Другие журналы
|
научное издание МГТУ им. Н.Э. БауманаНАУКА и ОБРАЗОВАНИЕИздатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408
77-30569/365792 Оценка влияния состава газовой смеси на структуру и свойства покрытий стойких против гидроабразивного износа.
# 04, апрель 2012
Файл статьи:
Орлик_P.pdf
(660.30Кб)
УДК 621.924.093.048:621.791 МГТУ им. Н.Э. Баумана
Введение Наплавка является универсальными и экономичными методами повышения ресурса работы деталей работающих в условиях абразивного износа [1]. Стойкость против гидроабразивного изнашивания зависит от многих параметров, главные из которых: твердость, состав и структура наплавленных слоев. Наибольшую износостойкость, показывает наплавленный материал с композиционной структурой [2]. При этом состав матрицы должен подбираться в зависимости от твердости абразива, а размер армирующих фаз в наплавленном металле должен быть согласован с размером частиц абразива. При проведении наплавочных работ, для получения наплавленного металла с композиционной структурой, могут применяться порошковые проволоки разного состава. При этом применяют газовые смеси на основе аргона с добавлением СО2. Состав газовой смеси может оказывать влияние на степень выгорания легирующих элементов, что в свою очередь может сказаться на структуре и износостойкости наплавленного металла. Применение защитных газовых смесей в сравнении с чистым аргоном имеет следующие преимущества: · повышается производительность сварки не менее чем в 1,5 раза без увеличения потребляемой электрической мощности (т.е. обеспечивается снижение удельныхэнергозатрат примерно в 1,3 раза); · в 1,5-3 раза снижается разбрызгивание электродного металла; · в 8-10 раз снижается набрызгивание электродного металла насварной шов и околошовную зону, что уменьшает трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей; · стабилизация процесса сварки, снижение пористости и оксидных включений; · лучший внешний вид сварного шва; · улучшение условий труда сварщика. В данной работе производилась оценка влияния состава защитной газовой смеси на свойства наплавленного покрытия обеспечивающего стойкость к гидроабразивному износу. Постановка задачи. Исследование влияния на стойкость покрытий к гидроабразивному износу следующих факторов: состава и структуры наплавленного металла и газовая защита. Научная новизна. -показано, что размеры армирующих фаз в одной и той же матрице определяют темп изнашивания наплавленного покрытия следующим образом- чем больше толщина игл, тем выше стойкость наплавленного покрытия к гидроабразивному износу. Материалы и методы исследования. Для нанесения покрытия использовали порошковую проволоку диаметром 1,6 мм состава: Fe+ <5 %C, <2,0Si, <0,5 %Mn, <20 %Cr, <10,0 %Mo, <10,0 %Nb, <10,0 %W, <5,0%B. Твёрдость наплавленного металла, по данным производителя, до 71 HRC, обеспечивается при использовании защитной газовой смеси Ar+2-20 % CO2, за счёт легирования наплавленного металла Cr, MO, Nb и W (суммарное содержание до 40 %) и образования интерметаллидных и карбидных фаз.[3] Наплавка образцов производилась на Ст.3 толщиной 8 мм на режимах, обеспечивающих получение покрытия с качественным формированием и при минимальном разбрызгивании. Параметры режима наплавки:I=150 А,U=25 В,Vсв=16 м/ч,Vпп=5 м/мин. В качестве защитного газа использовали сварочные защитные смеси 98 %Ar + 2 %CO2 и 80 %Ar + 20 %CO2. Стойкость покрытия против абразивного износа производили при обеспечении одинаковых условий гидроабразивного разрушения. Для испытаний использовали установку для гидроабразивного износа «Kaercher». Режим испытаний: испытательная среда – вода; давление воды – 14 МПа; расход воды – 10 л/мин; масса абразива, проходящего через распылительную головку – 15 кг; размер абразивных частиц-0,6-1,2 мм; твёрдость абразивных частиц-6 по шкале Мосса; время испытаний – 15 мин; в качестве абразива использовали - речной песок ГОСТ 8736-93. Износостойкость оценивали по потере массы наплавленных образцов, за принятое время испытаний. Контроль за состоянием образцов и взвешивание производились через каждые 5 мин. Структуру наплавленного металла исследовали на оптическом микроскопе Leica DMILM с использованием программы Qwin для анализа изображений, а также на растровых электронных микроскопах Leo 430i и FEI Quanta 3D FEG, оснащенных приставкой для микрорентгеноспектрального анализа. Результаты и обсуждения. На рис.1 показан внешний вид наплавленных валиков с использованием в качестве защитного газа 80 %Ar +20 % СО2 и сварочной газовой смеси 98 %Ar +2 %СО2. Видно, что на поверхности металла, наплавленного с использованием защитного газа с большем содержанием СО2 (рис. 1,а), наблюдается появления шлака и значительного разбрызгивания. а). б). Рис.1. Внешний вид наплавленных валиков: а – 80 %Ar +20 %СО2, б - сварочная газовая смесь 98 %Ar +2 %СО2. Видно, что на поверхности металла, наплавленного с использованием защитного газа с меньшим содержанием СО2(рис 1,б) разбрызгивания нет. Структура наплавленного металла (рис. 2) показывает, что независимо от условий наплавки в наплавленном металле происходит формирование макроскопических игл карбидных и карбоборидных кристаллов. Однако наблюдается влияние состава защитного газа на размеры структурных составляющих, представленных в таблице 1. Таблица 1 Линейные значения игл по сечению наплавленных слоёв.
Результаты испытаний на гидроабразивный износ приведены в таблице 2, видно что стойкость к гидроабразивному износу на 18 % больше у наплавленного металла полученному с использованием защитного газа с меньшим содержанием СО2, что, по-видимому достигается за счёт увеличения размера игл в наплавленном покрытии. Таблица 2. Результаты по потере массы наплавленных слоёв
Заключение. Проведенные исследования показали, что состав защитного газа оказывает влияние на размеры и интенсивность роста структурных составляющих наплавленного покрытия. Увеличение содержания СО2 в газовой смеси ведет к уменьшению износостойкости. Таким образом, за счёт увеличения размеров игольчатой структуры наплавки возрастает стойкость покрытия к гидроабразивному износу. Так, например, уменьшение содержание СО2 с 20 % до 2 % увеличивает износостойкость на 18 %. Литература. 1. Получение износостойких антиабразивных покрытий /А.Г. Орлик, Н.В. Коберник // Труды МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2010. № 602 : Математическое моделирование сложных технических систем. С. 34-38. 2. Влияние структуры наплавленных покрытий на стойкость к абразивному износу / Г.Г. Чернышов, Н.В. Коберник, А.Г. Орлик, Т.А. Чернышова. Физика и химия обработки материалов. №5. 2011г. 18 с. 3. Рекомендации по нанесению порошковых проволок //castolin.ru: производитель наплавочных материалов. http://www.mec-castolin.ru (дата обращения 11.02.2012) Публикации с ключевыми словами: защитный газ, покрытия, гидроабразивное изнашивание, износостойкость Публикации со словами: защитный газ, покрытия, гидроабразивное изнашивание, износостойкость Смотри также: Тематические рубрики: Поделиться:
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|