ЕЛЕКТРОШЛАКОВА НАПЛАВКА ПОВЕРХОНЬ ВИРОБІВ КОМПОЗИЦІЙНИМ ЗНОСОСТІЙКИМ СПЛАВОМ

Іван Миколайович Рибалко; Олександр Васильович Сайчук; Андрій Вадимович Захаров; Олексій Миколайович Потоскаєв

doi:10.32845/msnau.2022.2.9

Іван Миколайович Рибалко http://orcid.org/0000-0002-3663-019X
Олександр Васильович Сайчук http://orcid.org/0000-0001-5118-838X
Андрій Вадимович Захаров http://orcid.org/0000-0001-9894-7355
Олексій Миколайович Потоскаєв

DOI: https://doi.org/10.32845/msnau.2022.2.9

Ключові слова: композиційний сплав, електрошлакове наплавлення, порошковий дріт, діборид титану

Анотація

Розроблено спосіб отримання зносостійких композиційних покриттів електрошлаковим наплавленням з використанням струмопідвідного кристалізатора і порошкових дротів, що містять тугоплавкі частинки дібориду титану TiB2. Вивчено термічні умови формування тонкого шару зносостійкого наплавленого металу та виявлено кінетику переходу в нього тугоплавких мікрочастинок із наповнювача порошкового дроту. Ванна рідкого шлаку, маючи меншу, ніж у розплавленого металу, густину, постійно перебуває над поверхнею металевого розплаву, захищаючи його від впливу повітря. Краплі присадного металу, проходячи через шлак, піддаються металургійній обробці і очищаються від шкідливих домішок. Напрямок конвекції шлаку залежить від діаметра електрода: при наплавленні тонким електродом переважає вимушена електромагнітна конвекція, шлак опускається біля електрода і піднімається по краях шлакової ванни, при використанні товстого електрода переважає вільна теплова конвекція, шлак опускається по краях шлакової ванни і піднімається поблизу електрода. Електроди можуть бути нерухомими, і їх розплавлення буде здійснюватись внаслідок постійного підняття шлакової і металевої ванн. Якщо ж електроди рухомі, то їх по мірі розплавлення безперервно подають у шлакову ванну. Можлива комбінація цих методів. Способи ЕШН можна класифікувати за різними ознаками, з яких технологічні є основними. У процесі ЕШН розрізняють два способи формування наплавленого металу. Один з них передбачає вільне формування розплаву зварювальної ванни на плоскій горизонтальній поверхні, а другий полягає у використанні спеціальних формувальних пристроїв – кристалізаторів, виготовлених переважно з міді. У них розплавлений метал кристалізується в замкнутій порожнині. Для запобігання перегріванню кристалізатори охолоджують проточною водою, а їх поверхні, що контактують з розплавами шлаку і металу, покривають графітом та іншими матеріалами, оберігаючи їх від електрохімічної ерозії. При ЕШН композитних покриттів в шлакову ванну сиплять зверху гранульований твердий сплав, температура плавлення якого вища за температуру плавлення металу-зв'язки, необхідність застосування якого обумовлена неприпустимістю вторинного розплавлення деяких твердих сплавів, через що наплавлення монопокрить з таких матеріалів неможлива. Твердість і зносостійкість забезпечується частинками твердого сплаву, а метал-зв'язка утримує їх на поверхні деталі.

Посилання

1. Saychuk, O.V., Rybalko, I.M., Zakharov, A.V. (2022). Elektroshlakove naplavlennia na postiinomu strumi v strumovomupidvidnomu krystalizatori elektrodom velykoho pererizu [Electroslag deposition on direct current in a current-driven crystallizer with a large cross-section electrode] International Scientific and Practical Conference “Modern Directions and Movements in Science”: Conference proceedings, October 6-8. Luxembourg, Luxembourg. P. 229–237. (in Ukrainian).
2. Skoblo, T.S., Rybalko, I.M., Zakharov, A.V. (2021). Analiz elektroshlakovoho naplavlennia metalu z maloiu tovshchynoiu vidnovliuvalno-zmitsniuiuchoho robochoho sharu detali. [Analysis of electroslag deposition of metal with a small thickness of the restoring and strengthening working layer of the part] Information-analytical international technical journal “Industry in Focus”. Kharkiv, No. 10. P. 54–56. (in Ukrainian).
3. Stepanov, V.V. (1997). Plotnost rasplavlennykh flyusov dlya elektroshlakovogo pereplava i nagreva [Density of molten fluxes for electroslag remelting and heating]. Kyiv : Automatic welding. No. 2. (in Russian).
4. Lutyy, I.V. Elektroshlakovaya plavka i rafinirovaniye metallov [Electroslag smelting and refining of metals]. Kyiv : Nauk. Dumka. No. 7. V. 5. No. 2. S. 22– 24. (in Russian).
5. Podgaetskyi, V.V. (1997). Svarochnyye flyusy [Welding fluxes]. Kyiv : Technika. No. 4. No. 3. P. 52–60. (in Russian).
6. Latash, Yu.V. Ochistka metalla ot nemetallicheskikh vklyucheniy pri elektroshlakovom pereplave [Purification of metal from non-metallic inclusions during electroslag remelting]. Kyiv: Automatic welding. No. 9. No. 23. P. 34–56. (in Russian).
7. Nikitin, B.M. (1997). O fazovom sostave ftorsoderzhashchikh shlakov elektroshlakovogo pereplava [On the phase composition of fluorine-containing slags of electroslag remelting]. AS USSR. Metals. No. 6. No. 5. P. 54–56. (in Russian).
8. Zhmoidin, G.I. (1989). Plavkost ftorsoderzhashchikh shlakov [Fusibility of fluorine-containing slags]. AS USSR. Metals. No. 6. P. 123–134. (in Russian).
9. Kuskov, Yu. M., Skorokhodov, Yu. M., Ryabtsev, I.A., Sarychev, I.S. (2018). Elektroshlakove naplavlennya [Electroslag welding]. Kyiv : Science and technology. No. 14. P. 67–68. (in Ukrainian).
10. Kuskov, Yu.M., Ryabtsev, I.A., Kuzmenko, O.G., Lentyugov, I.P. (2020). Elektroshlakovi tekhnolohiyi naplavlennya ta pererobky metalu ta metalovmisnykh vidkhodiv [Electroslag technologies of welding and processing of metal and metal wastes]. Kyiv : Interservice. No.11. P. 22–23. (in Ukrainian).
11. Paton, B. E., Medovar, B. I. (ed.). (1976). Elektroshlakovyye pechi [Electroslag furnaces]. Kyiv : Naukova Dumka. No. 4. (in Russian).
12. Paton, B. E. (ed.). (1980). Elektroshlakovaya svarka i naplavka [Electroslag welding and surfacing]. Moscow: Mechanical engineering. No. 2. (in Russian).
13. Paton, B. E., Medovar, B. I. (1982). Elektroshlakovaya tekhnologiya za rubezhom [Electroslag technology abroad]. Kyiv : Naukova Dumka. No. 1. (in Russian).
14. Chen, Ch. S., Gao, R. F. (1989). Issledovaniye elektroshlakovogo pereplava v sostavnoy kristallizatore s futerovannoy verkhney chast'yu [Study of electroslag remelting in a composite mold with a lined top]. Problems spec. Electrometallurgy. No. 7. (in Russian).
15. Latash, Yu. V., Matyakh, V. N. (1987). Sovremennyye metody polucheniya slitkov osobo vysokogo kachestva [Modern methods for producing high quality ingots]. Kyiv : Naukova Dumka. No. 6. (in Russian).
16. Mironov, Yu. M. (2002). Vliyaniye roda toka na protsessy v elektroshlakovykh ustanovkakh [Influence of current type on processes in electroslag installations]. Kyiv : Electrometallurgy. No. 8. (in Russian).
17. Paton, B. E., Medovar, B. I. (1986). Metallurgiya elektroshlakovogo protsessa [Metallurgy of the electroslag process]. Kyiv : Naukova Dumka. No. 8. (in Russian).
18. Dudko, D. A., Rublevsky, I. N. (1986). Vliyaniye roda i polyarnosti toka na metallurgicheskiye protsessy pri elektroshlakovoy svarke [Effect of current type and polarity on metallurgical processes in electroslag welding]. Kyiv : Naukova Dumka. No. 9. (in Russian).
19. Ksendzyk, G.V. (1975). Tokovedushchiy kristallizator, obespechivayushchiy vrashcheniye shlakovoy vanny [Current-carrying mold providing rotation of the slag pool]. Kyiv : Specialist Electrometallurgy. No.2. (in Russian).
20. Paton, B.E. (1974). Tekhnologii elektrosvarki metallov i splavov plavleniyem [Technologies for electric welding of metals and alloys by fusion]. Moscow: Mashinostroenie. №.3. (in Russian).
21. Latash, Yu. V., Medovar, B.I. (1970). Elektroshlakovyy pereplav [Electroslag remelting]. Kyiv : Naukova Dumka. №. 5. (in Russian).
22. Paton, B. E. (1980). Elektroshlakovaya svarka i naplavka [Electroslag welding and surfacing]. Kyiv : Naukova Dumka. №.11. (in Russian).
23. Sushchuk-Slyusarenko, I.I., Lychko, I.I., Kozulin, M.G. (1989). Elektroshlakovaya svarka i naplavka v remontnykh rabotakh [Electroslag welding and surfacing in repair work]. Kyiv : Naukova Dumka. № 12. (in Russian).
24. Paton, B.E. (1974). Tekhnologiya elektrosvarki metallov i splavov plavleniyem [Technology of electric welding of metals and alloys by melting]. Kyiv : Naukova Dumka. № 14. (in Russian).
25. Gusev, A.I., Kibko, N.V., Kozyrev, N.A., Popova, M.V., Osetkovsky, I.V. (2016). Issledovaniye svoystv naplavlennogo metalla poroshkovymi provolokami 40GMFR i 40KH3G2MF [Investigation of the properties of deposited metal with flux-cored wires 40GMFR and 40Kh3Zh2MF]. Moskov: IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. № 1. (in Russian).
26. Gusev, A.I., Kibko, N.V., Popova, M.V., Kozyrev, N.A., Osetkovsky, I.V. (2016). Struktura i svoystva naplavlennykh sloyev, poluchennykh s ispol'zovaniyem poroshkovykh provolok 40GMFR i 40KH3G2MF [Structure and properties of deposited layers obtained using flux-cored wires 40GMFR and 40Kh3Zh2MF]. Moskov : Bulletin of the Mining and Metallurgical Section of the Russian Academy of Natural Sciences. Department of Metallurgy: Sat. scientific tr. Issue. № 36. (in Russian).
27. Gusev, A.I., Kozyrev, N.A., Kibko, N.V., Popova, M.V., Kryukov, R.E. (2017). Issledovaniye struktury i svoystv metalla, naplavlennogo poroshkovoy provolokoy sistemy Fe - C - Si - Mn - Cr - Mo - Ni - V - Co [Investigation of the structure and properties of metal deposited with a flux-cored wire of the Fe - C - Si - Mn - Kr - Mo - Ni - B - Co system]. Moskov : Actual problems in mechanical engineering. V. 10. No. 2. S. 31–32. (in Russian).
28. Gusev, A.I., Kibko, N.V., Popova, M.V., Kozyrev, N.A., Osetkovsky, I.V. (2017). Naplavka poroshkovymi provolokami C - Si - Mn - Mo - V - B i C - Si - Mn - Cr - Mo - V detaley gorno-shakhtnogo oborudovaniya [Surfacing with flux-cored wires C - Si - Mn - To - B - B and C - Si - Mn - Kr - To - V of mining equipment parts]. Moskov: Izv. universities. Ferrous metallurgy V. 60. No. 4. S. 318–323. (in Russian).
29. Azzoni, M. (2009). Napravleniya i razrabotki v oblasti tipov tverdykh faz dlya primeneniya v abrazionnykh otlozheniyakh protiv istiraniya [Trends and developments in the field of solids types for application in abrasion deposits against attrition]. Moskov: WeldInter national. V. 23. P. 706–716. (in Russian).
30. Klimpel, A., Dobrzanski, L. A., Janicki, D., Lisiecki, A. (2005). Stoykost k istiraniyu metalloporoshkovykh provolok GMA s naplavkoy [Abrasion resistance of GTA metal-cored wires with hardfacing]. Moskov: Materials Processing Technology. V. 164-165. P. 1056–1061. (in Russian).