ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ПРИ НАПЛАВКЕ ЭРОЗИОННОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ

 

Воротников В.Я., Савенков С.Н. (КГТУ, г. Курск, РФ)

 

In the article is given the description of the process of the mechanized hard-facing of austenitic steels on steel of pearlitic class with the use for averting the formation of hot cracks and martensite layers of the fluctuations of welding wire.

 

Наплавка сталей аустенитного класса на перлитные сопряжена со значительными технологическими трудностями, обусловленными повышенной склонностью к образованию горячих трещин и формированием в переходном слое зоны сплавления диффузионных прослоек мартенситного класса, приводящих при эксплуатации конструкций к отслоению наплавленного металла.

Разработана специальная технология механизированной наплавки, которая за счет подачи дополнительной колеблющейся глубокоаустенитной присадки позволяет исключить образование горячих трещин.

Суть способа заключается в следующем. В процессе наплавки перлитных сталей аустенитным электродом в кристаллизующуюся часть сварочной ванны на расстоянии от дуги равном 0,35-0,4 длины сварочной ванны, подается дополнительная присадочная проволока аустенитного класса. Для лучшего расплавления присадочной проволоки используется сопутствующий подогрев проволоки путем пропускания кратковременных импульсов постоянного тока низкого напряжения через контакт присадочной проволоки с основным металлом. При этом присадочную проволоку подают в количестве 0,6-0,9 от веса расплавленной электродной проволоки. Для обеспечения формирования стабильной аустенитной прослойки, эквидистантной линии сплавления, присадочной проволоке сообщают, с помощью специального подающего механизма, колебания поперек сварного шва с частотой 0,3-1,5 Гц и амплитудой равной 0,6-0,7 ширины сварочной ванны. Частоту колебаний присадочной проволоки выбирают из условий формирования сплошного подслоя и определяют в зависимости от скорости наплавки.

Для усиления разориентировки кристаллитов возможно сообщение основному электроду поперечных колебаний, которые усиливают механическое перемешивание ванны расплавленного металла и измельчают кристаллиты в процессе кристаллизации металла шва. При этом увеличивается скорость кристаллизации ванны расплавленного металла и, как следствие этого, уменьшается ее объем. Кроме того колебания основного электрода позволяют уменьшить глубину проплавления основного металла. Частота колебаний основного электрода определяется по формуле:

 

,

где: ƒ_э  - частота колебаний основного электрода, Гц;

       ƒ_пр  - частота колебаний присадочной проволоки, Гц;

При минимальных значениях частоты колебаний основного электрода наблюдается волнистая форма боковой поверхности шва, а при максимальных значениях наблюдается хаотическое блуждание пятна дуги на изделии и возмущение зеркала ванны расплавленного металла.

При наплавке угловых валиков для предотвращения горячих трещин предъявляются требования минимального размера сварочной ванны и минимальной погонной энергии. На основании экспериментов построена область допускаемых параметров режимов наплавки, ограничен­ной током дуги 180-200 А и скоростью наплавки 16-36 м/ч.

Для стабильного процесса наплавки необходимо полное усвоение присадки, причем должно соблюдаться условие  контактного нагрева на вылете без дугового процесса.  Большое значение имеет расстояние между электродом и присадкой, которое зависит от длины ванны. Наиболее оптимальным представляется соотношение

1 = (0,25 - 0,35)∙L

Колебание присадки обеспечивает формирование подслоя по ширине шва и перемешивание основного и наплавляемого металлов, способствующее уменьшению вероятности образования горячих трещин, подавлению процессов приводящих к образованию мартенситных прослоек, обеспечивая длительный срок эксплуатации, качество наплавленного металла, производительность и снижение трудоемкости.

Данная технология была опробована при наплавке эрозионно-стойких уплотнительных поясков деталей насосов. При механизированной наплавке уплотнительных поясков насосов в качестве электродной проволоки использовалась аустенитная проволока Св06Х19Н9Т диаметром 3 мм и флюс АН-26с. Для подачи в хвостовую часть сварочной ванны присадочной проволоки наплавочный аппарат А-1416 был блокирован механизмом подачи полуавтомата ПДГ-302 и механизмом, обеспечивающим её поперечное колебание. Подавалась глубокоаустенитная присадка Св09Х16Н25М6АФ диаметром 2 мм. Подогрев присадочной проволоки осуществлялся с помощью генератора импульсов ГИДС-1. Количество присадочного материала составляло 40% расхода электродной проволоки. Температура подогрева не ниже 500°С, чтобы исключить образование пор и шлаковых каналов. Место введения присадки в сварочную ванну должно находиться на определенном расстоянии от электрода, которое зависит от режимов наплавки и длины сварочной ванны. Согласно экспериментальным данным оно должно составлять 0,3-0,5 от длины сварочной ванны. Частота колебаний f = 3 с^-1.

Наплавка опытных образцов из перлитной стали для оценки технологической прочности аустенитного эрозионостойкого металла проводилось на режимах: J_д = 500 А, U_д = 30 В, скорость наплавки 25 м/ч. Испытания на сопротивление горячим трещинам проводили при деформировании образцов изгибом на машине ЛТП1-11 с оценкой по критическому темпу растяжения в верхних слоях шва. Согласно полученным данным стойкость к образованию горячих трещин в наплавленном металле при введении колеблющейся присадки повысилась в 3 раза повышение технологической прочности можно объяснить тем, что первичная структура наплавленного металла более дисперсна при введении колеблющейся присадки и увеличивается скорость кристаллизации металла шва.