Научная статья на тему 'Совершенствование присадочного материала для наплавки алюминиевых сплавов'

Совершенствование присадочного материала для наплавки алюминиевых сплавов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
105
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Зусин Владимир Яковлевич, Кабанец Анатолий Николаевич, Носовская Оксана Борисовна, Конкевич Валентин Юрьевич

В результате исследований были получены наплавочные материалы для восстановления и упрочнения деталей из алюминиевых сплавов. Получение необходимого химического состава, обеспечивающего мелкодисперсную структуру, для наплавки алюминиевых сплавов возможно методами порошковой металлургии

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Зусин Владимир Яковлевич, Кабанец Анатолий Николаевич, Носовская Оксана Борисовна, Конкевич Валентин Юрьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Совершенствование присадочного материала для наплавки алюминиевых сплавов»

УДК 621.791.92

Зусин В.Я., Кабанец АН., Носовская О.Б., Конкевич В.Ю.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРИСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ НАПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Применяемая в настоящее время порошковая лента для наплавки алюминиевых сплавов позволяет в широких ¡пределах изменять качественный состав наплавленного металла. Это достигается введением в состав необходимых элементов как в виде лигатуры сердечника, так и в виде отдельных порошков. Однако, количественный состав наплавки ограничен образованием при кристаллизации сварочной ванны нежелательных массивов интерметалл идов алюминия, кремния, железа и меди в структуре и выделением свободного кремния в виде игл, что приводит к снижению механических характеристик наплавленного металла.

Фиксация состава расплава при скорости кристаллизации около 103 К/с обеспечивает получение материала с мелкодисперсной структурой и позволяет повысить степень легирования сплава. Такие скорости кристаллизации характерны для процесса получения гранулированных порошков. При гранулировании удается обеспечить получение интерметаллидов в дисперсном виде, и эта дисперсность сохраняется в сварном шве, так как скорость охлаждения при кристаллизации сварочной ванны достаточно высока, чтобы обеспечить определенное пересыщение твердого раствора, а также дисперсность интерметалл ид ных фаз. Интерметалл ид, образовавшийся в слитке, практически не изменится при деформации слитка, а также не успеет раствориться в сварочной ванне. Таким образом, перспективным является применение для наплавки порошковой ленты с наполнителем, изготовленным методом порошковой металлургии [1].

Общий для всех алюминиевых ставов дефект - водородная пористость, возникающая как при наплавке, так и прк литье. Анализ источников водорода в сварочной ванне при наплавке порошковой лентой показывает, что водород попадает в жвдкий металл двумя путями [2]. Первый путь - с материалом наплавляемой детали, оболочки и наполнителя порошковой ленты. Второй - с поверхности порошка наполнителя, оболочки и наплавляемой детали. Для уменьшения концентрации растворенного водорода в жидком металле ниже предельного значения 0,69 см3/100г необходима дегазация порошка наполнителя и тщательная подготовка поверхностей оболочки и наплавляемой детали.

В работе [3] показано, что для получения плотного наплавленного металла можно намеренно насыщать сварочную ванну водородом. Это вызовет бурную дегазацию при охлаждении и обеспечит практически полное отсутствие пор во внутреннем объеме наплавки. Однако, в верхнем слое избежать пористости удается не всегда. Поэтому такой вариант наплавки целесообразно применять в случае, когда верхний слой наплавленного металла подлежит удалению.

Технологический процесс изготовленья гранулированных порошков из алюминиевых сплавов включает в себя вакуумвую дегазацию. Это позволяет снизить содержание водорода в материале гранул до 0,1 -0,15 см3/100 г. Форма гранул, близкая к сферической, максимально уменьшает площадь их поверхности. Таким образом, при использовании гранулированных порошков в качестве наполнителя порошковой ленты, содержание водорода в сварочной ванне зависит преимущественно от величины и качества подготовки поверхности оболочки и наплйвляемой детали, размера гранул, содержания газа в основном металле. Исследование металла наплавки, полученной порошковой проволокой с гранулами, показало наличие одиночных пор, что не удовлетворяет требованиям к качеству наплавки.

Избавиться от влияния оболочки на пористость наплавки позволяет переход от порошковой проволоки к проволоке сплошного сечения, изготовленной из гранулированного порошка, прессованием с последующим волочением. Содержание-растворенного водорода в такой проволоке не превышает 0,20 см3/100 г, .что существенно

снижает вероятность порообразования при наплавке. Исследования, проводимые в АО ВИЛС, свидетельствуют о том, что, при аргоно-дуговой наплавке на поверхность сплава АЛ-25 с применением композиционной проволоки в качестве присадки, поры в наплавленном металле отсутствуют. Это открывает перспективы для промышленного использования композиционных проволок при наплавке алюминиевых сплавов. По результатам исследований для упрочняющей наплавки алюминиевых сплавов предложены дае проволоки: 1 - дешевая проволока, получаемая прессованием с последующим волочением из гранул одного состава, экономно легированная дорогими дефицитными компонентами (Св 01397); 2 - композиционная проволока, с высоким уровнем легирования, предназначенная для наплавки на поршни, работающие в условиях форсированных режимов (Св 01399). Для повышения пластичности в состав проволоки Св 01397, получаемой из гранул одного состава, введено 0,04 % стронция. Высокие характеристики износостойкости обеспечиваются высоким содержанием железа и добавкой циркония и титана. Кроме того, стронций обеспечивает благоприятные форму и размеры железо и никельсодержащих фаз. Проволоку Св 01399 предложено изготавливать в виде композиционного материала за счет разделения базового состава на высоколегированную труднодеформируемую и низколегированную пластичную составляющие. В состав пластичной составляющей введены кремний и марганец для улучшения условий формирования наплавленного слоя. Состав проволок защищен патентом РФ № 2067041 приоритет изобретения от 2.06.1994 г.

При промышленном использовании этих проволок важным является вопрос о соблюдении разработанной технологии наплавки. Увеличение скорости наплавки позволяет получать мелкодисперсную структуру за счет увеличения скорости охлаждения при кристаллизации металла. В соответствии с разработанными параметрами технологического процесса упрочнения поршней была проведена наплавка поршней композиционными проволоками. Эксплуатационные испытания показали увеличение срока службы восстановленных поршней в сравнении с поршнями из сплава АЛ 25 в 2,3 -2,7 раза.

Выводы

1. Получение требуемого химического состава, обеспечивающее мелкодисперсную структуру, при наплавке алюминиевых сплавов возможно методами порошковой металлургии.

2. Предлагаемые алюминиевые проволоки Св 01397 и Св 01399 обеспечивают высокую плотность и износостойкость наплавки алюминиевых сплавов и могут быть рекомендованы для промышленного использования, что позволит увеличить срок службы деталей в 2,3 - 2,7 раза.

Перечень ссылок

1. Носовская О.Б. Применение быстрозакристаллизованных гранул для наплавки // II регион, научн. - техн. конф., май 1993 Тез. докл. / ММИ. - Мариуполь, 1996. - Т.З. - С. 54.

2. Кабанец А.Н., Зусин В.Я. Об источниках водорода в сварочной ванне при наплавке антифрикционных алюминиевых сплавов порошковым электродом // Сварочное производство. -1984. - № 11. - С. 41 - 43.

3. Зусин В.Я., Редчиц В В. Повьгшение плотности металла шва при наплавке алюминиевых сплавов порошковой проволокой // Автоматическая сварка. -1991. - № 5. - С. 49 - 50.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.