
- •1 Загальні питання застосування матеріалів при відновленні деталей Загальні поняття про трибоматеріалознавство
- •Класифікація матеріалів для відновлення
- •2 Матриця у структурі наплавленого матеріалу
- •3 Зміцнюючі фази у структурі наплавленого матеріалу
- •4 Структурні фактори стійкості наплавленого матеріалу при абразивному зношуванні
- •Підсумок по структурному стану і легуванню наплавлених матеріалів
- •5 Будова і властивості наплавлених шарів
- •6 Класифікація умов роботи наплавленого матеріалу
- •7 Компактні матеріали для відновлення деталей наплавленням і наварюванням
- •8 Порошкові дроти для наплавлення
- •9 Порошкові стрічки для наплавлення
- •10 Порошкові матеріали для наплавлення
- •11 Гнучкі порошкові дроти і прутки
- •12 Композиційні матеріали для відновлення
- •Порошкові композиційні електроди
- •13 Флюси для зварювання та наплавлення
- •Магнітні флюси
- •14 Полімерні матеріали для відновлення деталей машин
Порошкові композиційні електроди
Для наплавлення деталей металургійного обладнання використовують електроди-кермети системи Cr3C2-Ni – поєднання хімічної сполуки з металевою зв’язкою:
ГК-10: 90 % Cr3C2 + 10 % Ni
ГК-15: 85 % Cr3C2 + 15 % Ni
ГК-30: 70 % Cr3C2 + 30 % Ni.
Керамічні електроди утворюються також і при введенні дрібнодисперсних керамічних частинок в обмазку електродів.
Композиційні дроти для наплавлення виготовляють одним з наступних способів:
прокатування трубок одного матеріалу заповнених порошками інших матеріалів;
волочіння дротів із смуги;
відливання оболонки на тверді стрижні;
скручування двох і більше дротів різних матеріалів.
13 Флюси для зварювання та наплавлення
Флюси, які використовуються при зварюванні та наплавленні виконують наступні основні функції:
захист наплавлюваного матеріалу від дії оточуючого окисного середовища;
сприяння повільному охолодженню матеріалу, виходу газів та шлакових включень і утворенню щільного високоякісного шва за рахунок утворення над рідким металом шва шлакової кірки;
легування металу шва необхідними присадками;
забезпечення стійкого горіння дуги та стабільного протікання процесу зварювання чи наплавлення.
За способом виготовлення зварювання флюси поділяються на:
плавлені;
не плавлені (керамічні).
Плавлені флюси отримують шляхом розплавлення їх основних компонентів. До складу плавлених флюсів входять наступні компоненти:
марганець у вигляді оксиду марганцю. Володіючи великою спорідненістю до кисню він сприяє відновленню в наплавленому металі оксиду заліза. За рахунок утворення MnS марганець сприяє видаленню сірки з металу. При зварюванні низько-вуглецевих та легованих сталей марганець у складі флюсів призводить до легування металу зварного шва;
кремній у вигляді кремнезему. Сприяє пониженню пористості металу шва, оскільки він сповільнює процес утворення оксиду вуглецю, виділення якого є основною причиною утворення пор у наплавленому металі. Кремній є хорошим розкислювачем, тобто сприяє відновленню оксидів заліза. Як легуючий елемент при зварюванні під шаром флюсу кремній має обмежене використання;
компоненти з високим вмістом активних речовин, які сприяють розкисленню металу шва при зварюванні та наплавленні (глинозем, крейда, плавиковий шпат).
Технологічний процес виготовлення плавлених флюсів включає проведення наступних операцій:
розмелювання до необхідних розмірів вихідних сировинних матеріалів (марганцева руда, кварцовий пісок, глинозем, крейда, плавиковий шпат);
перемішування подрібнених вихідних сировинних матеріалів у відповідних масових співвідношеннях;
плавлення отриманої суміші вихідних сировинних матеріалів в електродугових або в газополуменевих печах;
грануляція з одержанням флюсу з певним розміром зерна (проводиться шляхом випускання розплаву у воду де частинки флюсу розтріскуються під впливом різкого перепаду температур);
сушіння отриманого флюсу у барабанах чи сушильних печах;
просіювання отриманого флюсу через сита на фракції.
Приклади марок плавлених флюсів (ГОСТ 9087-88):
АН-348-А, АН-3448-АМ, АН-348-БМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М, МС-9 – для зварювання та наплавлення вуглецевих та низьколегованих сталей вуглецевим та низьколегованим дротом;
АН-15, АН-18, АН-20СМ – для електродугового зварювання і наплавлення високолегованих і середньо легованих сталей відповідним зварювальним дротом;
АН-26С, АН-25СП, АН-26П – для автоматичного та напівавтоматичного зварювання нержавіючих, корозійностійких, жаростійких сталей.
Флюси, які у маркуванні містять АН розроблені інститутом електрозварювання ім. Патона. Флюси, які маркуються ОСЦ і ФС – розроблені ЦНТІ техмаш (Російська Федерація). Флюси, які у кінці маркуються літерою М називають нормальними і вони містять частинки флюсу розміром 0,25-1 мм. У більшості випадків цифра у маркуванні плавленого флюсу означає вміст діоксиду кремнію SiO2.
Плавлені флюси вимагають використання дорого легованого зварювального дроту але володіють хорошими технологічними властивостями (хороший захист зони зварювання і хороше формування шва). Плавлені флюси мають значно ширше використання у виробництві. Склад деяких марок плавлених флюсів приведений у таблиці 13.1.
На відміну від плавлених не плавлені флюси є механічною сумішшю компонентів. Відсутність плавлення дозволяє вводити до складу цих флюсів феросплави, металеві порошки, керамічні порошки. Ці речовини приймають участь у металургійних процесах, полегшують розкислення, сприяють легуванню розплавленого матеріалу та покращенню структури. При цьому можливе використання більш простих, недорогих і недефіцитних зварювальних дротів звичайних марок.
Таблиця 13.1-Хімічний склад плавлених флюсів для автоматичного та напівавтоматичного зварювання
Марка флюсу |
Вміст сполуки або хімічного елемента, % |
||||||||||
SiO2 |
MnO |
СаО |
MgO |
Al2O3 |
CaF2 |
K2O, Na2O |
Fe2O3 |
S |
P |
C |
|
AH-348A |
41-44 |
34-38 |
≤ 6,5 |
5,0-7,5 |
≤ 4,5 |
4,0-5,5 |
- |
≤ 2,0 |
≤0,15 |
≤0,12 |
- |
OCЦ-45 |
38-44 |
38-44 |
≤ 6,5 |
≤ 2,5 |
≤5 0 |
6,0-9,0 |
- |
≤ 2,0 |
≤0,15 |
≤0,15 |
- |
AH-348AM |
41-44 |
34-38 |
≤ 6,5 |
5,0-7,5 |
≤ 4,5 |
6,0-9,0 |
- |
≤ 2,0 |
≤0,15 |
≤0,15 |
- |
ОСЦ-45М |
38-44 |
38-44 |
≤ 6,5 |
≤ 2,5 |
≤5,0 |
6,0-9,0 |
- |
≤ 2,0 |
≤0,15 |
≤0,15 |
- |
АН-60 |
33-65 |
21-26 |
3,0-11,0 |
0,5-3,0 |
≤5.0 |
5,0-8,0 |
- |
≤ 1.5 |
≤0,15 |
≤0,15 |
- |
АН-8 |
33-36 |
21-26 |
4,0-7,0 |
5,0-7,5 |
11,0-15,0 |
13,0-19,0 |
2,0 |
≤1,5-3,5 |
≤0,15 |
≤0,15 |
- |
AH-20C |
19-24 |
≤0,5 |
3,0-9,0 |
9,0-13,0 |
27-32 |
25-33 |
2,0-3,0 |
≤1,0 |
≤0,08 |
≤0,05 |
- |
АН-22 |
18,0-21,5 |
7,0-9,0 |
12,0-15,0 |
11,5-15 |
19-23 |
20-24 |
1-2 |
≤1,0 |
≤0,05 |
≤0,05 |
- |
АН-26С |
29-33 |
2,5-4,0 |
4,0-8,0 |
15,0-18,0 |
19-23 |
20-24 |
- |
≤1,5 |
≤0,10 |
≤0,10 |
0,05 |
ФЦ-9 |
38-41 |
36-41 |
≤ 6,5 |
≤2,5 |
10-13 |
2,0-3,0 |
- |
≤ 2,0 |
≤0,10 |
≤0,10 |
- |
Технологічний процес виготовлення не плавлених флюсів включає проведення наступних операцій:
вихідні сировинні матеріали (марганцева руда, кремнезем, феросплави, керамічні та металеві порошки) подрібнюють і перемішують у відповідних масових співвідношеннях;
у строго визначеному співвідношенні отриману механічну суміш змішують з водою до досягнення рідкого стану;
отриманий водний розчин пропускають через гранулятор з метою одержання кулько подібних гранул;
сушіння отриманих сирих гранул;
прогартовування гранул з метою повного видалення вологи.
Не плавлені керамічні флюси володіють рядом переваг:
мала чутливість до іржі, окалини, вологи на поверхні деталей, які зварюються;
забезпечують одержання зварних швів з високою ударною в’язкістю при низькій температурі.
Разом з тим не плавлені керамічні флюси мають суттєвий недолік: висока гігроскопічність (здатність втягувати в себе вологу), яка потребує герметичного упакування і жорсткі вимоги до режимів зварювання. Склад деяких марок не плавлених керамічних флюсів приведений у таблиці 13.2.
Таблиця 13.2 – Керамічні флюси для наплавлення [12]
Марка флюсу |
Наплавлений метал |
Рекомендований дріт |
|
Тип |
Твердість |
||
ФК-45Х10В5ФМ |
45Х10В5ФМ |
HV 540 |
Cв-20Х13 |
АНК-18 |
30Х3Г1 |
HV 400 |
Св-08, Св-08А |
HRC 50 |
Нп-30ХГСА |
||
ЖСН-5 |
20Х6МФ |
HRC 36 |
Св-08А |
HRC 42 |
Св-08ГА |
||
HRC 48 |
Св-12ГС |
||
HRC 54 |
Нп-30ХГСА |
||
АНК-19 |
60Х4ГС |
HRC 50 |
Св-08, Св-08А |
АНК-40 |
25Х1ГС |
HB 250 |
Св-08, Св-08А |
Керамічні флюси, які у маркуванні містять АНК розроблені і виготовляються інститутом електрозварювання ім. Є.О. Патона АН України:
АНК-35 –для зварювання та наплавлення вуглецевих та низьколегованих сталей;
АНК-30, АНК-47 – для зварювання швів високої холодостійкості;
АНК-45 – для зварювання та наплавлення високолегованих сталей.