×
13.07.2018
218.016.70ba

Порошковая проволока

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей арматуры, торцевых уплотнений контактных пар. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты и содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: феррохром 20,0-26,0, нитрид бора 1,0-3,0, алюминий 1,0-1,4, ферротитан 1,1-1,8, карбид бора 2,0-5,0, железный порошок 5,0-17,0, стальная оболочка - остальное. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл. Порошковая проволока обеспечивает повышение износостойкости наплавленных на детали покрытий, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электродуговой наплавки порошковой проволокой деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, и может быть использовано в энергетической, химической, нефтяной отраслях промышленности, например, для восстановления и упрочнения уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей аппаратуры, торцевых уплотнителей, контактных пар различных насосов и т.п.

Известна порошковая проволока (АС RU №277978, опубл. 05.08.1970 г.), состав шихты которой взят в следующем соотношении, %:

карбид бора 22-25
железный порошок остальное

Металл, наплавленный порошковой проволокой с шихтой предложенного состава, обладает высокой твердостью (7000-8000 МПа) и относительной износостойкостью, но низкой коррозионной стойкостью.

Известна порошковая проволока (AC RU №534331 от 05.11.1976 г.) для износостойкой наплавки деталей, подвергающихся абразивному изнашиванию, состоящая из стальной малоуглеродистой оболочки и шихты, содержащей хром и карбид бора при следующем процентном отношении, %:

хром 15-20
карбид бора 5-10
малоуглеродистая оболочка остальное

Однако металл, наплавленный известной порошковой проволокой, имеет очень высокую твердость (до 67 HRC), что сильно усложняет его механическую обработку. Такой металл хрупок и склонен к образованию трещин и сколов, что снижает износостойкость наплавленных деталей.

Наиболее близким по технической сущности и химическому составу является порошковая проволока (AC RU №407692, опубл. 10.07.1973 г.), состав шихты которой взят в следующих соотношениях, %:

нитрид бора 4-6
феррованадий 5-7
алюминий 0,9-1,0
феррохром 40-42
ферротитан 2-3
ферросилиций 0,2-0,25

Такая порошковая проволока обеспечивает получение наплавленного металла с достаточно высокой твердостью до 51-56 HRC, но имеет низкие сварочные технологические характеристики вследствие образования пор и плохого формирования валиков, что не обеспечивает высокую износостойкость деталей, работающих в условиях трения.

Технической задачей данного изобретения является повышение износостойкости наплавленных покрытий, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой.

Технический результат достигается за счет того, что в порошковой проволоке для наплавки деталей, состоящей из стальной оболочки и шихты, включающей феррохром, нитрид бора, алюминий и ферротитан, согласно заявляемому техническому решению шихта дополнительно содержит карбид бора и железный порошок при следующем процентном соотношении компонентов, масс. %:

феррохром 20,0-26,0
нитрид бора 1,0-3,0
алюминий 1,0-1,4
ферротитан 1,1-1,8
карбид бора 2,0-5,0
железный порошок 17,0-5,0
стальная оболочка остальное

Наличие в шихте феррохрома в количестве 20,0-26,0% соответствует содержанию 14-18% хрома в наплавленном металле, обеспечивающее получение мартенситной структуры, обладающей достаточно высокой коррозионной и кавитационной стойкостью, характерной для сталей (20-40)Х13. Образуя в наплавленном металле комплексные соединения, хром также повышает его износостойкость.

Наличие в составе шихты порошковой проволоки нитрида бора увеличивает твердость наплавленного металла, обеспечивая получение его мелкозернистой структуры с увеличенным количеством неметаллической фазы за счет насыщения сварочной ванны частицами нитридов, температура плавления которых выше температуры плавления сплава. Концентрация нитрида бора в шихте менее 1,0% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении свыше 3,0% возрастает процентное содержание азота в наплавке, что приводит к появлению пор и падению износостойкости наплавленного металла.

Присутствие в составе шихты 1,0-1,4% алюминия, являющегося энергичным нитридообразующим элементом, связывает азот в прочные мелкодисперсные соединения AlN и тем самым модифицирует наплавленный металл, повышая его износостойкость. Кроме того, алюминий обеспечивает раскисление сварочной ванны и предотвращает выгорание основных легирующих элементов в процессе наплавки за счет активного взаимодействия с кислородом, что обеспечивает более высокие сварочно-технологические свойства порошковой проволоки, хорошую растекаемость, отсутствие пористости и чешуйчатости наплавленного металла.

Присутствие в составе шихты порошковой проволоки ферротитана в количестве 1,1-1,8% позволяет, наряду с алюминием, обеспечить раскисление наплавленного металла, а также реализовать механизм дополнительного его упрочнения дисперсными выделениями карбоборидов и карбонитридов титана. Концентрация ферротитана в составе шихты проволоки за пределами указанного количества не оказывает значительного влияния на технологические и эксплуатационные свойства наплавленного металла.

Введение в шихту проволоки карбида бора в количестве 2,0-5,0% ведет к выделению в структуре наплавленного металла боридной эвтектики, которая, располагаясь в виде каркаса между кристаллами, воспринимает часть нагрузки от контактного взаимодействия и рассредоточивает ее на большую площадь поверхности, что увеличивает стойкость наплавленного металла, работающего в условиях истирания против задирания. Также при этом образуются мелкодисперсные труднорастворимые высокопрочные карбиды, бориды и карбобориды, способствующие увеличению износостойкости наплавленного металла. Концентрация карбида бора менее 2,0% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении ее свыше 5,0% приводит к появлению пор, охрупчиванию наплавленного металла и падению его износостойкости.

Введение железного порошка способствует равномерности плавления шихты и оболочки, что улучшает сварочно-технологические свойства порошковой проволоки. Кроме того, железный порошок необходим для получения расчетного коэффициента заполнения порошковой проволоки, что обеспечивает получение наплавленного металла требуемого химического состава.

Значительное уменьшение в шихте количества нитрида бора по сравнению с прототипом обусловливает ограничение процесса образования пор в наплавленном металле и улучшает формирование валиков. Благодаря тому что в шихту предложенной порошковой проволоки совместно вводится нитрид бора, карбид бора, алюминий и ферротитан, удается получить новый наплавленный металл композиционного типа. Данный металл обладает повышенной износостойкостью, которая обеспечивается комплексным упрочнением за счет образования в мартенситной матрице карбидных, нитридных, карбоборидных, карбонитридных и интерметаллидных фаз.

Для количественной оценки воздействия легирующих элементов на свойства наплавленного металла по известной технологии были изготовлены 6 составов порошковой проволоки: 2, 3 и 4 - составы предлагаемой проволоки; 1 и 5 - составы с содержанием компонентов, выходящим за пределы; 6 - состав прототипа с учетом перерасчета состава его шихты в количественный состав порошковой проволоки при коэффициенте заполнения 42%; приведенные в табл. 1.

В качестве оболочки использовали стальную ленту марки 08 кп размером 15×0,5 мм по ГОСТ 503-81. Коэффициент заполнения такой порошковой проволоки составляет 42%. В качестве шихты использовали смесь порошков феррохрома марки ФХ001А по ГОСТу 4757-91 (ИСО 5448-81), карбида бора по ГОСТу 5744-85, нитрида бора ТУ 26.8-0022 226-007-2003, алюминия марки ПА-4 по ГОСТу 5494-95, ферротитана марки ФТи70С1 по ГОСТу 4761-91 и железа марки ПЖР2 по ГОСТу 9849-86.

Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл.

Наплавка предложенной проволокой может производиться как под флюсом, так и в среде защитных газов.

Новая порошковая проволока ∅2,8 мм всех изготовленных вариантов прошла сварочно-технологические испытания при наплавке под флюсом OK Flux 10.62 темплетов из стали 45 размером 20×60×250 мм. При наплавке образцов использовали источник питания дуги ВДУ - 506 и сварочный полуавтомат ПДФ-502. Порошковая проволока обеспечивает хорошие сварочно-технологические свойства при наплавке на постоянном токе обратной полярности на режимах Iд=290÷310 А, Uд=30÷32 В.

Дюрометрические исследования проводили с использованием твердомера ТК-2 по методу Роквелла на образцах из металла после наплавки и термической обработки (за величину твердости бралось среднее значение твердости - 3 замеров).

Испытания на износостойкость проводились на машине трения ИИ 5018 при сухом трении по схеме «диск-колодка» (материал диска - сталь У7, твердость 63 HRC; нагрузка на образец 1000 Н, скорость вращения диска 0,28 м/с). Весовой износ образцов регистрировался после каждых 6 мин испытаний при общем пути трения 400 м. Измерение величины износа образцов осуществлялось весовым методом с использованием аналитических весов OHAUS АХ224. Полученные результаты выражались в виде коэффициента относительной износостойкости ε, численно равного отношению весовых потерь эталона (сталь 30X13) и испытуемого металла за одинаковое время.

Результаты испытаний приведены в таблице №2.

Приведенные в таблице 2 результаты испытаний показывают, что составы порошковой проволоки NN 2-4 являются оптимальными и обеспечивают получение наплавленного металла с достаточно высокой твердостью и износостойкостью, не склонного к пористости и трещинообразованию.

Анализ результатов испытаний показал, что, по сравнению с использованием порошковой проволоки-прототипа, применение предлагаемой новой порошковой проволоки позволит увеличить коэффициент относительной износостойкости наплавленного металла ε с 2,1 до 3,3-3,8.

Наплавленный металл, полученный новой порошковой проволокой, может использоваться в закаленном от температур 1000-1100°C и отпущенном состоянии. После закалки твердость в зависимости от содержания углерода составляет 52÷60 HRC, после отпуска при 550°C - 48÷52 HRC, а после отпуска при 700°C - 36÷44 HRC.

Технологические испытания новой порошковой проволоки показали, что в процессе наплавки обеспечивается устойчивое горение дуги, хорошее формирование валика наплавного металла, отсутствие трещин и наплывов, шлаковая корка хорошо покрывает наплавленный валик и удаляется без затруднения.

Использование предложенной порошковой проволоки для наплавки уплотнительных поверхностей деталей запорной арматуры трубопроводного транспорта позволяет повысить их износостойкость и срок службы в 1,5-2 раза.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 109.
25.08.2017
№217.015.b522

Устройство дифференциальной защиты на герконах и магниторезисторе для преобразовательной установки с трансформатором и выпрямителем

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам для защиты вентильных преобразовательных установок, и может быть использовано на преобразовательных установках, силовые трансформаторы которых имеют значительный бросок тока намагничивания. Устройство содержит исполнительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614243
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b6b7

Устройство защиты линии электропередачи из двух параллельно соединенных кабелей в электрической сети с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - обеспечение селективности защиты. Устройство защиты содержит трансформаторы тока нулевой последовательности на каждом кабеле и реле тока. При этом обмотки трансформаторов тока нулевой последовательности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614528
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.be41

Спортивно-охотничий лук

Изобретение относится к метательному оружию и может быть использовано при создании недорогих и достаточно мощных луков и арбалетов для спортивных тренировок, состязаний и спортивной охоты. Лук содержит рукоять (1) с полочкой (2) для укладки стрелы (3) и натяженое устройство тетивы (4) в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616772
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bfb2

Способ средневолновой многоканальной зоновой сети двусторонней мобильной автоматической радиосвязи с временным разделением режимов приема и передачи сообщений

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в повышении надежности связи. Для этого способ средневолновой зоновой сети двусторонней радиосвязи с временным разделением режимов приема и передачи сообщений заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617211
Дата охранного документа: 24.04.2017
25.08.2017
№217.015.c269

Способ получения металлизированного изображения

Изобретение относится к электронике, полиграфии и может быть использовано при изготовлении печатных плат для формирования металлизированного изображения. Технический результат – упрощение способа за счет отсутствия необходимости воздействия лазерным импульсом на обработанную поверхность, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617705
Дата охранного документа: 26.04.2017
25.08.2017
№217.015.c499

Устройство защиты печного трансформатора

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано в качестве устройства защиты печного трансформатора от коротких замыканий. Устройство защиты печного трансформатора, содержащее блок измерения тока и напряжения, первый и второй блоки логики,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618216
Дата охранного документа: 03.05.2017
25.08.2017
№217.015.c5a5

Устройство контроля веществ

Предложено устройство контроля веществ, содержащее источник физического поля 1 в составе соединенных последовательно генератора сигналов 14, модулятора 15, светодиода 16, к которым подключены последовательно элемент с объектом контроля 2, преобразователь физического поля 3, и, кроме того,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618488
Дата охранного документа: 03.05.2017
25.08.2017
№217.015.c9b8

Поршневой двигатель

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно в качестве силовой установки для транспортных средств с экологически чистым выхлопом. Двигатель состоит из блока цилиндров, шатунно-поршневых групп, работающих на общий коленчатый вал, системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619516
Дата охранного документа: 16.05.2017
25.08.2017
№217.015.d074

Стабилизированный электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокоточных электроприводах. Технический результат - улучшение динамических характеристик электропривода. Для этого предложен стабилизированный электропривод, который содержит электродвигатель, импульсный датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621288
Дата охранного документа: 01.06.2017
25.08.2017
№217.015.d1d2

Способ спуска отделяющейся части ступени ракеты космического назначения и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике. Способ спуска отработанной части (ОЧ) ступени РКН на жидких компонентах ракетного топлива в заданный район падения основан на стабилизации и ориентации ОЧ за счет энергетики невыработанных остатков жидких компонентов ракетного топлива...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621771
Дата охранного документа: 07.06.2017
Показаны записи 1-10 из 18.
20.04.2013
№216.012.371f

Штамповый сплав

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инструментальным сплавам высокой теплостойкости, используемым для изготовления литых и кованых штампов горячего деформирования. Сплав содержит элементы в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,10-0,15, никель 11,0-13,0, молибден 4,0-8,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479664
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.05.2014
№216.012.bf6d

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано для электродуговой наплавки оборудования и инструмента, работающих в условиях термомеханического циклического нагружения, например деталей медеразливочных машин, прессового инструмента горячего деформирования, валков горячей прокатки. Порошковая проволока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514754
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.04.2016
№216.015.39d6

Порошковая проволока

Изобретение относится к порошковым проволокам. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 1,0-2,0; феррохром 20,0-24,0; ферромолибден 0,5-2,0; карбид бора 4,0-12,0; железный порошок 0-16,5;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582402
Дата охранного документа: 27.04.2016
19.01.2018
№218.016.088a

Модификатор

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для модифицирования отливок из ковкого чугуна. Модификатор содержит смесь порошков, мас. %: карбида кремния 30-40; алюминия 20-30; карбида бора остальное. Изобретение обеспечивает усиление модифицирующего эффекта и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631930
Дата охранного документа: 28.09.2017
19.01.2018
№218.016.0aad

Порошковая проволока

Изобретение относится к области металлургии, а именно к порошковой проволоке, которая может быть использована в энергетической, химической и нефтяной отраслях для восстановления и упрочнения посадочных поверхностей валов, запорной и дросселирующей арматуры, торцевых уплотнений контактных пар....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632311
Дата охранного документа: 03.10.2017
29.12.2018
№218.016.ad0a

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей, работающих в условиях трения и ударных нагрузок, в частности шнеков, скребков, лопастей, плунжеров Проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676383
Дата охранного документа: 28.12.2018
09.02.2019
№219.016.b860

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано при нанесении наплавкой покрытий на деталях, работающих на истирание в условиях воздействия абразивного потока с большими контактными нагрузками, в частности для восстановления и упрочнения транспортирующих шнеков экструдеров. Порошковая проволока состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679372
Дата охранного документа: 07.02.2019
09.02.2019
№219.016.b89c

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей ходовой части гусеничных машин, крановых колес, сцепок вагонов. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты и содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: марганец металлический 3-5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679373
Дата охранного документа: 07.02.2019
09.02.2019
№219.016.b8a8

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано при электродуговой наплавке износостойких сплавов на детали, работающие в условиях интенсивного износа при повышенных температурах с ударными нагрузками, например деталей кузнечно-прессового инструмента горячего деформирования, валков горячей прокатки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679374
Дата охранного документа: 07.02.2019
29.03.2019
№219.016.ece2

Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, например уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей арматуры, торцевых уплотнений контактных пар. Порошковая проволока состоит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682941
Дата охранного документа: 25.03.2019
+ добавить свой РИД