RU2228242C1 - Method for strengthening parts by induction surfacing - Google Patents
Method for strengthening parts by induction surfacing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228242C1 RU2228242C1 RU2002125416/02A RU2002125416A RU2228242C1 RU 2228242 C1 RU2228242 C1 RU 2228242C1 RU 2002125416/02 A RU2002125416/02 A RU 2002125416/02A RU 2002125416 A RU2002125416 A RU 2002125416A RU 2228242 C1 RU2228242 C1 RU 2228242C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- recesses
- wear
- hardening
- flux
- matrix
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к индукционно-металлургическому способу восстановления и упрочнения деталей в соответствии с характером их износа, работающих в условиях абразивного изнашивания и при ударных нагрузках, например, деталей путевых щебнеочистительных машин.The invention relates to mechanical engineering, in particular to an induction-metallurgical method for the restoration and hardening of parts in accordance with the nature of their wear, operating under conditions of abrasive wear and shock loads, for example, parts of track rubble-cleaning machines.
Известен способ индукционной наплавки (см. патент RU №2120363, МПК 6 В 23 К 12/02, опубл. 20.10.98 г.) [1], предусматривающий нарезку канавок механическим путем с последующим их заполнением износостойким сплавом.A known method of induction surfacing (see patent RU No. 2120363, IPC 6 23 K 12/02, publ. 20.10.98,) [1], providing for the cutting of grooves by mechanical means, followed by filling them with a wear-resistant alloy.
Недостатками известного способа являются высокая трудоемкость процесса нарезания канавок и ограниченность применения, так как упрочнение поверхности возможно только у деталей, имеющих достаточную толщину, и при малой толщине нарезанные канавки ослабляют сечение детали.The disadvantages of this method are the high complexity of the process of cutting grooves and limited application, since surface hardening is possible only for parts having a sufficient thickness, and with a small thickness, the cut grooves weaken the section of the part.
Известен способ упрочнения индукционной наплавкой деталей (см. патент RU №2138377, МПК 6 В 23 К 13/01, В 22 D 19/00, опубл. 21.04.98 г.) [2], который является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принимается за прототип. С целью повышения срока службы изделий, работающих в условиях абразивного изнашивания и ударных нагрузок, в способе-прототипе наносят углубления на рабочую поверхность детали, заполняют их армирующим материалом, на всю поверхность детали наносят порошковую шихту и расплавляют ее под индуктором. Углубления армируют гранулированным сплавом карбида вольфрама, а в качестве порошковой шихты используют смесь, включающую 80% кобальтового сплава и 20% боросодержащего флюса, при этом толщина слоя шихты составляет 2...3 мм при соотношении сплава карбида вольфрама и порошковой шихты, мас.%: сплав карбидов вольфрама 40-60, порошковая шихта 60-40.A known method of hardening by induction surfacing of parts (see patent RU No. 2138377, IPC 6 V 23 K 13/01, B 22 D 19/00, publ. 04/21/98,) [2], which is the closest in technical essence to the claimed method and is taken as a prototype. In order to increase the service life of products operating under conditions of abrasive wear and shock loads, in the prototype method, depressions are applied to the working surface of the part, filled with reinforcing material, a powder mixture is applied to the entire surface of the part and melted under an inductor. The depressions are reinforced with a granular tungsten carbide alloy, and a mixture containing 80% cobalt alloy and 20% boron-containing flux is used as a powder mixture, the charge layer thickness being 2 ... 3 mm with a ratio of tungsten carbide alloy and powder mixture, wt.% : alloy of tungsten carbides 40-60, powder mixture 60-40.
В качестве кобальтового сплава используют сплав ПГ-10К-02, в качестве боросодержащего флюса - флюс П-1,5 М, а в качестве гранулированного сплава карбида вольфрама - релит.Alloy PG-10K-02 is used as a cobalt alloy, P-1.5 M flux is used as a boron-containing flux, and Relit is used as a granular tungsten carbide alloy.
Недостатки прототипа состоят в том, что изготовление углублений на поверхности упрочняемой детали возможно только для деталей достаточной толщины и не позволяет упрочнять тонкие детали, например футеровку рабочих органов дорожно-строительных машин.The disadvantages of the prototype are that the manufacture of recesses on the surface of the hardened part is possible only for parts of sufficient thickness and does not allow hardening of thin parts, such as lining of the working bodies of road-building machines.
Техническим результатом изобретения является расширение номенклатуры деталей, подлежащих упрочнению, при высокой износостойкости упрочняемых деталей.The technical result of the invention is the expansion of the range of parts to be hardened with high wear resistance of hardened parts.
Технический результат достигается тем, что в известном способе упрочнения индукционной наплавкой деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания и ударных нагрузок, включающий изготовление углублений на рабочей поверхности, заполнение их армирующей металлической крупкой, нанесение на поверхность детали порошковой шихты, содержащей износостойкий сплав и флюс, образующий матрицу, с последующим расплавлением ее индуктором, согласно изобретению углубления на рабочей поверхности изготавливают путем приварки пробковым швом стальных планок, которые располагают перпендикулярно направлению потока абразивной массы, воздействующей на деталь в процессе работы, полученные углубления предварительно заполняют тонким слоем шихты, более легкоплавкой по сравнению с шихтой, образующей матрицу, затем полностью заполняют углубления металлокерамической крупкой, после чего наносят на полученную поверхность детали упомянутую порошковую шихту, содержащую износостойкий сплав и флюс.The technical result is achieved by the fact that in the known method of hardening by induction surfacing of parts operating under conditions of abrasive wear and shock loads, including the manufacture of recesses on the working surface, filling them with reinforcing metal grains, applying a powder mixture containing a wear-resistant alloy and flux forming on the surface of the part the matrix, followed by its melting by the inductor, according to the invention, the recesses on the working surface are made by welding with a cork seam laths that are perpendicular to the direction of flow of the abrasive mass acting on the part during operation, the resulting recesses are pre-filled with a thin layer of a charge, more easily melted than the charge forming the matrix, then the recesses are completely filled with cermet, and then applied to the resulting surface of the part said powder mixture containing a wear-resistant alloy and flux.
Другое отличие состоит в том, что в качестве легкоплавкой шихты для заполнения углублений используют состав 80% ПГ-Ср"+20% переплав (Nа2В4O7+Н3ВО3). Другое отличие состоит в том, что в качестве армирующей металлокерамической крупки используют сплавы ВК или ТК грануляции 2,5-4 мм. Другое отличие состоит в том, что в качестве порошковой шихты, образующей матрицу, используют состав 75%ПГ-УСЧ №%+10%ПГ-Ср2+15% флюс П1,5М.Another difference is that the composition 80% PG-Cp + 20% remelting (Na 2 B 4 O 7 + H 3 BO 3 ) is used as a low-melting charge for filling the recesses. Another difference is that as a reinforcing cermet grains use alloys VK or TK granulation 2.5-4 mm, Another difference is that as the powder mixture forming the matrix, use the composition of 75% PG-USCH No.% + 10% PG-Ср2 + 15% flux П1 , 5M.
Другое отличие состоит в том, что слой порошковой шихты, образующей матрицу, наносят толщиной 3-4 мм над планками.Another difference is that the layer of powder mixture forming the matrix is applied 3-4 mm thick above the planks.
На фиг.1 приведена схема, поясняющая последовательность осуществления способа, где а - вид сверху, б - сечение упрочняемой детали с приваренными планками, в - сечение детали с заполненными углублениями легкоплавкой шихтой и металлокерамической крупкой ВК или ТК, г - сечение детали с нанесенной на всю поверхность шихтой износостойкого сплава. На фиг.2 приведена фотография микроструктуры полученного износостойкого сплава. На фиг.3 приведен схематический чертеж детали со стальными планками, расположенными перпендикулярно потоку воздействующей абразивной массы, где 1 - упрочняемая деталь, Р - траектория движения абразивной массы.Figure 1 is a diagram explaining the sequence of the method, where a is a top view, b is a cross section of a hardenable part with welded strips, c is a section of a part with filled recesses with a fusible mixture and a ceramic or VK grout, and d is a section of a part coated on the entire surface of the charge wear-resistant alloy. Figure 2 shows a photograph of the microstructure of the obtained wear-resistant alloy. Figure 3 shows a schematic drawing of a part with steel strips located perpendicular to the flow of the abrasive mass, where 1 is the hardened part, P is the trajectory of the abrasive mass.
Способ упрочнения индукционной наплавкой деталей осуществляется следующим образом.The method of hardening by induction surfacing of parts is as follows.
На поверхности детали 1 размещают стальые планки 2 толщиной 3-4 мм и шагом 15-20 мм (фиг.1а, б). В стальных планках предварительно просверливают отверстия 3 диаметром 6...7 мм и шагом 40...50 мм, через которые планки электросваркой привариваются пробковыми швами к упрочняемой детали. Крепежные отверстия 3 в детали для предотвращения их заплавления заполняются формовочной смесью, состоящей из глины (80%) и кварцевого песка (20%).On the surface of the part 1
Пространство между планками (углубления) засыпают легкоплавкой шихтой состава ПГ-Ср2 (80%) + переплав Nа2В4O7+Н3ВО3 (20%), толщиной слоя засыпки 1 мм (поз.4 на фиг.1в), на поверхность которой насыпают армирующую металлокерамическую крупку твердого сплава карбида вольфрама (ВК) или карбида титана (ТК) грануляции 2,5...4,0 мм до полного заполнения пазов (поз.5 на фиг.1в). На всю поверхность детали насыпается порошковая шихта износостойкого сплава состава ПГ-УСЧ35 (75%) + ПГ-Ср2 (10%) + флюс П1,5 (15%), толщина засыпки 3...4 мм над планками (поз.6 на фиг.1г). После расплавления под индуктором легкоплавкой шихты и шихты износостойкого сплава на поверхности детали получается композиционный материал, в котором матрица из износостойкого сплава армирована крупкой твердого сплава.The space between the slats (recesses) is covered with a fusible mixture of composition PG-Cr2 (80%) + remelted Na 2 B 4 O 7 + H 3 BO 3 (20%), the thickness of the backfill layer is 1 mm (item 4 in Fig. 1c), on the surface of which reinforcing cermet granules of hard alloy of tungsten carbide (VK) or titanium carbide (TC) granulation of 2.5 ... 4.0 mm are poured until the grooves are completely filled (item 5 in Fig. 1c). A powder mixture of a wear-resistant alloy of the composition PG-USCH35 (75%) + PG-Cr2 (10%) + flux P1.5 (15%) is poured onto the entire surface of the part, the thickness of the filling is 3 ... 4 mm above the strips (item 6 on Fig.1d). After melting a charge and a charge of a wear-resistant alloy on the surface of a part under an inductor with a fusible material, a composite material is obtained in which the wear-resistant alloy matrix is reinforced with coarse hard alloy.
Химический состав и характеристики наплавочных материалов представлены в таблице, см. в [3, 4].The chemical composition and characteristics of surfacing materials are presented in the table, see in [3, 4].
Для обеспечения надежного закрепления планок на упрочняемой поверхности кроме их приварки пробковыми швами происходит их припайка сплавом ПГ-Ср2 (80%) с использованием в качестве флюса переплава Na2B4О7+H3BО3 (20%). Сплав ПГ-Ср2 имеет температуру плавления на 150...200°С ниже температуры плавления матрицы. Количество флюса определено экспериментально и обеспечивает максимальное растекание и проникновение сплава в зазор между планкой и упрочняемой поверхностью.To ensure reliable fastening of the strips on the hardened surface, in addition to their welding with cork seams, they are brazed with PG-Cr2 alloy (80%) using Na 2 B 4 O 7 + H 3 BO 3 remelting (20%) as a flux. The PG-Cp2 alloy has a melting point 150 ... 200 ° C below the melting temperature of the matrix. The amount of flux is determined experimentally and ensures maximum spreading and penetration of the alloy into the gap between the bar and the hardened surface.
Введение в шихту износостойкого сплава (Порошок гранулированный марки ПГ-УСЧ-35.ТУ У 332-19-007-97) и порошка наплавочного ПГ-Ср2 в указанном количественном содержании компонентов (см. таблицу) снижает общее содержание углерода в матрице на 8% и увеличивает содержание никеля до 10%, что обеспечивает понижение вязкости расплава, снижает температуру его плавления на 80...100°С, а также исключает образование карбидной фазы вокруг частиц твердого сплава и улучшает их смачиваемость. Введение флюса П1,5 (15%) способствует лучшему смачиванию металлокерамической крупки.The introduction of a wear-resistant alloy (granular powder, grade PG-USCH-35.TU U 332-19-007-97) and surfacing powder PG-Cr2 in the indicated quantitative content of components (see table) reduces the total carbon content in the matrix by 8% and increases the nickel content up to 10%, which reduces the viscosity of the melt, reduces its melting point by 80 ... 100 ° C, and also eliminates the formation of a carbide phase around the particles of the hard alloy and improves their wettability. The introduction of flux P1.5 (15%) contributes to better wetting of cermets.
После остывания на воздухе происходит самоотделение шлака.After cooling in air, self-separation of slag occurs.
В электромагнитном поле высокий частоты за счет краевых эффектов планка нагревается неравномерно, наибольшее количество тепла выделяется в зоне, прилегающей к периметру планки. Расплавление шихты ПГ-Ср2 (80%) + переплав Nа2В4O7+Н3ВО3 (20%) начинается в районе планок с резким увеличением теплопроводности за счет образования жидкой фазы. Расплав растекается по поверхности детали и проникает в зазор между планкой и упрочняемой поверхностью. Флюс (переплав Nа2В4O7+Н3ВО3) очищает поверхности планок и детали и понижает жидкотекучесть сплава. Затем расплавляется шихта износостойкого сплава и происходит смачивание крупки износостойким сплавом (сплав состава ПГ-УСЧ35 (75%) + ПГ-Ср2 (10%) + флюс П1,5 (15%)).In an electromagnetic field of high frequency, due to edge effects, the bar is heated unevenly, the largest amount of heat is generated in the area adjacent to the perimeter of the bar. The melting of the PG-Cr2 charge (80%) + remelting of Na 2 B 4 O 7 + H 3 BO 3 (20%) begins in the region of the bars with a sharp increase in thermal conductivity due to the formation of a liquid phase. The melt spreads over the surface of the part and penetrates into the gap between the bar and the hardened surface. Flux (remelting Na 2 B 4 O 7 + H 3 BO 3 ) cleans the surfaces of the slats and parts and reduces the fluidity of the alloy. Then the charge of the wear-resistant alloy is melted and the grains are wetted by the wear-resistant alloy (alloy composition PG-USCH35 (75%) + PG-Ср2 (10%) + flux П1.5 (15%)).
Полученный композиционный материал имеет твердость износостойкого сплава - матрицы HRC 49-59, твердость армирующих частиц 2200...2400 кг/мм2 и относительную износостойкость при работе в абразивной среде в 8-12 раз больше, чем нормализованная сталь 40.The resulting composite material has a hardness of wear-resistant alloy - matrix HRC 49-59, hardness of reinforcing particles 2200 ... 2400 kg / mm 2 and relative wear resistance when working in an abrasive medium 8-12 times greater than normalized steel 40.
При дискретном упрочнении больших поверхностей, работающих при ударных нагрузках в абразивной среде, экспериментально обоснована необходимость иметь заданную толщину упрочняющего слоя и специальную ориентацию упрочненных участков.With discrete hardening of large surfaces operating under shock loads in an abrasive medium, the need to have a given thickness of the hardening layer and a special orientation of the hardened sections is experimentally substantiated.
Установлено, что поверхности, работающие в контакте с гранитной щебенкой с величиной частиц до 80 мм, должны иметь ширину упрочненных участков 18...20 мм, расстояние между этими участками должно быть не более 25 мм, а толщина упрочняющего слоя должна составлять 3...4 мм. Индукционно-металлургический способ такую толщину слоя позволяет получить только при наплавке в канавку.It was established that surfaces working in contact with granite gravel with a particle size of up to 80 mm should have a width of hardened sections of 18 ... 20 mm, the distance between these sections should be no more than 25 mm, and the thickness of the hardening layer should be 3 .. .4 mm. Induction-metallurgical method allows such a layer thickness to be obtained only when surfacing in a groove.
Наибольший износ поверхности детали на примере заходного листа футеровки щебнеочистительной машины СВ-601 происходит в зоне, перпендикулярной к направлению воздействующего потока абразивной массы. При исследовании влияния угла наклона планок установлено, что расположение планок под углом 45° к направлению движения абразивной массы позволяет увеличить ресурс футеровки до 9 км. При этом футеровка выходит из строя по причине интенсивного износа основного металла между упрочняющими планками, в то время как упрочняющие поверхности остаются практически неизношенными. Расположение планок под углом 90° к направлению движения абразивной массы (фиг.3) позволило увеличить ресурс футеровки до 12 км. При этом футеровка выходила из строя при полном износе упрочняющего слоя.The greatest wear on the surface of the part, using the example of the liner of the lining of the rubble-cleaning machine SV-601, occurs in the zone perpendicular to the direction of the acting flow of the abrasive mass. When studying the influence of the angle of inclination of the strips, it was found that the location of the strips at an angle of 45 ° to the direction of movement of the abrasive mass allows you to increase the lining resource up to 9 km At the same time, the lining fails due to intensive wear of the base metal between the reinforcing bars, while the reinforcing surfaces remain almost worn out. The location of the strips at an angle of 90 ° to the direction of movement of the abrasive mass (figure 3) allowed to increase the lining life up to 12 km. At the same time, the lining failed due to the complete wear of the reinforcing layer.
Таким образом, высокая износостойкость деталей обеспечивается технологическим процессом наплавки и расположением стальных планок перпендикулярно потоку воздействующей абразивной массы. Исключение фрезерования канавок позволяет упрочнять индукционной наплавкой тонкие детали, на которых фрезеровка невозможна, и тем самым расширить номенклатуру упрочняемых деталей.Thus, the high wear resistance of the parts is ensured by the surfacing process and the arrangement of steel strips perpendicular to the flow of the abrasive mass. The exclusion of milling of grooves makes it possible to harden thin parts on which induction surfacing is impossible, and thereby expand the range of hardened parts.
Источники информацииSources of information
1. Патент RU №2120363, МПК 6 В 23 К 12/02, опубл. 20.10.98 г.1. Patent RU No. 2120363, IPC 6 V 23 K 12/02, publ. 10.20.98 g.
2. Патент RU №2138377, МПК 6 В 23 К 13/01, В 22 D 19/00, опубл. 21.04.98 г. - прототип.2. Patent RU No. 2138377, IPC 6 V 23 K 13/01, B 22 D 19/00, publ. 04/21/98 - a prototype.
3. Порошок гранулированный марки ПГ-УСЧ-35.ТУ У 332-19-007-97.3. Granular powder of the grade PG-USCH-35.TU U 332-19-007-97.
4. Каталог. Наплавочные материалы стран-членов СЭВ. МЦНТИ. Киев-Москва, 1979, с.471.4. Catalog. Surfacing materials of the CMEA member countries. ICSTI. Kiev-Moscow, 1979, p. 471.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002125416/02A RU2228242C1 (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Method for strengthening parts by induction surfacing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002125416/02A RU2228242C1 (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Method for strengthening parts by induction surfacing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002125416A RU2002125416A (en) | 2004-03-20 |
RU2228242C1 true RU2228242C1 (en) | 2004-05-10 |
Family
ID=32678945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002125416/02A RU2228242C1 (en) | 2002-09-20 | 2002-09-20 | Method for strengthening parts by induction surfacing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2228242C1 (en) |
-
2002
- 2002-09-20 RU RU2002125416/02A patent/RU2228242C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002125416A (en) | 2004-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nurminen et al. | Microstructure and properties of hard and wear resistant MMC coatings deposited by laser cladding | |
AU641100B2 (en) | Wear-resistant steel castings method | |
CA2644915C (en) | Wear resisting particle and wear resisting structural member | |
US4017480A (en) | High density composite structure of hard metallic material in a matrix | |
CA1295322C (en) | Surface protection method and article formed thereby | |
US4140170A (en) | Method of forming composite material containing sintered particles | |
KR101633141B1 (en) | Composite tooth for working the ground or rock | |
US4837417A (en) | Method of hard-facing a metal surface | |
JP4860320B2 (en) | Wear-resistant particles and wear-resistant structural members | |
EA001332B1 (en) | Sintered mechanical part with abrasionproof surface and method for producing same | |
US9481057B2 (en) | Method for applying hardfacing to a matrix substrate of a drill bit | |
US4933240A (en) | Wear-resistant carbide surfaces | |
US4576875A (en) | Weldable wear part with high wear resistance | |
US4365997A (en) | Wear resistant compound material, method for manufacturing it and use of such compound material | |
CN108348921A (en) | Tool for processing grinding-material | |
RU2228242C1 (en) | Method for strengthening parts by induction surfacing | |
GB2260600A (en) | Armour plate | |
US2798474A (en) | Hard-metal containing mixtures and processes of applying them to supporting bodies and supporting bodies so treated | |
US2002198A (en) | Surface hardening metal articles | |
CA1311234C (en) | Earth boring drill bit with matrix displacing material | |
RU2138377C1 (en) | Method of strengthening parts by induction welding deposition | |
WO2014096208A1 (en) | Material comprising composite particles embedded in a matrix | |
JPS6058691B2 (en) | Wear-resistant composite components | |
RU211309U1 (en) | GRADER BLADOW KNIFE | |
Kompan et al. | Improving the method of electroslag surfacing ensuring a higher hardness of the deposited layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060921 |