ГОРДАНЬ, И.Л. БОГАЙЧУК, Т.В. КАЙДА
ИЭС им. Е.О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Исследована возможность использования в качестве дискретного присадочного материала, помимо дроби оптимального
фракционного состава, отходов производства, образующихся при изготовлении дроби. Установлено, что технология
наплавки дробью из высокохромистого чугуна практически не отличается от технологии наплавки таблетками, сфор-
мированными методами порошковой металлургии из отходов производства дроби. Структура металла, наплавленного
дробью, характеризуется более мелким строением структурных составляющих и меньшим количеством аустенита.
Идентичность результатов наплавки, по-видимому, может быть достигнута при оптимизации технологии производства
таблеток, их размеров и массовой скорости подачи в шлаковую ванну. Библиогр. 4, табл. 2, рис. 6.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электрошлаковая наплавка, токоподводящий кристаллизатор, дробь, таблетки, микрострук-
тура наплавленного металла
разработанная в ИЭС им. Е.О. Патона технология
электрошлаковой наплавки (ЭшН) и переплава в
токоподводящем кристаллизаторе позволяет рас-
плавлять в шлаковой ванне как компактные (про-
волоки, ленты, прутки и т.п.), так и дискретные
(дробь, стружка, порошки и т.п.) материалы [1].
Практический опыт наплавки [2], а также
оценка теплового состояния шлаковой ванны и
процесса плавления в ней компактного и дис-
кретного материалов [3] позволили сделать вы-
вод о перспективности применения с технической
и экономической точек зрения электрошлакового
процесса с использованием дискретной присадки.
Из большого перечня дискретных присадок
наибольшее применение для наплавки нашел на-
плавочный материал в виде дроби. В данной рабо-
те сравниваются результаты выполнения наплавок
с использованием двух типов присадочных мате-
риалов — дроби и таблеток. Второй тип рассма-
тривается в связи с особенностями производства
литой дроби.
В настоящее время металлическая дробь может
производиться по различным технологическим схе-
мам. Для большинства наиболее применяемых ва-
риантов изготовления общими операциями являют-
ся плавка металла, его диспергирование, отделение
скрапа, сушка, рассев на фракции, расфасовка и
складирование. Для получения наплавочной дроби
дополнительно могут вводиться магнитная сепара-
ция, промежуточный рассев и виброочистка. В слу-
чае получения колотой дроби необходимо вводить
операции ее дробления и рассева.
Наиболее простым, дешевым и распространен-
ным промышленным способом производства дро-
би является ее получение распылением расплава
воздухом [4]. В ФТИМС НАН Украины (бывший
Институт проблем литья АН УССр) разработа-
ны технология и комплексы оборудования модели
«Град» для получения литой металлической дроби
производительностью от 400 до 6000 т в год.
В проведенных за последние годы исследова-
ниях и практических наплавках, в основном, ис-
пользовалась литая дробь, полученная по этой
технологии. При распылении жидкого металла
потоками воздуха получается широкий спектр
фракций. Так, при диспергировании струи высо-
кохромистого чугуна, наиболее распространенно-
го износостойкого наплавочного материала, фор-
мируются гранулы следующего фракционного
состава:
размеры гранул, мм <0,5 0,5...1 1...3 3...5 >0,5
количество гранул, % 10,1 5,8 51,6 21,5 11,0
Соотношение фракций может изменяться в
зависимости от химического состава материала
и параметров диспергирования. В любом случае
при производстве дроби образуется большое ко-
личество фракций, которые невозможно исполь-
зовать при наплавке. Это связано с тем, что для
получения качественной наплавки необходимо
применять дробь с достаточно узким интерва-
лом границ фракционного состава. В частности,
для относительно легкоплавкого материала — вы-
сокохромистого чугуна эти пределы составляют
0,8…2,5 мм.
При наплавке хромистой дробью фракции
<0,8 мм усложняется ее ввод в объем шлаковой
ванны. Силы поверхностного натяжения расплав-
ленной шлаковой ванны препятствуют проникно-
вению частиц мелкой дроби через поверхностную
пленку шлака. При этом частицы скапливаются
© Ю.М. Кусков, Г.Н. Гордань, И.Л. Богайчук, Т.В. Кайда, 2015
355-6/2015
Современные способы наплавки
на шлаковой поверхности, образуя конгломераты.
Когда масса конгломерата превысит сопротивле-
ние сил поверхностного натяжения, он проника-
ет в объем шлака и далее в металлическую ванну.
В этом случае в зависимости от режима наплавки
и температуры шлаковой ванны он либо успевает
расплавиться, либо способствует образованию де-
фектов в виде пор, шлаковых включений, нерас-
плавленных частиц присадочного материала.
При подаче на поверхность шлаковой ванны
частиц фракции более 2,5 мм в случае наплавки
при повышенной массовой скорости подачи при-
садки в наплавленном металле могут находиться
как полностью нерасплавленные гранулы, так и
частично оплавленные, формируя композитную
структуру наплавленного металла. Такие частицы
могут также способствовать образованию в жид-
ком металле шлаковых включений.
решить эту технологическую, а также и эконо-
мическую (использование при наплавке всей полу-
чаемой дроби) задачу можно с помощью методов
порошковой металлургии. В частности, мелкофрак-
ционную часть литой дроби, а также крупнофракци-
онную (предварительно превращенную в колотую
дробь) можно прессовать в таблетки определенно-
го размера. Такие таблетки при наплавке будут слу-
жить дискретным материалом того же химического
состава, что и наплавочная дробь.
Для изучения особенностей протекания элек-
трошлакового процесса и оценки результатов на-
плавки с использованием двух типов дискретных
наплавочных высокохромистых (22…25 % Cr) чу-
гунов — дроби и таблеток были выполнены опыт-
ные наплавки слоя толщиной 25…35 мм в токо-
подводящем кристаллизаторе диаметром 180 мм.
Начало процесса наплавки осуществлялось с жид-
ким стартом (флюс АНФ-29).
Момент заливки расплавленного шлака в кри-
сталлизатор, сам процесс наплавки с подачей при-
садки в шлаковую ванну (с помощью вибродоза-
тора), а также наплавленный образец показаны на
рис. 1, 2 и 3 соответственно.
Технические условия на используемые при-
садочные материалы были выбраны следующие.
Дробь, полученная распылением воздухом, име-
ла фракционный состав диаметром 0,8…2,5 мм
(рис. 4). Таблетки изготавливались из мелкоф-
ракционных отходов распыления с фракционным
составом до 0,4 мм (рис. 4). Превращение этой
фракции в таблетки осуществлялось по техноло-
гии, применяемой на Броварском казенном заводе
порошковой металлургии. В качестве пластифика-
тора использовали бакелитовый лак. В результате
прессования получали таблетки диаметром 10 мм
и толщиной 2,8…3,2 мм.
Процесс наплавки обоими дискретными ма-
териалами протекал стабильно. Но при подаче в
шлаковую ванну таблеток наблюдалось некоторое
газовыделение, связанное с выгоранием бакелит-
ного лака. Это привело к появлению в металле,
наплавленном таблетками, небольшого количе-
ства пор. Снижение уровня газовыделения или же
его полное исключение возможно при оптималь-
ном выборе пластификатора.
Из полученных биметаллических заготовок
путем механической резки были изготовлены
образцы для оптической металлографии и рент-
рис. 1. Заливка расплавленного шлака в токоподводящий
кристаллизатор (жидкий старт)
рис. 2. Торцевая наплавка высокохромистого чугуна с пода-
чей таблеток с помощью вибродозатора
рис. 3. Внешний вид наплавленной таблетками заготовки
36 5-6/2015
Международная конференция «Наплавка»
геноспектрального анализа. Исследование ми-
кроструктур выполняли с помощью микроско-
па «Neophot-32», дюрометрические измерения
производили на микротвердомере М-400 фир-
мы «Leco», для рентгеноспектральных и рент-
геноструктурных исследований использовали
Camebax SX-50 и Дрон цУМ1 соответственно.
В результате проведенных исследований было
установлено следующее. Металл, наплавленный
дробью, по сравнению с металлом, наплавленным
таблетками, характеризуется почти полным отсут-
ствием крупных карбидов типа Cr7C3 и меньшими
размерами структурных составляющих, в частно-
сти, более дисперсными эвтектическими колониями
(dдр.= 50… 60 мкм, dтаб. = 80… 90 мкм) (рис. 5, а, б).
Микротвердость структурных составляющих
металла, наплавленного дробью и таблетками,
представлена в табл. 1.
По результатам рентгеноспектрального анали-
за (рис. 6, а, б) можно сделать следующие выво-
ды. Структура металла в обоих случаях состоит,
главным образом, из аустенита, а также карбидов
рис. 4. Дискретные присадки из высокохромистого чугуна: а — дробь, полученная распылением воздухом; б — мелкофрак-
ционные отходы распыления
рис. 5. Микроструктура (×400) высокохромистого чугуна, наплавленного: а — дробью; б — таблетками
Т а б л и ц а 1 . Микротвердость структурных составляющих металла, наплавленного дробью и таблетками
Дискретная
присадка
Микротвердость, МПа при P = 0,5 H
Интегральная твердость при Р = 10 H, МПа
Матрица (аустенит) Карбиды Эвтектика
Дробь 4410…5090 11450…12830 6180…6390 5610…5810
Таблетки 5980 12260…13370 6610 6130
рис. 6. результаты рентгеноспектрального анализа высо-
кохромистого чугуна, наплавленного дробью (а) и таблетка-
ми (б)
375-6/2015
Современные способы наплавки
и хромисто-карбидной эвтектики. Структура ме-
талла, наплавленного дробью, характеризуется
более мелким строением структурных составляю-
щих и меньшим количеством аустенита, что под-
тверждается результатами рентгеноструктурного
анализа (табл. 2).
Следует отметить, что наблюдаемые структур-
ные отличия в металле, наплавленном разными
типами присадки, в определенной степени могут
зависеть от оптимального выбора размеров та-
блеток. Относительно большие размеры табле-
ток могут приводить к неодинаковым условиям
плавления различных их частей: внешняя часть,
оплавляясь, приводит к кристаллизации металла,
аналогичной происходящей при плавлении дроби-
нок, а внутренняя, являясь конгломератом частиц,
не успевает расплавиться и создать равномерные
тепловые условия для выравнивания химического
состава в объеме металла (своеобразный кластер).
результатом такой неравномерности могут быть,
например, крупные включения карбидов, распо-
ложенные в отдельных зонах наплавленного ме-
талла (см. рис. 5, б, верх).
Выводы
1. Экспериментами доказана технологическая и
экономическая целесообразность использования
некондиционных фракций дискретной присадки,
получаемой распылением жидкого металла.
2. Для достижения идентичности микрострук-
тур металла, наплавленного дробью и таблетками,
полученными прессованием мелкофракционных
отходов распыления жидкого металла, следу-
ет оптимизировать как технологию изготовления
таблеток, так и их размеры, а также, возможно,
массовую скорость подачи таблеток на зеркало
шлаковой ванны.
1. Кусков Ю.М. Электрошлаковая наплавка в секционном
токоподводящем кристаллизаторе // Сварщик. – 2013. –
№ 3. – С. 21–23.
2. Электрошлаковая наплавка / Ю.М. Кусков, В.Н. Скоро-
ходов, И.А. рябцев, И.С. Сарычев; под ред. А.Ф. Пимено-
ва. – М.: ООО «Наука и технологии», 2001. – 180 с.
3. Ксендзык Г.В., Фрумин И.И., Кусков Ю.М. Электрошла-
ковая наплавка зернистым присадочным материалом //
Теоретические и технологические основы наплавки; под
ред. И.И. Фрумина. – Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1977.
– С. 89–95.
4. Затуловский С.С., Мудрук Л.А. Получение и применение
металлической дроби. – М.: Металлургия, 1988. – 183 с.
Поступила в редакцию 20.03.2015
Т а б л и ц а 2 . Результаты рентгеноструктурного анали-
за металла, наплавленного дробью и таблетками
Структурные
составляющие
Содержание (%) структурных составляю-
щих в металле, наплавленном
дробью таблетками
γ- Fe 65,63 80,19
α- Fe 20,97 8,03
(Cr Fe)7 C3 13,40 11,78
Наплавка. Технологии, материалы, оборудование / Составители: И. А. Рябцев,
И. А. Кондратьев, Е. Ф. Переплетчиков, Ю. М. Кусков. – Киев: ИЭС им. Е. О. Патона
НАНУ, 2015. – 402 стр.
Сборник включает 119 статей сотрудников отдела «Физи-
ко-металлургических процессов наплавки износостойких и жа-
ропрочных сталей» ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. В этих
статьях обобщен многолетней опыт сотрудников отдела в обла-
сти исследований и разработки новых способов наплавки, на-
плавочных материалов, технологий наплавки, создании напла-
вочного оборудования.
Во многом, результаты исследований, которые приводятся
в сборнике статей, не потеряли актуальности до настоящего
времени и данный сборник будет полезен научным и инженер-
но-техническим сотрудникам институтов и предприятий, зани-
мающихся проблемами наплавки. Он может быть также во мно-
гом полезен студентам ВУЗов и аспирантам соответствующих
специальностей.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-113041 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:40:01Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кусков, Ю.М. Гордань, Г.Н. Богайчук, И.Л. Кайда, Т.В. 2017-01-31T17:50:16Z 2017-01-31T17:50:16Z 2015 Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления / Ю.М. Кусков, Г.Н. Гордань, И.Л. Богайчук, Т.В. Кайда // Автоматическая сварка. — 2015. — № 5-6 (742). — С. 34-37. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113041 621.791.927.93 Исследована возможность использования в качестве дискретного присадочного материала, помимо дроби оптимального фракционного состава, отходов производства, образующихся при изготовлении дроби. Установлено, что технология наплавки дробью из высокохромистого чугуна практически не отличается от технологии наплавки таблетками, сформированными методами порошковой металлургии из отходов производства дроби. Структура металла, наплавленного дробью, характеризуется более мелким строением структурных составляющих и меньшим количеством аустенита. Идентичность результатов наплавки, по-видимому, может быть достигнута при оптимизации технологии производства таблеток, их размеров и массовой скорости подачи в шлаковую ванну. Work studies the possibility of application of waste products forming at shot production as discrete filler material in addition to shot of optimum factional composition. It is determined that surfacing by shot from high-chromium cast iron virtually has no difference on surfacing using tablets formed by powder metallurgy from shot production wastes. Metal, deposited by shot, is characterized by finer structure of structural constituents and lower quantity of austenite. Identity of surfacing results, apparently, can be achieved during optimizing the technology of tablet production, their sizes and mass rate of feeding in slag pool. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Современные способы наплавки, технологии наплавки и их применени Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления Electroslag surfacing using discrete materials of different methods of manufacture Article published earlier |
| spellingShingle | Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления Кусков, Ю.М. Гордань, Г.Н. Богайчук, И.Л. Кайда, Т.В. Современные способы наплавки, технологии наплавки и их применени |
| title | Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления |
| title_alt | Electroslag surfacing using discrete materials of different methods of manufacture |
| title_full | Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления |
| title_fullStr | Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления |
| title_full_unstemmed | Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления |
| title_short | Электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления |
| title_sort | электрошлаковая наплавка дискретным материалом различного способа изготовления |
| topic | Современные способы наплавки, технологии наплавки и их применени |
| topic_facet | Современные способы наплавки, технологии наплавки и их применени |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113041 |
| work_keys_str_mv | AT kuskovûm élektrošlakovaânaplavkadiskretnymmaterialomrazličnogosposobaizgotovleniâ AT gordanʹgn élektrošlakovaânaplavkadiskretnymmaterialomrazličnogosposobaizgotovleniâ AT bogaičukil élektrošlakovaânaplavkadiskretnymmaterialomrazličnogosposobaizgotovleniâ AT kaidatv élektrošlakovaânaplavkadiskretnymmaterialomrazličnogosposobaizgotovleniâ AT kuskovûm electroslagsurfacingusingdiscretematerialsofdifferentmethodsofmanufacture AT gordanʹgn electroslagsurfacingusingdiscretematerialsofdifferentmethodsofmanufacture AT bogaičukil electroslagsurfacingusingdiscretematerialsofdifferentmethodsofmanufacture AT kaidatv electroslagsurfacingusingdiscretematerialsofdifferentmethodsofmanufacture |