Совершенствование составов электродов для наплавки алюминиевых бронз на сталь

• Автор: Плаксина, Любовь Тимофеевна
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ БРОНЗ. ИЗУЧЕНИЕ СВАРОЧНЫХ 7 И НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Основные свойства алюминиевых бронз

1.2. Особенности сварки и наплавки алюминиевых бронз

1.3. Изучение сварочных материалов для наплавки алюминиевых

бронз
1.4. Причины образования пор при дуговой наплавке стальных 35 поверхностей алюминиевой бронзой. Состояние проблемы

1.5. Особенности процессов трения и изнашивания алюминиевых

бронз

ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Вероятные источники поступления водорода в ванну расплавленного
металла
2.1.1. Основной металл 5
2.1.2. Электродное покрытие
2.3. Термодинамические методы разработки состава сварочных и
наплавочных материалов типа алюминиевые бронзы
Выводы по главе 2
3. РАЗРАБОТКА СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ НАПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВОЙ БРОНЗОЙ НА СТАЛЬ
3.1. Совершенствование состава электродных покрытий на основе 74 термодинамических методов
3.2. Разработка состава электродных покрытий на основе 83 термодинамического анализа
3.3. Анализ водородного насыщения при наплавке стальных 104

поверхностей деталей алюминиевыми бронзами
3.4. Технологические меры предупреждения образования пор
Выводы по главе 3
4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ НАПЛАВОЧНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
4.1. Исследование химического состава и структуры наплавленной 116 бронзы
4.1.1. Исследование химического состава и структуры металла 116 наплавленного электродами улучшенного состава
4.1.2. Исследование химического состава и структуры металла, 127 наплавленного электродами АБ-17/РЗМ.
4.2. Исследования трибологических свойств наплавленной бронзы 140 Выводы по главе 4
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Повышение надежности и долговечности выпускаемого и находящегося в эксплуатации оборудования является одной из основных задач увеличения эффективности и конкурентоспособности отечественного машиностроительного производства. Трение «металл по металлу» деталей существенно ограничивает срок службы оборудования различного назначения. Наплавка алюминиевых бронз на поверхности деталей пар трения скольжения является не только рациональным технологическим процессом, дающим значительную экономию цветных металлов, но, зачастую, — единственно возможным способом изготовления таких деталей.
Как показывает опыт, наплавка алюминиевых бронз наиболее универсальными способами, в частности наплавка штучными электродами, обеспечивающими наплавленный металл определенного структурно - фазового состава, связана с рядом трудностей металлургического и технологического характера. Предупреждение образования пор в наплавленном металле и трещин на границе сплавления при наплавке алюминиевой бронзы на сталь продолжают оставаться актуальными проблемами, в решении которых особое внимание уделяют использованию специальных наплавочных материалов. Выбор рационального состава защитно-легирующего покрытия электрода в сочетании с целесообразной технологией наплавки часто связан с необходимостью выполнения большого объема экспериментальных работ, не всегда приводящих к желаемому результату.
В связи с этим при разработке наплавочных материалов оказывается оправданным применение термодинамических методов, базирующихся на оценке возможности взаимодействия расплавленного металла со шлаками и газами. Развитие термодинамического подхода применительно к моделированию процесса наплавки многокомпонентного медно-алюминиевого сплава, обеспечивающего беспористый износостойкий наплавленный металл в условия трения «металл по металлу», представляется весьма перспективным. Однако использо-

ций, представляющих значительный интерес в вопросе разработки технологии наплавки алюминиевых бронз, являются фтористые и хлористые соли щелочных и щелочноземельных металлов с добавками мрамора.
1.4. Причины образования пор при дуговой наплавке стальных поверхностей алюминиевой бронзой. Состояние проблемы
Как указывалось выше, основной трудностью при наплавке алюминиевой бронзой поверхностей деталей является пористость. Источники порообразования (и соответственно механизмы порообразования) подразделяются на металлургические и технологические [38, 39]. Первые определяются составом и качеством сварочных и свариваемых материалов, вторые - качеством подготовки поверхности под сварку (наплавку), техникой наплавки, цеховыми условиями (влажностью, запыленностью), технологическими особенностями шихтовки композиций флюса (электродных покрытий), термическим циклом сварки и т.д.
Возможный металлургический источник порообразования - задержка диффузии газов, поглощенных жидким металлом, и выделение газов в момент кристаллизации сварочной ванны. В частности, изменение растворимости кислорода в меди в зависимости от температуры может также привести к порообразованию [14]. На рисунке 1.10 (а) показан характер изменения растворимости кислорода в зависимости от температуры.
oJs01’% а) [н1т5)
0,006 ом $
600 700 800 900 1000 Г С 800 1000 1200 ГС
Рис. 1.10 Характер изменения растворимости в меди кислорода (а) и водорода (б) в зависимости от температуры.