Раздел 2
Материалы, оборудование и методики исследований
2.1. Материалы, использованные в исследованиях
При проведении исследований и отработке составов новых фосфоросодержащих
порошковых проволок в качестве основного металла применяли пластины из
низкоуглеродистой конструкционной стали Ст3 по ДСТУ 2651 (ГОСТ 380). Образцы
вырезали из листов соответствующей толщины газокислородной резкой. Поверхность
пластин под наплавку зачищалась абразивными кругами.
Для оболочки порошковой проволоки использовали холоднокатанную ленту из стали
08кп или 08пс по ГОСТ 503-81 или ТУ 14-1-1453-89, первой или второй группы по
качеству отделки поверхности, особо мягкая, нормальной точности по ширине и
толщине, недрессированная.
При проведении исследований триботехнических характеристик наплавленного
металла в качестве контртел использовали образцы из стали 45, закаленные на
твердость HRC 42.
Опытно-промышленная проверка разработанных фосфорсодержащих порошковых проволок
производилась при наплавке крановых колес мостовых кранов и катушек шнека
диффузионного аппарата ДС-12 Савинского сахарного завода (Харьковская обл.).
Крановые колеса были изготовлены из стали 65Г, катушки шнеков - из стали 5.
Данные о химическом составе и механических свойствах использованных сталей
приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Химический состав и механические свойства использованных материалов
Марка
стали
Массовая доля элемен-тов, %
Механические свойства
Si
Mn
Cr
sт, МПа
sв, МПа
d,
y,
Твер-дость,НВ
Сталь Ст3
0,15
0.25
0,40
Ј0,25
250
420
25
55
160
Сталь 08кп
0,08
0,03
0,40
0,10
200
300
28
50
150
Сталь 5
0,35
0,25
0,60
Ј0,25
285
540
19
40
180
Сталь 45
0,46
0,27
0,65
Ј0,25
360
610
16
40
190
Сталь 65Г
0,66
0,27
1,05
Ј0,25
440
750
230
Примечание: данные по механическим свойствам приведены для сталей после
нормализации.
В качестве шихтовых материалов при изготовлении порошковых проволок
использовались порошки металлов, ферросплавов и минералов, марки которых, а
также стандарты, по которым они изготавливаются, приведены в табл. 2.2 и 2.3.
Таблица 2.2
Металлические шихтовые материалы
№№
п/п
Наименование и марка шихтовых материалов
Вид поставки
ГОСТ, ОСТ или ТУ
Хром металлический Х99Н1; Х99
Куски
5905-79
Феррохром ФХ650А; ФХ800А; ФХ800Б
- " -
4757-91
Порошок никелевый ПНК-ОТ1;ПНЭ-3
Порошок
9722-79
Ферромолибден ФМо60; ФМо58
Куски
4759-91
Молибден
Порошок
48-19-316-80
Феррованадий ФВд40У1; ФВд50У0,3
Куски
27130-86
Ферросилиций ФС75; ФС90
- " -
1415-78
Ферротитан ФТи35С7; Фти70С1
- " -
4761-91
Ферромарганец ФМн78
- " -
4755-91
10
Марганец металлический Мн95
- " -
6008-90
11
Порошок графита кристаллического литейного ГЛ-1; ГЛ-2; ГЛ-3
Порошок
5279-74
12
Графит тигельный ГТ-1; ГТ-2
- " -
4596-75
13
Порошок железный ПЖ3М; ПЖ3С; ПЖ4М
- " -
9849-86
14
Порошок алюминия ПА-3
- " -
6058-73
15
Феррофосфор доменный
Куски
6-08-1
16
Ферровольфрам ВФ70; ВФ65
- " -
17293-82
17
Релит (карбид вольфрама)
- " -
48-19-279-82
Таблица 2.3
Минеральные шихтовые материалы
№№
п/п
Наименование и марка шихтовых материалов
Вид поставки
ГОСТ или ТУ
Мрамор М-92П; М-92К; М-92Б
Порошок, куски
4416-73
Концентрат рутиловый
Куски
22983-78
Концентрат плавикошпатовый для сварочных материалов (Флюорит) ФФС-97Б; ФФС-95;
ФКС-95Б
- " -
4421-73
Шпат полевой для электродных покрытий ПШМ; ПШК
Порошок, куски
4422-73
Криолит искусственный технический
Куски
10561-80
Магнезит сырой дробленый
- " -
14-8-64-73
Нефелиновый концентрат
Порошок
113-12-54-89
Натрий кремнефтористый
- " -
113-08-587-86
Концентрат цирконовый КЦП
- " -
48-82-74
10
Глинозем ГН, ГНК
- " -
6912-87
Исходные материалы измельчались и просеивались в соответствии с требованиями к
их гранулометрическому составу: максимальный размер – 350 мкм; минимальный – 50
мкм. Минеральные компоненты просушивались при температуре 250…300 0С,
металлические – при 300…400 0С. Массовая доля влаги в готовой шихте не
превышала 0,5 %.
2.2. Наплавочное оборудование, использованное в исследованиях
Экспериментальные исследования по дуговой наплавке фосфоросодержащими
порошковыми проволоками и опытно-промышленную наплавку ими готовых деталей
производили с использованием наплавочного оборудования отд. № 2 ИЭС
им.Е.О.Патона: полуавтомата БП-600 с источником питания ВДУ-506 (рис. 2.1);
станка для автоматической наплавки У653 с источником питания ВДУ-506 (рис. 2.2)
и установки, состоящей из тяжелого наплавочного автомата АД-231, источника
питания ВДУ-1202 и манипулятора М 11050 (рис. 2.3).
Рис. 2.1. Полуавтомат БП-600 с источником питания ВДУ-506
На полуавтомате наплавляли образцы опытными самозащитными фосфоросодержащими
порошковыми проволоками для проведения различных исследований.
Станок У 653 предназначен для автоматической дуговой наплавки под флюсом,
открытой дугой и в защитных газах плоских деталей и деталей типа тел вращения.
Станок оборудован манипулятором с токарным патроном, в котором крепятся для
наплавки цилиндрические детали. Манипулятор обеспечивает любое положение оси
вращения наплавляемой детали в вертикальной плоскости.
На станке У 653 производили наплавку образцов опытными порошковыми
проволоками, в основном под флюсом, для проведения различных исследований.
Рис. 2.2. Станок для автоматической наплавки У 653 с источником питания
ВДУ-506
Опытно-промышленную наплавку разработанной проволокой крановых колес и катушек
шнека диффузионного аппарата ДС-12 Савинского сахарного завода (Харьковская
обл.) производили на
установке, укомплектованной наплавочным автоматом АД 231.