×
09.02.2019
219.016.b8a8

ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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. Проволока состоит из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты и содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: никель 6-8, хром 5-6, молибден 2-4, ферросилиций 1,5-2,5, диборид титана 1,0-2,5, диборид циркония 1,0-2,5, кремнефтористый натрий 0,5-1,0, железный порошок 3,8-20, ферротитан 3-4, ферроалюминий 1-2, нитрид бора 0,5-1,5, стальная оболочка - остальное. Наплавка порошковой проволокой с данным составом шихты может производиться в аргоне либо под флюсом. Наплавленный металл обладает высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью при сохранении пластических свойств, что позволяет значительно повысить стойкость кузнечно-прессового инструмента горячего деформирования в условиях длительного температурно-силового воздействия. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электродуговой наплавки износостойких сплавов, в частности к составу шихты порошковой проволоки, и может быть использовано для повышения стойкости деталей оборудования и инструмента, работающих в условиях интенсивного износа при повышенных температурах (до 800°С) с ударными нагрузками, например деталей кузнечно-прессового инструмента горячего деформирования, валков горячей прокатки.

Известна порошковая шихта для наплавки (авторское свидетельство СССР №360186, B23k 35/36, опубл. Б.И. №36, 1972), которая может использоваться при наплавке деталей нефтепромыслового оборудования, и содержащая компоненты в следующем соотношении, %:

диборид титана - 0,5-20
никель - 0-10
карбид бора - остальное.

Металл, полученный при электродуговой наплавке низкоуглеродистой проволокой по шихте известного состава под слоем сварочного флюса, имеет высокую твердость после наплавки (HV 800-850), что делает невозможным обрабатывать режущим инструментом наплавленный металл в состоянии после наплавки. Кроме того, к недостаткам известного материала следует отнести необходимость предварительного подогрева деталей перед наплавкой до высокой температуры (450-550°С) и низкую износостойкость в условиях температурно-силового воздействия, которая обусловлена высоким удельным объемом карбоборидных фаз в структуре металла, приводящих к его охрупчиванию.

Известна порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №407692, B23k 35/36, опубл. Б.И. №47, 1973), предназначенная для наплавки деталей, работающих в условиях абразивного износа при нормальных температурах, состав шихты которой взят в следующих соотношениях, %:

феррохром - 40-42
ферротитан - 2-3
ферросилиций - 0,2-0,25
нитрид бора - 4-6
феррованадий - 5-7
алюминий - 0.9-1,0.

Такая порошковая проволока обеспечивает получение

наплавленного металла с достаточно высокой твердостью до 51-56 HRC, но вследствие высокой концентрации в ней нитрида бора и отсутствия компонентов, снижающих чувствительность к пористости, имеет низкие сварочные технологические характеристики вследствие образования пор и плохого формирования валиков.

Известна порошковая проволока (авторское свидетельство СССР №295636, B23k 35/36, опубл. Б.И. №8, 1971), предназначенная для механизированной износостойкой наплавки в среде аргона деталей, работающих при повышенной температуре (до 600°С), состоящая из металлической оболочки (армко-железа) и шихты, содержащей компоненты при следующем соотношении, %:

хром - 10-20
молибден - 11-25
титан - 2-4
алюминий - 0,9-1,2
никель - остальное.

Наплавленный данной порошковой проволокой металл системы Ni-Cr-Mo-Ti-Al достигает максимальной твердости после старения при температуре 500°С в течение 2 часов (за счет образования интерметаллидных фаз Ni3Ti и Ni3Al), но имеет недостаточную теплостойкость (до 600°С), вызванную явлением возврата, заключающемся в растворении упрочняющих фаз при повышении температуры выше температуры старения, что обусловливает его низкую износостойкость в условиях температурно-силового воздействия.

Наиболее близкой по химическому составу и назначению является порошковая проволока (патент РФ №2429957, B23k 35/36, опубл. Б.И. №27, 2011) предназначенная для наплавки инструмента горячего деформирования, состоящая из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты в следующих соотношениях, мас. %:

никель - 11-13,5
хром - 3-5,5
молибден - 3-5,5
ферросилиций - 0,8-2,5
феррованадий - 1,5-3,5
титан - 0,5-1,0
алюминий - 0,5-1,0
карбид бора - 0,5-1,5
диборид титана - 1,5-2,5
диборид циркония - 1,0-1,5
кремнефтористый натрий - 0,5-1,0
железный порошок - 0,5-14,5
стальная оболочка - остальное.

Износостойкость металла, наплавленного такой порошковой проволокой, обеспечивается наличием мартенситной структуры упрочненной большей частью карбидными включениями. Для обеспечения существенного количества таких включений в наплавленном металле значительно увеличена концентрация карбида бора в шихте порошковой проволоки. Однако при наплавке такой порошковой проволокой деталей из сталей, содержащей 0,3-0,5% углерода происходит переход углерода из основного металла в сварочную ванну, что приводит к образованию трещин в наплавленном слое и не позволяет существенно повысить износостойкость таких деталей. Для предупреждения их образования требуется нанесение промежуточного слоя и последующая его механическая обработка. При наплавке массивных деталей со скоростью 30-40 м/час требуется предварительный и сопутствующий подогрев, в противном случае, на поверхности наплавленного металла также часто возникают трещины.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение склонности к хрупкому разрушению покрытий, наплавленных на детали с повышенным содержанием углерода, металл которых в результате термический обработки приобретает высокую теплостойкость и износостойкость при работе в условиях температурно-силового воздействия.

Технический результат достигается за счет того, что порошковая проволока, состоящая из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей никель, хром, молибден, ферросилиций, диборид титана, диборид циркония, кремнефтористый натрий и железный порошок, дополнительно содержит ферротитан, ферроалюминий и нитрид бора и при следующем соотношении компонентов, мас. %:

никель - 6-8
хром - 5-6
молибден - 2-4
ферросилиций - 1,5-2,5
диборид титана - 1,0-2,5
диборид циркония - 1,0-2,5
кремнефтористый натрий - 0,5-1,0
железный порошок - 3,8-20
ферротитан - 3-4
ферроалюминий - 1-2
нитрид бора - 0,5-1,5
стальная оболочка - остальное.

Для изготовления порошковой проволоки используют как чистые порошки металлов, так и ферросплавы, варьируя состав шихты в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл. Наплавка предложенной проволокой может производиться в аргоне либо под флюсом.

Благодаря наличию никеля в металле образуется мартенситная матрица с высокой плотностью подвижных дислокаций, что создает условия для протекания пластической деформации и тем самым придает мартенситу повышенную пластичность и ударную вязкость. Никель может как непосредственно участвовать в образовании упрочняющих фаз с алюминием и титаном, так и усиливать эффект старения за счет уменьшения предела растворимости молибдена в твердом растворе α-железа.

Молибден повышает теплостойкость и прочность наплавленного металла. При старении образует упрочняющую фазу Fe2Mo, которая преимущественно выделяется на дислокациях в теле зерна, не снижая пластических свойств стали после старения.

Хром снижает предел растворимости молибдена, титана и алюминия в твердом растворе α-железа и его присутствие увеличивает степень упрочнения наплавленного металла при старении. Кроме того, он способствует образованию на поверхности наплавленного металла прочной пленки окислов, препятствующих налипанию прессуемого и прокатываемого металла, и уменьшает процесс окалинообразования.

Наличие ферросилиция в шихте порошковой проволоки обеспечивает усиление эффекта дисперсионного твердения наплавленного ею металл. Это объясняется тем, что кремний существенно снижает предел растворимости молибдена в твердом растворе α-железа, увеличивая количество и дисперсность выделяющейся упрочняющей фазы при старении, так как введение 1% кремния равносильно дополнительному введению 2-3% молибдена. При концентрации кремния в наплавленном металле до 1,5% не происходит снижения его пластических свойств.

Наличие в составе шихты диборидов титана и циркония в указанных пределах ведет к выделению в структуре наплавленного металла боридной эвтектики, которая, располагаясь в виде каркаса между кристаллами мартенсита, воспринимает часть энергии ударов и рассредотачивает ее на большую площадь поверхности, что увеличивает стойкость наплавленного металла к ударным нагрузкам. Кроме того, боридная эвтектика препятствует «зернограничной ползучести», повышает стойкость против образования горячих трещин. Титан и цирконий также являются хорошими модификаторами, позволяющими значительно измельчить зерно, предупреждают рост крупных столбчатых кристаллов, в результате чего устраняется возможность образования «горячих» трещин и улучшаются физико-механические свойства наплавленного металла.

Титан и алюминий, введенные в порошковую проволоку в виде ферросплавов, в указанных пределах, позволяют упрочнить наплавленный металл в процессе старения интерметаллидными фазами типа Ni3Ti и Ni3Al. Кроме того, алюминий является энергичным нитридообразующим элементом, способным связывать азот в прочные соединения A1N и повышать тем самым теплостойкость наплавленного металла. Введение титана и алюминия в состав шихты порошковой проволоки в виде ферросплавов обусловлено более высоким коэффициентом перехода в наплавленный металл, чем при использовании чистых порошков.

Введение в состав шихты предложенной порошковой проволоки нитрида бора, вместо карбида бора, обеспечивает высокую твердость наплавленного металла, за счет получения его мелкозернистой структуры с увеличенным количеством неметаллической фазы вследствие насыщения сварочной ванны частицами нитридов, температура плавления которых выше температуры плавления сплава, а твердость - выше твердости карбидов и металлической основы наплавленного слоя. Низкая склонность полученной структуры к трещинообразованию, позволяет использовать такой металл для наплавки на стали с повышенным содержанием углерода. Содержание нитрида бора в шихте менее 0,5% не обеспечивает нужного уровня износостойкости, а при повышении свыше 1,5% возрастает концентрация азота в наплавленном металле, что приводит к появлению пор и падению его износостойкости.

Кроме того, титан и цирконий как и хром с алюминием образуют мелкодисперсные труднорастворимые нитриды, бориды и интерметаллиды способствующие увеличению износостойкости наплавленного металла при высоких температурах (до 800°С), повышая его вязкость и теплостойкость.

Введение кремнефтористого натрия в количестве 0,5-1,0% в состав порошковой проволоки позволяет уменьшить опасность образования пор в наплавленном металле.

Железный порошок необходим для получения расчетного коэффициента заполнения порошковой проволоки, что обеспечивает получение металла требуемого химического состава.

Для количественной оценки воздействия легирующих элементов на свойства наплавленного металла было изготовлено шесть составов порошковой проволоки: 2, 3 и 4 составы предлагаемой проволоки, 1 и 5 составы с содержанием компонентов, выходящих за заявляемые пределы, 6 - состав прототипа (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 никеля марки ПНЭ по ГОСТу 9722-97, хрома марки Х99 по ГОСТу 5905-79, молибдена по ТУ 48-19-316-92, ферросилиция марки ФС75 по ГОСТу 1415-93, диборида титана по ТУ 113-07-11.004-89, диборида циркония по ТУ 6-09-03-46-75, ферротитана ФТи70С1 по ГОСТу 4761-91, ферроалюминия марки ФА-50 по ГОСТу 26590-85, нитрида бора по ТУ 26.8-0022 226-007-2003, карбида бора по ГОСТу 5744-85, феррованадия марки ФВд50У0,3 по ГОСТу 27130-94, кремнефтористого натрия по ТУ 113-08-587-86, железа марки ПЖР2 по ГОСТу 9849-86, титана марки ПТК-1 по ТУ 14-22-57-92, алюминия марки ПА-4 по ГОСТу 5494-95. Состав шихты варьируется в зависимости от способа наплавки с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов в наплавленный металл.

Порошковыми проволоками ∅ 2,6 мм полуавтоматом ПДГО-510 в аргоне выполнялась трехслойная наплавка на ребро пластин из стали 45 толщиной 20 мм. Из наплавленного металла изготавливались образцы для проведения исследований по известным методам.

Дюрометрические исследования проводили на образцах из наплавленного металла после наплавки, старения (500°С - 2 час) и отпуска (выдержка при 750°С - 4 час). Твердость по Роквеллу измеряли на приборе ТК-2 (за величину твердости бралось среднее значение твердости - 3 замеров). Испытания на износостойкость проводили при температуре 800°С на образцах из наплавленного металла после старения (500°С - 2 час) по известной методике (Ламзин А.Г. Метод испытания материалов, работающих при трении в условиях циклических теплосмен. - Сб. «Трение и изнашивание при высоких температурах». - М: Изд-во «Наука», 1973 г. 15-16 с.). Результаты испытаний выражались в виде коэффициента относительной износостойкости s, численно равного отношению глубины выработанной канавки в эталоне (сталь 3Х2В8 после закалки 1100°С и отпуска при 600°С) и испытуемом металле за одинаковое время.

Испытания на склонность состаренного наплавленного металла к хрупкому разрушению проводили на молоте МА4129 при энергии удара 0,1 кДж. За износостойкость принимали количество ударов до появления первой трещины.

Результаты дюрометрических исследований и испытаний на износостойкость сведены в таблицу 2.

Как видно из таблицы 2, наилучшими свойствами обладает металл, полученный порошковыми проволоками 2, 3 и 4 состава.

Твердость наплавленного металла полученного этими составами после выдержки при температуре 750°С в течение 4 часов по сравнению с твердостью после старения снижается с 53-56 HRC до 44-49 HRC, в то время как у прототипа, имеет место более значительное падение твердости с 59 HRC до 43 HRC. При этом количество ударов до появления первой трещины, характеризующее хрупкость такого металла находится в пределах 23-36, в то время как у металла-прототипа - всего 12. В целом данные составы позволяют получать безпористый наплавленный металл, превосходящий металл, полученный проволокой-прототипом по степени разупрочнения и износостойкости в условиях температурно-силового воздействия.

Такие свойства наплавленного металла полученного порошковой проволокой заявленного состава можно объяснить тем, что он представляет собой композиционную структуру, состоящую из многокомпонентных боридных фаз на основе Fe, Cr, Мо расположенных в виде каркаса между кристаллами безуглеродистого мартенсита, упрочненного нитридными и интерметаллидными фазами Zr2N, TiN, AlN, CrN, Ni3Ti, Ni3Al и Fe2Mo обладающих высокой микротвердостью.

Металл, полученный предложенной порошковой проволокой характеризуется отсутствуем трещин, пор, высокой теплостойкостью и износостойкостью, при сохранении пластических свойств на достаточно высоком уровне, что позволяет значительно повысить стойкость наплавленного кузнечно-прессового инструмента горячего деформирования в условиях длительного температурно-силового воздействия.

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
13.07.2018
№218.016.70ba

Порошковая проволока

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.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661159
Дата охранного документа: 12.07.2018
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
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