Патент на изобретение №2272701

(54) ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ НАПЛАВКИ ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ ДЕТАЛЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к материалам для механизированной наплавки открытой дугой износостойкого слоя при восстановлении изделий и деталей железнодорожного транспорта, например колес, сцепок подвижного состава. Для обеспечения твердости наплавленного металла, низкой чешуйчатости наплавленного металла, отсутствия дефектов и хорошего сплавления с основным материалом, а также высокой производительности и низкой себестоимости в проволоке, состоящей из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей рутиловый концентрат, ферромарганец, ферротитан, согласно изобретению в состав шихты дополнительно введены мрамор, плавиковый шпат, алюминиевый порошок, ферросилиций и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов в ней, мас. %: мрамор – 1-3; рутиловый концентрат – 3-5; плавиковый шпат – 3-5; ферромарганец – 0,3-1,0; ферротитан – 3-5; ферросилиций -0,1-1,0; алюминиевый порошок – 0,1-0,8; кремнефтористый натрий – 0,3-1,0; стальная оболочка – остальное. 1 табл.

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к составу порошковой проволоки, предназначенной для механизированной наплавки открытой дугой износостойкого слоя при восстановлении изделий и деталей железнодорожного транспорта, например колес, сцепок подвижного состава.

Известна порошковая проволока (А.с. СССР №288527, В 23 К 35/368, 1969 г.) с содержанием компонентов в следующем соотношении, мас.%:

мрамор – 1,7-2,4;

рутил – 4,8-6,4;

плавиковый шпат – 5,0-6,8;

ферромарганец – 0,9-1,2;

ферротитан – 1,4-2,0;

кремний – 0,4-0,6;

алюминиевый порошок – 1,8-2,2;

железный порошок – 16,0-21,0

лента – остальное

Известна порошковая проволока (А.с. СССР №505546, В 23 К 35/368, 1974 г.) с содержанием компонентов в следующем соотношении, мас.%:

мрамор – 1,5-2,5;

рутил – 4,8-7,5;

плавиковый шпат – 5,0-8,0;

ферромарганец – 1,0-1,5;

ферротитан – 1,5-2,5;

кремний – 0,4-0,7;

алюминиевый порошок – 1,6-2,4;

железный порошок – 15,0-20,0

лента – остальное

Наиболее близкой по назначению и достигаемому результату к заявляемой является порошковая проволока для наплавки открытой дугой слоя стали средней или повышенной твердости с составом шихты, содержащим компоненты в следующем соотношении, мас.%:

(патент №2225286, МПК В 23 К 35/368, опубл. 10.03.04).

Основными недостатками указанных составов порошковых проволок являются повышенная твердость наплавленного металла и склонность к порообразованию. Введение в состав порошковых проволок железного порошка способствовало возможности появления порообразования, увеличивало вес замеса шихты при производстве и стоимость порошковых проволок.

Технической задачей настоящего изобретения является создание самозащитной порошковой проволоки, обеспечивающей высокую производительность и низкую себестоимость при изготовлении, хорошие сварочно-технологические характеристики при наплавке, твердость наплавленного металла 220-280 HB, химсоставом наплавленного металла: углерод – не более 0,15%, марганец, кремний – 0,3-0,8%, титан – 0,2-0,6%, сера, фосфор – менее 0,04%.

Требуемые свойства порошковой проволоки получаются введением в состав шихты помимо рутилового концентрата, ферромарганца и ферротитана дополнительно мрамора, плавикового шпата, алюминиевого порошка, ферросилиция и кремнефтористого натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Технический результат достигается также за счет отказа от введение в состав шихты железного порошка, что позволяет в 1,5-2,0 раза снизить номинальный коэффициент заполнения, сократить вероятность появления порообразования в наплавленном металле. Снижение номинального коэффициента заполнения сокращает количество замесов шихты, необходимых для изготовления 1 т порошковой проволоки, увеличивает время беспрерывного волочения и обеспечивает снижение себестоимости продукции за счет разницы в цене железного порошка и ленты металлической марки 08пс, используемой в качестве оболочки. Сокращение числа замесов, необходимых для изготовления 1 т порошковой проволоки, позволяет снизить трудоемкость изготовления порошковой проволоки, что в конечном итоге также приводит к снижению себестоимости продукции.

Для изготовления порошковой проволоки диаметром 3,0 мм применяется лента из стали 08пс размером 0,8×15 мм, коэффициент заполнения проволоки 15-19%, конструкция однослойная.

Введение в состав мрамора в пределах 1-3%, рутилового концентрата и плавикового шпата в пределах 3-5% обеспечивает стабильную защиту дуги и ванны жидкого металла от атмосферного воздуха, введение в состав ферромарганца в пределах 0,3-1,0%, ферротитана в пределах 3-5% и ферросилиция в пределах 0,1-1,0% обеспечивает высокую износостойкость наплавленного металла в условиях трения металл-металл, обеспечивает требуемый его необходимый химсостав и твердость. Кремнефтористый натрий в пределах 0,3-1,0% резко сокращает вероятность порообразования в наплавленном металле.

Введение в состав шихты алюминия в количестве 0,1-0,8 позволяет обеспечить высокие сварочно-технологические свойства, хорошую растекаемость и отсутствие чешуйчатости наплавленного металла.

Примеры составов опытных проволок приведены в таблице.

Все приведенные в таблице составы наплавлялись полуавтоматом без применения дополнительной защиты.

В наплавленном металле приведенных составов дефекты отсутствовали. Наилучшим составом, принятым в производство, является состав №5. Проволока с шихтой предлагаемого состава обеспечивает хорошую твердость наплавленного металла, отсутствие дефектов, низкую чешуйчатость наплавленного металла, с хорошим сплавлением с основным материалом.

Промышленное изготовление порошковой проволоки предложенного состава подтвердило снижение трудоемкости по сравнению с аналогичными проволоками подобного диаметра, что значительно сократило себестоимость изготовления продукции. При этом замечания от потребителя по сварочно-технологическим свойствам и стойкости наплавленного металла отсутствуют.

Формула изобретения

Порошковая проволока для наплавки открытой дугой деталей железнодорожного транспорта, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей рутиловый концентрат, ферромарганец, ферротитан, отличающаяся тем, что в состав шихты дополнительно введены мрамор, плавиковый шпат, алюминиевый порошок, ферросилиций и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов в ней, мас.%: