Розробка електродного матеріалу і технології наплавлення електроерозійностійкого сплаву

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розробка електродного матеріалу і технології наплавлення електроерозійностійкого сплаву

Загальна характеристика роботи

У світовій практиці спостерігається тенденція випуску сталі в електричних дугових печах, що пояснюється її високою якістю, а також цілою низкою переваг електроплавлення у порівнянні з іншими способами отримання сталі. Зростання виробництва досягається як за рахунок будівництва нових агрегатів, так і за рахунок підвищення продуктивності існуючих. Підвищення продуктивності стримується низькою довговічністю окремих елементів печі.

В найважчих умовах працюють контактні щоки електродотримача дугової сталеплавильної печі, причому наявність електроерозійного зносу на їх поверхні є однією з головних причин виходу їх з ладу. Не дивлячись на постійне удосконалення, працюючі на сьогоднішній день конструкції електродотримачів не забезпечують повного усунення причин електроерозійного зносу.

Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є нанесення на поверхню контактної щоки електроерозійностійкого шару наплавленням.

Актуальність теми. На даний час для наплавки міді і її сплавів можуть бути застосовані різні способи. Газове, ручне дугове, напівавтоматичне електродугове наплавлення у захисних газах характеризується невисокою продуктивністю, важкими умовами праці. Автоматичне електродугове наплавлення порошковими стрічками має певні переваги: високу продуктивність, не такі важкі умови праці, стабільно високу якість наплавленого металу. Одначе вплив складу і структури наплавлених мідних сплавів на електроерозійну стійкість вивчені недостатньо.

В зв'язку з цим можна констатувати, що подальші дослідження, спрямовані на розробку електроерозійностійкого наплавлювального матеріалу і технології механізованого електродугового наплавлення, є актуальним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на основі програми НДР і ОКР ПДТУ на 1992-1997 р.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка економнолегованого електродного матеріалу і технології механізованого наплавлення, забезпечуючих підвищення якості наплавленого металу і стійкість деталей, працюючих в умовах електроерозійного зносу.

Для вирішення цієї мети у роботі були поставлені такі завдання:

розробити випробувальну установку і методику оцінки електроерозійної стійкості матеріалів;

дослідити вплив складу і структури мідних сплавів на електроерозійну стійкість, електропровідність і механічні властивості з метою вибору оптимального складу для наплавки;

розробити наплавлювальний матеріал з високими технологічними і техніко-економічними характеристиками під час процесу наплавлення і в період експлуатації;

за результатами досліджень і теоретичних висновків розробити технологічні рекомендації по наплавленню мідних контактних щік;

провести промислові випробування і впровадження результатів досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів. Розроблен склад порошкового електрода на основі міді, використовуючий комплексно-леговану лігатуру ПГ-Л101, як легуючий компонент (вміст хрому і заліза у відношенні 1,8 - 2,0) в осерді порошкового електрода, який дозволяє отримати наплавлений метал у вигляді хромо-залізної бронзи, вміщуючої сигма-фазу (інтерметалід CrFe).

Встановлено, що введення в шихту порошкової стрічки (яка має склад: комплексно-легована лігатура ПГ-Л101 - 6,0 - 6,5%, порошок алюмінєво-магнієвий ПАМ-4 - 1,9 - 2,9%, фторопласт Ф-4 - 1,7 - 1,9%, при коефіцієнті заповнення рівному 30%) мармуру 3-4% дозволяє за рахунок підвищення основності шлаку на стадії краплі практично подавити кремнійвідновлювальний процес і знизити вміст кремнію з 0,221 до 0,128%, що приводить до підвищення електропровідності наплавленого металу.

Доведена можливість наплавлення композиційних сплавів систем Cu-Cr₃C₂, Cu-Mo₂C і Cu-WC, з вмістом тугоплавкої фази до 15% (за об'ємом).

Встановлено, що склад порошкової стрічки з використанням механічної суміші компонентів (відношення вмісту хрому до графіту складає 3,1 - 3,3), у зв'язку з відсутністю стадії дисоціації карбіду хрому при наплавленні, забезпечує більш стабільні зварювально-технологічні властивості і рівномірний розподіл карбіду хрому Cr₃C₂ у металі шва, ніж склад порошкової стрічки, вміщуючий готовий карбід хрому Cr₃C₂.

На основі проведених досліджень визначена залежність електроерозійної стійкості композиційних наплавлювальних матеріалів від складу. Встановлено, що електроерозійна стійкість зростає у ряду: Cu-Cr₃C₂, Cu-Mo₂C і Cu-WC.

Практичне значення отриманих результатів. Склад розробленого порошкового електрода забезпечує підвищення електроерозійної стійкості наплавленого металу більше ніж в 1,7 раза у порівнянні з міддю, при електропровідності рівній 79% від електропровідності міді.

Визначені параметри оптимального режиму наплавлення, забезпечуючого високу продуктивність, мінімальну частку основного металу у наплавленому, мінімальні виділення пилу і газів, на основі якого розроблена і випробувана технологія наплавлення контактних щік електродотримачів дугових сталеплавильних печей.

Використання наплавлювального матеріалу і технології наплавлення дозволило поліпшити якість наплавленого металу, підвищити продуктивність, покращити умови праці у порівнянні із раніше застосовуваним ручним дуговим наплавленням.

Проведена апробація наплавлювального матеріалу і технології наплавлення в умовах ВАТ «Азов» (м. Маріуполь). Запропоновані наплавлювальний матеріал і технологія наплавлення взята до впровадження.

Особистий вклад пошукувача. Автором на основі аналізу умов роботи контактних щік електродотримача розроблені установка і методика випробувань на електроерозійний знос. Автором досліджено вплив складу наплавленого матеріалу на електроерозійну стійкість і електропровідність, побудована математична модель. Автором проведені дослідження по розробці і визначенню характеристик композиційних наплавлювальних матеріалів систем: Cu-Cr₃C₂; Cu-Mo₂C; Cu-WC. Автором досліджено вплив режиму наплавлення хромо-залізної бронзи на продуктивність і санітарно-гігієнічні умови. Розробленій автором електродний матеріал і технологія наплавлення впроваджені на ВАТ «Азов» (м. Маріуполь) за особистою участю пошукувача. Автором підтверджено очікуване підвищення стійкості контактних щік електродотримача і поліпшення умов праці у порівнянні з раніше застосованою технологією відновлення ручним дуговим наплавленням.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на Всесоюзній науковій конференції «Механіка сипучих тіл» (Одеса, 1991 рік); Всесоюзній конференції «Надтверді і композиційні матеріали і покриття, їх застосування» (Київ, 1991 рік); Регіональній науково-технічній конференції (Маріуполь, 1992 рік); III регіональній науково-технічній конференції (Маріуполь, 1995 рік); на наукових семінарах кафедр: «Металлургія и технологія зварювального виробництва» та «Обладнання і технологія зварювального виробництва» Приазовського державного технічного університету (Маріуполь 1994, 1999 р.р.).

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 4 статті в наукових журналах, 4 тези доповідей на науково-технічних конференціях.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних ждерел з 132 найменувань, 1 додатку і вміщує 134 сторінки машинописного тексту, 29 малюнків, 25 таблиць.

Основний зміст роботи

мідний сплав наплавка

Розділ 1. Характеристика умов роботи електродотримачів дугових сталеплавильних печей і аналіз шляхів підвищення їх роботоздатності.

Контактні щоки електродотримачів дугових сталеплавильних печей зазнають комплексного впливу високих температур, агресивного газового середовища, магнітного поля високої напруги, тертя об графітований електрод і вібрації під дією електродінамічних сил, що приводить до поломок електродів і виникнення короткочасових дуг у контакті «електрод-контактна щока». Причому наявність електродугового зносу на поверхні контактних щік електродотримача є однією з головних причин виходу їх із ладу.

Причини електродинамичних коливань електродів і спосіб їх усунення досліджені в роботах Сапко А.І., Коваль М.В., Стеценко М.В. Однаково запропоновані пристрої вимагають значних матеріальних витрат на реконструкцію, до того ж вони не забезпечують повного заглушування коливань, а лише зменшують їх амплітуду.

Одним із шляхів вирішення проблеми є нанесення на поверхню контактних щік покрить з оптимальним поєднанням електропровідності і дугостійкості.

Вивченню електроерозійного зносу, розробці електроерозійностійких матеріалів для застосування в електротехніці присвячені ціла низка робіт Минакової Р.В., Францевича І.Н., Братерської Г.М. При експлуатації електротехнічних пристроїв типу короткозамикачів і роз'єднувачів, які працюють в умовах багато в чому подібних з досліджуваними (струмове навантаження від 10 до 1000 А), в усьому світі знаходять застосування спечені композиційні матеріали систем: Cu-W; Cu-WC; Cu-Mo; Cu-Mo₂C із вмістом тугоплавкої фази до 70% (за масою), а також в останній час Cu-Cr і Cu-Cr-C.

Одначе ці матеріали є дорогими і гостродефіцитними, а методи порошкової металургії при нанесені покрить на вироби такої форми і габаритів представляються важкореалізованими.

Ефективним способом підвищення стійкості є нанесення на поверхню контактної щоки електроерозійностійкого шару наплавленням. Ручне дугове наплавлення, яке застосовується, характеризується важкими умовами праці і відсутністю наплавлювальних матеріалів, призначених для електроерозійностійкого наплавлення. Все це вказує на необхідність розробки електродного матеріалу і технології механізованого наплавлення електроерозійностійкого сплаву.

Розділ 2. Розробка методики випробувань на електроерозійний знос.

На основі аналізу умов роботи контактих щік електродотримачів і існуючих методик з дослідження електроерозійного зносу, розроблена установка імітуюча умови роботи контактних щік і методика випробувань матеріалів на електроерозійний знос.

Розроблена установка дозволяє проводити випробування з вертикальною площиною контакта, що відповідає реальним умовам експлуатації контактних щік, мати струмове навантаження до 400 А і верхню межу діапазону частот коротких замикань до 2 Гц, охолоджувати затискний патрон водою.

Установка складається з двох основних частин: механічної і електричної. Основним складовими механічної частини є: затискний патрон 1 із доліджуваним зразком 2, закріпленим на нерухомій траверсі 3, графітова пластина 4, закріплена на рухомій траверсі 5. В електричну частину входить джерело живлення змінного струму 6, для передавання струму від нього до зразка і графітової пластини використовуються гнучкі шини. Як джерело струму застосовується зварювальний трансформатор СТШ-500. Для надання зворотно-поступального руху рухомій траверсі, а разом з нею і графітовой пластині використовується електромагніт 7. Управління електромагнітом здійснюється системою керування 8, зібраною на основі мультивібратора і дозволяючою змінювати частоту коливань рухомої траверси.

Методика проведення випробувань полягає в наступному. Зразок у вигляді циліндра діаметром 16 мм зважується на вагах в ВЛТ-1 з точністю до 0,01 г. Потім він закріплюється на тримачі таким чином, щоб забезпечувався надійний контакт у парі «зразок - графітова пластина». При виникненні коливального процесу підводиться напруга від джерела живлення і засікається час початку випробувань. Після закінчення часу випробувань зразок виймається із тримача і проводиться його повторне зважування з тією ж точністю. Різниця у вазі до і після випробувань дає кількісну характеристику електроерозійної стійкості випробуваного матеріалу.

Для вибору оптимальних параметрів випробувань проведені дослідження по визначенню впливу сили струму короткого замикання в діапазоні від 220 до 400 А, тривалості випробувань в діапазоні від 90 до 300 с, частоти коротких замикань в діапазоні від 0,70 до 1,90 Гц на величину зносу зразків, при водяному охолодженні (витрати води 1,6510^-5 м³/с).

При дослідженні впливу параметрів режиму випробувань на електроерозійний знос встановлено, що величина зносу в найбільшій мірі залежить від величини сили струму і частоти коротких замикань, причому залежність у обох випадках має експоненціальний характер.

Розділ 3. Розробка складу наплавлювального матеріалу.

Вимоги, що пред'являються до матеріалів, які використовуються для наплавлення поверхні контактних щік: висока електропровідність, дугостійкість, жаростійкість і жароміцність. В найбільшій мірі їм відповідають мідні сплави, зміцнені дисперсними виділеннями надлишкових фаз - типу сигма-фази (інтерметаліду CrFe).

На основі аналізу способів наплавлення мідних сплавів рекомендована наплавка порошковим стрічковим електродом під флюсом.

Виходячи з того, що введення комплексно-легованих лігатур до складу шихти електродних матеріалів підвищує хімічну однородність розподілу елементів у наплавленому металі, знижує тріщиноутворення і утворення шлакових включень, був проаналізований склад лігатур, що випускається промисловістю. Оптимальним є використання лігатури ПГ-Л101, співвідношення отримання заліза і хрому в якій (1,8 - 2,0) робить високою вірогідність утворення інтерметаліду CrFe у мідній матриці.

Для введення активних розкислювачів був використаний порошок алюмінієво-магнієвий марки ПАМ-4, як засіб видалення водню із зварювальної ванни використовувався фторопласт Ф-4. Матеріал оболонки - мідь М1.

У зв'язку з наявністю у складі шихти комплексно-легованої лігатури ПГ-Л101, а також алюмінієво-магнієвого порошка, за вхідні параметри приймаємо: Х₁ - сумарний вміст хрому, заліза, нікелю, марганцю, кремнію, а також вуглецю (який переходить у сплав із лігатуры), в зразках (в% мас); Х₂ - сумарний вміст алюмінію і магнію у зразках (в% мас); Х₃ - вміст вуглецю (який переходить у сплав іх фторопласту) в зразках (в% мас). При цьому за нижній рівень береться: сумарний вміст елементів, що вносяться комплексно-легованою лігатурою - 0,70%; сумарний вміст алюмінію і магнію - 0,18%; вміст вуглецю, що вноситься фторопластом - 0,01%. За верхній рівень взяті: сумарний вміст, що вносяться комплексно-легованою лігатурою - 1,65%; сумарний вміст алюмінію і магнію - 0,73; вміст вуглецю, що вноситься фторопластом - 0,03%.

За вихідні параметри взяті: показник відносної електроерозійної стійкості - П_С і електропровідність наплавленого металу віднесена до електропровідності міді - (% до міді).

У випадку випробування наплавлених матеріалів, які в незначній мірі відрізняються від міді питомими вагами, можливе використання у якості показника відносної стійкості - відношення втрати ваги мідного зразка під час процесу випробувань до втрат ваги наплавленого при однакових умовах випробувань.

При виготовленні двозамкової стрічки на стані ОБ-765 величина зусилля обтискування відповідала 15 кН.

Наплавлення проводились на апараті АДФ-1004 з джерелом живлення ВДУ-1201. Проводилась наплавка пластин із міді М1 під флюсом АН-20П на режимі Iн=600650, Uд = 3032 В, Vн = 15 м/г, виліт електрода - 70 мм, струм постійний, полярність зворотна.

Наплавка проводилась в один і два шари. Температура попереднього підігрівання у печі 500С на протязі 30 хв.

Визначення механічних характеристик проводилось за стандартними методиками, жароміцність оцінювали за методою одногодинної гарячої твердості при температурі 500°С і 700°С.

Замірювання електроопору зразків проводили методом непрямих вимірювань на мостовій установці У309 за схемою подвійного моста. Отримані результати перераховувались у значення електропровідності відносно електропровідності міді.

Дослідженнями встановлено, що оптимальним поєднанням електроерозійної стійкості (Пс>1,7) і електропровідності відносно електропровідності міді (=63%) володіє сплав такого складу: Cr - 0,630%, Fe - 0,411%, Mn - 0,093%, Ni - 0,082%, Si - 0,221%, C - 0,080%, Al - 0,203%, Mg - 0,182%, отримуваний при використанні порошкової стрічки, шихта якої вміщувала лігатури ПГ-Л101 - 6,5%; порошка алюмінієво-магнієвого ПАМ-4 - 2,1%; фторопласту Ф-4 - 1,9%. Даний склад принятий за основу для подальших досліджень.

З метою визначення рівня властивостей розробленого економнолегованого наплавлювального матеріалу викликає інтерес порівняння його характеристик з наплавлювальними матеріалами на основі міді і карбідів хрому, молібдену, вольфраму, а також міді і хрому.

Виходячи з того, що одним із основних критеріїв є висока електропровідність, розрахунок складу порошкових стрічок для наплавки композиційних матеріалів проводився з розрахунку отримання у першому наплавленому шарі об'ємного вмісту карбідної фази - біля 15%.

Для отримання в наплавленому шарі карбіду хрому у мідній матриці використовувались стрічки двох складів: стрічка, що вміщувала карбід хрому Cr₃C₂, і стрічка, що вміщувала суміш хрому і графіту.

Для визначення впливу вмісту хрому на властивості бронзи досліджувались порошкові стрічки, які дозволяли наплавити метал типу Бр.Х1, а також сплав міді із підвищеним вмістом хрому (до 15% за об'ємом).

Наплавлення виконувалось на пластині із міді М1 розміром 25010020 мм, при наплавленні використовувався флюс АН-20П. Режим наплавки: I=600650 А, U_Д=30-32 В, V_Н=15 м/г, виліт електрода - 70 мм, струм постійний, полярність зворотна. Температура попереднього підігрівання 500С. Після наплавки кожного з двох шарів робилась витримка у печі при температурі 500С на протязі 30 хв.

Проводилась оцінка технологічних характеристик наплавлювальних матеріалів, визначення хімічного складу, металографічні дослідження, а також рентгеноструктурний аналіз на рентгенівському дифрактометрі УРС-50КМ.

В зв'зку з тим, що розроблений склад порошкової стрічки з використанням механічної суміші компонентів (відношення вмісту хрому до графіту складає 3,1 - 3,3) забезпечує більш стабільні зварювально-технологічні властивості і рівномірний розподіл карбіду хрому Cr₃C₂ у металі шва, ніж склад порошкової стрічки, вміщуючий карбід Cr₃C₂, то далі дослідження проводились з його використанням.

У досліджуваних композиційних сплавів на основі міді електроерозійно стійкість зростає у ряді: мідь-карбід хрому, мідь-карбід молібдену, мідь-карбід вольфраму. Зростання дугогасильних властивостей у ряду пояснюється підвищенням температури плавлення і кипіння тугоплавкої фази, різним впливом продуктів ерозії на стабільність дугового процесу. Представляє інтерес система мідь-карбід хрому - низький рівень електропровідності пояснюється значною кількістю кремнію, а також вільним хромом.

Електроерозійна стійкість і електропровідність розробленого матеріалу співставляється з характеристиками композиційних матеріалів.

Для підвищення електропровідності наплавленого матеріалу типу хромо-залізної бронзи, досліджувався вплив добавок мармуру на гальмування кремнійвідновлювального процесу із флюсу.

З метою визначення оптимального вмісту мармуру на основі розробленого порошкового електрода була розроблена серія порошкових стрічок, у шихті яких вміст мармуру складав 1-8%, коефіцієнт заповнення при цьому був 30%.

Встановлено, що введення у шихту порошкової стрічки 3-4% мармуру (при коефіцієнті заповнення рівному 30%) дозволяє за рахунок підвищення основності шлаку на стадії краплі практично загальмувати кремнійвідновлювальний процес і знизити вміст кремнію від 0,221 до 0,128%, що приводить до підвищення електропровідності міді при незначному зростанні електроерозійної стійкості. Збільшення вмісту мармуру до 5-8% приводить до погіршення формування наплавленого металу, відокремлюваність шлакової корки задовільна. При вмісті мармуру 6% в наплавленому металі з'являються поодинокі дрібні пори

З метою підвищення електроерозійної стійкості досліджувався вплив підвищеного вмісту хрому. Була виготовлена серія порошкових стрічок, у шихті яких додатково вміщувалось 0,5-3,0% порошку хрому марки Х99А.

Результати досліджень показали, що збільшення вмісту хрому з 0,630 до 1,174% в хромо-залізній бронзі призводить до збільшення міцнісних характеристик наплавленого металу при нормальній і підвищених температурах (межа міцності _В=540 МПа, а твердість HB=86 кгс/мм², одногодинна гаряча твердість при 500С HB₁⁵⁰⁰=55 кгс/мм²). Однаково, незначне зростання електроерозійної стійкості (Пс=1,83) при значному зниженні електропровідності (=68%) робить підвищення вмісту хрому недоцільним.

Таким чином шихта розробленого порошкового електрода (при Кз=30%) має такий склад: лігатура ПГ-Л101 - 6,0 - 6,5%; порошок алюмінієво-магнієвий ПАМ-4 - 1,9 - 2,1%; фторопласт Ф-4 - 1,7 - 1,9%; мармур - 3,0 - 4,0%. Даний склад забезпечує у першому наплавленому шарі електроерозійну стійкість у 1,7 раза перевищуючу стійкість міді і електропровідність на рівні 79% відносно міді при таких механічних властивостях: _В=530 МПа, HB=81 кгс/мм², ₅=15%, HB₁⁵⁰⁰=52 кгс/мм², HB₁⁷⁰⁰=19 кгс/мм².

Проводилось дослідження мікроструктури, фазового складу і розподілу елементів наплавленого металу.

Мікроструктура наплавленого металу досліджувалась як на оптичному мікроскопі (мал. 3), так і на растровому електронному мікроскопі ISM - T200. Структура представляє собою окремі включення інтерметалідів різної величини і форми у твердому розчині. Локальний спектральний аналіз показав, що крупної і середньої величини включення складаються із хрому, заліза, кремнію і міді.

Розділ 4. Технологічні особливості наплавки електроерозійностійкого сплаву порошковою стрічкою.

З метою оптимізації режимів наплавлення проводилось дослідження впливу параметрів режиму (сили струму, напруги дуги, швидкості наплавки) на показники продуктивності і валові виділення пилу, вміст кремнію, міді і їх з'єднань, а також газів, що виділяються при наплавленні. Результати наведені на мал. 4.

Наплавлення проводилось на пластини з міді М1 під флюсом АН-20П одним шаром. Температура попереднього підігрівання в печі 500С.

Виходячи із міркувань високої продуктивності, низької частки вмісту основного металу у наплавленому і мінімальних виділень пилу і газів, беремо такий режим наплавлення: сила струму - 600-650 А; напруга дуги - 30-32 В; швидкість наплавлення - 15-18 м/г.

На базі отриманих розрахункових даних можна зробити висновок, що визначальною шкідливістю при наплавленні порошковою стрічкою під флюсом АН-20П є виділення фторидів. Для створення необхідних санітарно-гігієнічних умов при наплавці необхідно забезпечити відповідний повітрообмін, який визначений для фторидів.

На основі аналізу різних схем наплавлення контактних щік електродотримачів вибрана схема наплавки вздовж утворюючої.

Підготовка поверхні під наплавку проводиться механічним способом або травленням.

При наявності дефектів глибиною більше 4 мм проводиться механічна обробка з наступним зварюванням електродами марки АНЦ-2.

Після усунення дефектів за допомогою ручного дугового зварювання проводиться механічна обробка. Підготовлена контактна щока вставляється у спеціальне пристосування на маніпуляторі, де за допомогою газових пальників робиться попереднє підігрівання до 400-600°С. Отвори на поверхні контактних щік закриваються технологічними графітовими заглушками.

Наплавлення виконується окремими валиками з покриттям 1/3 ширини попереднього на режимах: сила струму 600-650 А; напруга дуги 30-32 В; швидкість наплавлення 15-18 м/г. Після наплавки виконується контроль якості, у випадку наявності - дефекти усуваються за допомогою ручного дугового зварювання електродами АНЦ-1 за технологією, описаною вище.

Застосування розробленої технології і електродного матеріалу для відновлення головок електродотримачів ДСП-25 дозволило підвищити їх стійкість з 4 місяців до 1 року.

Фактичний економічний ефект від впровадження технолгії наплавлення і наплавлювального матеріалу рівний 19700 грн.

Загальні висновки

На основі літературних і патентних досліджень встановлено, що ефективним засобом підвищення стійкості контактних щік, є наплавлення електроерозійностійкого сплаву на їх поверхню за допомогою порошкових стрічок.

На основі аналізу існуючих випробувальних установок і методик випробувань на електроерозійний знос, а також реальних умов роботи контактних щік електродотримачів розроблена конструкція випробувальної установки і методика, які дозволяють здійснювати випробування зразків наплавлювальних матеріалів в близьких до реальних умовах.

При дослідженні впливу параметрів режиму випробувань на електроерозійний знос встановлено, що величина зносу в найбільшій мірі залежить від величини сили струму і частоти коротких замикань, причому залежність в обох випадках має експоненціальний характер.

Розроблен склад порошкового електрода на основі міді, використовуючий комплексно-леговану лігатуру ПГ-Л101, як легуючий компонент (вміст хрому і заліза у відношенні 1,8 - 2,0) в осерді порошкового електрода, який дозволяє отримати наплавлений метал у вигляді хромо-залізної бронзи, вміщуючої сигма-фазу (інтерметалід CrFe).

Встановлено, що введення в шихту порошкової стрічки (яка має склад: комплексно-легована лігатура ПГ-Л101 - 6,0 - 6,5%, порошок алюмінєво-магнієвий ПАМ-4 - 1,9 - 2,9%, фторопласт Ф-4 - 1,7 - 1,9%, при коефіцієнті заповнення рівному 30%) мармуру 3-4% дозволяє за рахунок підвищення основності шлаку на стадії краплі практично подавити кремнійвідновлювальний процес і знизити вміст кремнію з 0,221 до 0,128%, що приводить до підвищення електропровідності наплавленого металу.

Склад порошкової стрічки, розроблений у результаті досліджень забезпечує отримання наплавленого шару з електроерозійною стійкістю в 1,7 раза перевищуючу стійкість міді і електропровідністю на рівні 79% відносно міді.

Доведена можливість наплавлення композиційних сплавів систем: Cu-Cr₃C₂, Cu-Mo₂C і Cu-WC із вмістом тугоплавкої фази до 15% (за об'ємом).

Встановлено, що склад порошкової стрічки з використанням механічної суміші компонентів (відношення вмісту хрому до графіту складає 3,1 - 3,3), у зв'язку з відсутністю стадії дисоціації карбіду хрому при наплавленні, забезпечує більш стабільні зварювально-технологічні властивості і рівномірний розподіл карбіду хрому Cr₃C₂ у металі шва, ніж склад порошкової стрічки, вміщуючий готовий карбід хрому Cr₃C₂.

На основі проведених досліджень визначена залежність електроерозійної стійкості композиційних наплавлювальних сплавів від складу. Встановлено, що електроерозійна стійкість зростає у ряду: Cu-Cr₃C₂, Cu-Mo₂C і Cu-WC.

Зроблена оцінка санітарно-гігієничних умов при наплавлюванні. Встановлена залежність валових виділень пилу і газів від режимів наплавки. Визначальною шкідливістю при наплавлені є виділення фторидів, по валовим виділенням яких розрахован необхідний повітрообмін.

Розроблена порошкова стрічка ПЛ-МН-1 і технологія наплавлення контактних поверхень електродотримачів, яка дозволила підвищити стійкість наплавленого металу в умовах електроерозійного зносу в 1,5-2 рази.

Впроваджена технологія механізованого наплавлення контактних щік електродотримачів дугових сталеплавильних печей порошковим стрічковим електродом на ВАТ «Азов» (м. Маріуполь). Фактичний економічний ефект від впровадження склав 19700 грн.

Загальний зміст дисертації викладено у таких публікаціях

Алистратов В.Н., Чигарев В.В., Сагиров И.В. Методика оценки электроэрозионной стойкости наплавленного металла // Автомат. сварка. - 1998. - №9. - С. 35-38.

Муратов В.А., Алистратов В.Н. Причины образования трещин при наплавке композиционных сплавов системы марганцовый мельхиор-релит под флюсом // Автомат. сварка. - 1996. - №8. - С. 36-38.

Алистратов В.Н., Чигарев В.В., Швец Т.Н. Оценка свойств наплавочных материалов, предназначенных для работы в условиях электроэрозионного износа // Вестник Приазовского гостехуниверситета. - Мариуполь. - 1997. - №3. - С. 145-148.

Алистратов В.Н., Чигарев В.В. Влияние режима наплавки бронзы порошковой лентой на производительность и пылевыделение // Вестник Приазовского гостехуниверситета. - 1998. - №6. - С. 196-198.

Чигарев В.В., Балашова Е.Л., Алистратов В.Н. Выбор технологических режимов производства порошковых электродов // Композиционные материалы в породоразрушающих инструментах: Тези допов. Всесоюз. наук. - техн. конфер. - Ивано-Франківськ, 1987. - С. 43-44.

Чигарев В.В., Алистратов В.Н., Малинов В.Л. Кинетика уплотнения порошка в оболочке порошковой ленты // Физика и механика пластических деформаций порошковых материалов: Тези допов. респ. семінару. - Луганськ, 1991. - С. 60.

Чигарев В.В., Алистратов В.Н., Малинов В.Л. Повышение стабильности плавления порошковых ленточных электродов // Регіон. наук.-техн. конф., травень 1992.: Тези допов. - Маріуполь, 1992. - т. 2. Машиностроение. - С. 77.

Чигарев В.В., Алистратов В.Н. Разработка электроэрозионностойкого материала // III регіон. наук.-техн. конф., травень 1995.: Тези. допов. - Маріуполь, 1995. - С. 73.

Размещено на Allbest.ru