автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии электрошлаковой наплавки в водоохлождаемом медном кокиле для восстановления и повышения износостойкости бил молотковых мельниц

На правах рукописи

Тепляшин Михаил Вячеславович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ В ВОДООХЛОЖДАЕМОМ МЕДНОМ КОКИЛЕ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ БИЛ МОЛОТКОВЫХ МЕЛЬНИЦ

Специальность 05.16.04 - «Литейное производство»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003474039

Комсомольск-на-Амуре - 2009

003474039

Работа выполнена на кафедре «Литейное производство и технология металлов» и «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей» ГОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет» (г. Хабаровск)

Научный руководитель

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Ри Хосен

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Петров Виктор Викторович

Кандидат технических наук, доцент Иваненко Виктор Федорович

Ведущая организация

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН (г. Комсомольск-на-Амуре)

Защита состоится « 6 » ШсН2009 года в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.092.02 при Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете (ГОУ ВПО «КнАГТУ») по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, ГОУ ВПО «КнАГТУ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «КнАГТУ».

Автореферат разослан АЛ^ 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н.,доцент ___? ДмитриевЭ.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из важнейших приоритетных направлений, стоящих перед машиностроением, является проблема повышения качества, надежности, экономичности и производительности машин. Значительная роль в решении данной проблемы отводится к комплексу технических и технологических мероприятий, направленных на снижение износа, так как наиболее распространенной причиной выхода деталей и рабочих органов машин из строя, является не поломка, а различные виды износа и повреждения рабочих поверхностей. Особенно низкий срок службы имеют детали, работающие в открытой абразивной срсде. Часто низкая долговечность деталей связана с неправильным выбором материала, который по своим свойствам не отвечает условиям эксплуатации.

Молотковые мельницы предназначены для размола различных пород природных ископаемых и широко применяются на всех тепловых электроцентралях (ТЭЦ) для размола угля, на горно-обогатительных комбинатах для размола породы и многих других предприятиях, занимающихся добычей и переработкой природного минерального сырья. Основной рабочей деталью молотковой мельницы является било, которое в процессе эксплуатации подвергаются интенсивному абразивному изнашиванию. За время работы в мельнице масса бил, в результате изнашивания, уменьшается на 25-35%, после чего они направляется в металлолом, что является экономически нецелесообразным. Потребность в билах молотковых мельниц (БММ) измеряется сотнями тысяч штук, поэтому проблема восстановления изношенных БММ является весьма актуальной.

В настоящее время одной из наиболее высокоэффективных и распространенных технологий повышения качества выплавляемой стали и переплава отработавших ресурс деталей является электрошлаковый переплав (ЭШП), позволяющий вторично использовать дорогостоящий легированный материал без потери качества и служебных свойств переплавляемого металла.

Использование электрошлаковой наплавки (ЭШН) позволяет не только восстанавливать изношенные детали, но и получать качественно новые биметаллические материалы на основе ресурсосберегающих технологий, применение которых для восстановления БММ обеспечит повышение их ресурса при снижении расхода дефицитных легирующих элементов.

Актуальность темы диссертационной работы также подтверждена выполнением научно- исследовательских работ в рамках:

- программы «СТАРТ-2005» (2005-2007), государственный контракт №3649р/5964 «Исследование и разработка технологии, оборудования и оснастки по восстановлению бил молотковых мельниц энергетического оборудования»

- грант по проекту №2.07 ТОГУ «Разработка лабораторного стенда и технологии восстановления деталей электрошлаковой наплавкой».

Цель работы заключалась в увеличении срока службы БММ путем повышения износостойкости наплавляемого слоя при их восстановлении методом ЭШН за счет использования новых износостойких экономлегированных сплавов и усовершенствования технологии электрошлаковой наплавки, обеспечивающих повышение производительности и снижение себестоимости восстановления по сравнению с новыми отливками.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Разработать методику проведения экспериментальных исследований процесса ЭШН, триботехнических и физико-механических свойств наплавленного металла при ЭШН.

2. Создать лабораторное оборудование и измерительный комплекс для исследования процессов ЭШН.

3. Создать физическую модель и установку для моделирования абразивного изнашивания БММ. [Д

4. Установить закономерности формирования структуры наплавленного слоя и зоны сплавления в зависимости от технологических параметров ЭШН и влияние этой структуры на ее механические свойства и износостойкость.

5. Оптимизировать технологические параметры ЭШН, обеспечивающие необходимое качество наплавляемого слоя и зоны сплавления.

6. Исследовать способы легирования и режимы ЭШН, обеспечивающие максимальное усвоение легирующих элементов в наплавленном слое.

7. Исследовать влияние номенклатуры и содержания легирующих элементов в наплавляемом сплаве на его износостойкость и физико-механические свойства.

8. Разработать технологию и создать оборудование для восстановления БММ ЭШН в производственных условиях.

9. Произвести производственные испытания восстановленных БММ и оценить технико-экономическую эффективность созданной технологии ЭШН.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлена закономерность формирования структуры наплавленного слоя и зоны сплавления, его механических свойств и износостойкости от технологических параметров ЭШН:

- выполнен регрессионный анализ линейной математической модели процесса стартовой операции; установлено, что для повышения качества зоны сплавления (ударную вязкость) необходимо снижать сечение электрода и величину тока наплавки, а напряжение повышать;

- разработана математическая модель влияния режимов ЭШН на качество наплавки и прочность зоны сплавления.

2. Предложены и научно обоснованы рациональные способы легирования и режимы ЭШН для повышения эффекта легирования наплавленного слоя:

- разработана новая технология изготовления легированной пластины; симплекс -планированием определены оптимальные параметры изготовления легирующей пластины, обеспечивающие максимальную ее прочность: давление прессования в пресс-форме Р=2,8 МПа; температура сушки в печи Т=320 °С; продолжительность сушки - 21 мин; жидкое стекло в количестве 25% сверх массы легирующих компонентов;

- разработан новый способ легирования посредством легирующей пластины при ЭШН, обеспечивающий наибольшее усвоение легирующих элементов на рабочей грани била; при этом усвоение марганца в среднем увеличивается на 13 %, кремния на 16 %, хрома на 35 %, углерода на 21 % в сравнении с введением их посредством дозатора через расплавленный флюс;

- установлено влияние технологических параметров ЭШН на степень усвоения легирующих элементов в наплавленном слое; одновременное увеличение тока и снижение напряжения наплавки ведет к увеличению усвоения углерода на 17 %, хрома на 19 %, кремния на 14 %, при этом усвоение марганца снижается на 6 %;

3. Разработана математическая модель влияния номенклатуры и содержания легирующих элементов в наплавленном слое на его физико-механические свойства и износостойкость:

- на основании проведенных исследований сплавов различных систем легирования определена система сплавов С-Сг-Мп-У/-Мо, обладающая наибольшей износостойкостью; оптимизированы интервалы варьирования легирующих элементов, обеспечивающие высокую износостойкость;

- методом математического планирования эксперимента определен новый сплав 100Х6ГЗСФМ, который более чем в три раза превосходит по износостойкости сталь 45.

Практическая ценность работы 1. Разработана методика контроля абразивной износостойкости крупногабаритных деталей

без их. разрушения (положительное решение о выдачи патента на изобретение от 18.02.09 г. Заявка 2008112366/28 (013377) «Способ контроля абразивной износостойкости деталей»).

2. Разработан способ восстановления деталей ЭШН, повышающий качество зоны сплавления и устойчивость процесса стартовой операции при использовании электродов большого сечения (патент РФ №2350449 от 27.03.09 г. «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой»).

3. Разработана технология легирования посредством легирующей пластины, обеспечивающая высокое усвоение легирующих элементов по рабочей грани поверхности слитка (патент РФ №2348497 от 10.03.09 г. «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой».).

4. Разработана промышленная установка для ЭШН, а также комплекс оборудования для подготовительно-заключительных операций для изготовления электродов большого сечения, приготовления легирующих пластин, подготовки изношенных бил к восстановлению. Разработаны устройства для восстановления ЭШН, повышающие производительность подготовительно-заключительных операций (патент РФ №2329128 от 20.07.08 г. «Устройство для восстановления деталей электрошлаковой наплавкой»; заявка на изобретение от 21.04.2008 г. 2008115697/02 (017630) «Устройство для восстановления деталей электрошлаковой наплавкой»).

5. Разработана технология восстановления бил молотковых мельниц методом ЭШН новым экономлегированым износостойким сплавом разработанного состава 100Х6ГЗСФМ. Восстановленные билы прошли производственные испытания на ТЭЦ №3 г. Хабаровска при размоле угля. Достигнуто повышение износостойкости в 2,58 раза по сравнению с промышленными билами. Ожидаемый совокупный годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований на ТЭЦ №3 г. Хабаровска может составить более 19 млн. руб. в ценах 2008 г.

Апробация работы. Основные результаты диссертации обсуждались на 6 международных, всероссийских, региональных научно-технических конференциях: научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации, качества и надежности транспортных и технологических машин», (г. Хабаровск, 2005 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы», (г, Красноярск, 2006 г.); научно-практической конференции «Идеи, гипотезы, поиск» (г. Магадан, 2006 г.); IX Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития, литейного, сварочного и кузнечно-штамповочиого производства» (г. Барнаул, 2008 г.); II научных чтениях СВГУ (г. Магадан, 2008 г.); XI Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 научных статьи, получено 3 патента РФ на изобретение и 1 решение на выдачу патента. Материалы диссертации приведены в отчетах по НИР и Грантам, выполненным при участии автора.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературных источников из 104 наименований и 5 приложений. Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, иллюстрирована 51 рисунком.

Достоверность научных результатов. Достоверность экспериментальных данных подтверждалась путем широкого использования современных методов и методик исследования физико-механических, эксплуатационных, структурных свойств сплавов. Полученные результаты подтверждаются производственными испытаниями.

Личный вклад автора. В настоящей работе представлены экспериментальные результаты, полученные автором самостоятельно. При этом автор проводил исследования в лабораторных и промышленных условиях, разрабатывал методики исследования и принимал

непосредственное участие в разработке, проектировании и изготовлении лабораторного и промышленного оборудования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы, основные положения, выносимые на защиту, апробация работы и публикации.

Первая глава посвящена анализу литературных данных по вопросу повышения износостойкости рабочих органов молотковых мелышц, подверженных абразивному и ударно-абразивному изнашиванию, а также. изучению условий эксплуатации и характера износа БММ.

Проведенный анализ основных факторов, определяющих ресурс работы БММ, показал, что наиболее значимым фактором является износостойкость БММ, которая в первую очередь зависит от физико-механических свойств и структурных составляющих материала БММ.

Совершенствование конструкции БММ идет в основном по двум направлениям: изготовление биметаллических бил и создание конструкций, в которых било делается составным из двух частей - наплавляемой головки (изнашиваемой части) и ее держателя.

Наплавка является одним из наиболее эффективных способов увеличения долговечности деталей, так как позволяет восстанавливать геометрические размеры изношенных деталей, а также упрочнять их путем применения специальных износостойких материалов, обеспечивающих получение наплавляемого металла с заданными физико-механическими и эксплуатационными свойствами (Б.Е. Патон, Н.В. Молодых, Б.В. Данильченко, Ю.К. Метлин, А.И. Сидоров и др.).

К способам, которые могут быть использованы для восстановления БММ, имеющих значительный износ, можно отнести индукционную и электрошлаковую наплавку, электродуговую наплавку под слоем флюса и наплавку жидким металлом. Подробно изложены преимущества и недостатки вышеуказанных способов восстановления изношенных деталей.

В результате изучения и обобщения данных других авторов и опыта применения различных способов восстановления деталей машин выявлено, что из всего спектра методов наилавки, которые могут быть использованы для восстановления деталей со значительным износом, наиболее эффективным является ЭШН электродами большого сечения. Данный способ является наиболее производительным и обладает рядом преимуществ, выгодно отличающих его от других способов наплавки.

Несмотря на неоспоримые преимущества способа ЭШН, существуют и не решенные или малоизученные вопросы в технологии электрошлаковой наплавки, одним из которых является проблема повышения эффективности легирования наплавленного метала.

Главным недостатком, объединяющим многие существующие способы легирования, является то, что они реализуют объемное легирование всей массы восстанавливаемой детали, а не ее рабочую поверхность. Это обуславливает нерациональное использование легирующих элементов при наплавке значительных объемов металла и делает технологию восстановления экономически не целесообразной, так как затраты только на легирующие элементы могут превысить стоимость новой отливки.

Не менее важным вопросом является правильный выбор режимов наплавки, позволяющих влиять на переход легирующих элементов в наплавленный металл, на степень усвоения легирующих элементов по высоте отливки и на его кристаллическое строение.

Малоизученны вопросы влияния технологических факторов на качество зоны сплавления и устойчивость процесса при использовании «твердого» старта.

Не решены в достаточной степени и вопросы, связанные с повышением уровня механизации технологического процесса восстановления при использовании ЭШН.

Все перечисленные выше проблемы имеют прямое отношение к разработке энерго- и ресурсосберегающих технологий восстановления БММ и повышению их ресурса по сравнению с новыми отливками.

На основании анализа литературных данных поставлены цель и задачи исследования.

Во второй главе приведены алгоритм выполнения экспериментальных исследований (рис.1) и характеристики использованных материалов и оборудования.

Рис.1. Алгоритм экспериментальных исследований

Алгоритм исследования предусматривает проведение экспериментальных работ по трем направлениям: исследование влияния технологических факторов и способов легирования на качество ЭШН; исследование состава, структуры и свойств износостойкой наплавки для восстановления БММ; исследование и разработка технологии восстановления БММ методом ЭШН.

На первом этапе определяли управляемые и независимые технологические факторы, оказывающие наибольшее влияние на качество отливки, а также выбрали схему ЭШН и сварочно-наплавочные материалы. Далее в соответствии с решаемыми задачами и выбранной схемой ЭШН разработана методика проведения экспериментов и создана лабораторная установка ЭШН.

Критерием оценки качества наплавки стартовой операции использовано значение ударной вязкости зоны сплавления, а основной операции наплавки - устойчивость электрошлакового процесса, качество формирования наплавляемой поверхности и степень усвоения легирующих элементов для различных способов легирования.

Критериями для выбора способа легирования использован коэффициент усвоения легирующих элементов и экономическая целесообразность рассматриваемых способов.

Разработана методика и создана лабораторная установка для определения абразивной износостойкости.

Обоснован выбор легирующих элементов и их оптимальное содержание в наплавленном слое, исходя из критериев износостойкости и экономической целесообразности. В заключительной части экспериментальных исследований был разработан технологический процесс и создано промышленное оборудование для восстановления БММ, изготовлена опытная партия восстановленных БММ и проведены сравнительные испытания с серийными образцами. При этом в качестве критериев износостойкости БММ использован линейный и весовой износ.

Методика и оборудование для исследования влияния технологических факторов

ЭШН.

Электорошлаковую наплавку осуществляли на лабораторной установке собственной конструкции в медном водоохлождаемом кокиле с использованием «твердого» старта. В качестве источников питания применяли трансформатор ТДФЖ-1001 с жесткой характеристикой.

Скорость перемещения электрода задавалась с помощью частотно-регулируемого привода модели 5У004!С5-1Р-КЩ ЧРП.

В качестве электродов использовались прутки из арматурной стали 25Г2С (ГОСТ 5781-82), собираемые в пакет (из одного или нескольких) из прутков диаметрами 8, 10 и 14 мм. Для исследования структур и свойств зоны сплавления производили наплавку на сталь-3.

Наплавку производили под флюсом АН-348-А. Параметры режима наплавки в процессе старта изменялись в следующих пределах: ток наплавки от 350 до 450А; напряжение от 36 до 42 В; сечение электрода от 78 до 154 мм2. В результате наплавки получали биметаллические слитки размером 25x25x150 мм. Из них вырезали образцы для исследования микроструктуры и определения механических свойств.

Оптимизацию параметров стартовой операции проводили с применением метода математического планирования экспериментов (метод Бокса-Уилсона). В качестве параметра оптимизации стартовой операции использовалась ударная вязкость зоны сплавления. Определение ударной вязкости зоны сплавления испытуемых образцов проводилось согласно ГОСТ-9454-78.

Исследование эффективности легирования при ЭШН. Легирование наплавленного материала осуществлялась двумя способами: легирование присадочным материалом посредством подачи легирующей смеси со стороны рабочей поверхности детали через дозатор и легирование посредством легирующей пластины, изготовленной путем смешивания порошков легирующих материалов в сухом виде со связующим, прессования в пресс-форме, а затем сушкой в печи.

В качестве параметра оптимизации при изготовлении легирующей пластины был принят предел прочности на изгиб. Факторами варьирования выбраны: давление прессования, температура нагрева пластины и время ее сушки. Для оптимизации параметров изготовления пластины был использован метод симплекс-планирования.

В качестве составляющих шихты использовались (в процентах по массе): графит 10%, ферромарганец (ФМн 78) 30%, ферросилиций (ФС 75) 25%, феррохром (ФХ 001) 35% и жидкое натриевое стекло 25% сверх массы.

Режим наплавки: ток - 300 А, напряжение - 32 В. В качестве электрода использовали пруток из арматурной стали 25 Г2С диаметром 10 мм. Глубина шлаковой ванны (30мм) была постоянной. В результате наплавки получали образцы размером 25x25x50 мм. Содержание легирующих элементов по высоте слитка определялось на расстоянии 15, 30 и 45 мм от зоны сплавления, а содержание по ширине слитка определялось в трех зонах: рабочей (зона ввода

легирующих элементов или установки легирующей пластины), средней и тыльной.

Исследование влияния технологических параметров ЭШН на усвоения легирующих элементов. Легирование наплавляемого металла осуществлялось легирующей пластиной. Состав и количественное соотношение компонентов, в пластине, аналогично при исследованиях эффективности легирования. Материал электрода сталь 25Г2С, флюс АН-348-А. Параметры режима наплавки при исследовании усвоения легирующих элементов изменялись в следующих пределах: ток наплавки от 300 до 400 А; напряжение от 30 до 42 В.

Износостойкость. Испытания на износ исследуемых сплавов и непосредственно бил осуществлялись на лабораторной установке собственной конструкции. При испытании на износостойкость исследуемых сплавов и бил за основу был использован метод испытания материалов о не жестко закрепленные абразивные частицы (ГОСТ 23.208-79). Сущность метода заключается в изнашивании исследуемых образцов абразивными частицами, подаваемыми в зону трения и прижимаемыми к образцу вращающимся резиновым роликом. Параметры режима испытаний были следующими: путь трения при испытании 471 м (3000 оборотов ролика); частота вращения ролика 600 об/мин; радиальная нагрузка на ролик 74,5 Н. В качестве абразивного материала использовался карбид бора зернистостью № 16-П по ГОСТ 3647—71 с относительным содержанием влаги не более 15 %.

Перед испытаниями поверхность испытуемых образцов или бил подвергалась шлифованию на режимах, обеспечивающими незначительный нагрев, который не мог вызвать фазовых превращений в поверхностных слоях материала. Показателем, характеризующим износостойкость, выбрана относительная износостойкость. В качестве эталона использовался образец из стали 45, нормализованной (НЯСЭ 22).

Износ образцов определяли путем взвешивания до и после испытания на аналитических весах модели ВЛР-200 с точностью измерения до 0,1 мг. Перед взвешиванием образцы промывали в ацетоне и тщательно просушивали. Величина износа эталона и исследуемых образцов определялась как среднее арифметическое четырех опытов для каждого из образцов.

Определение величины износа непосредственно на билах с точностью измерения до 0,1 мг затруднительно. Поэтому для определения износа непосредственно на билах нами была разработана методика определения износа крупногабаритных деталей без их разрушения (положительное решение о выдачи патента на изобретение от 18.02.09 г., заявка 2008112366/28 (013377) «Способ контроля абразивной износостойкости деталей»). Лунку на поверхности образца, полученную в результате изнашивания при трении ролика заполняли смазкой «Литол -24». После чего производили удаление смазки посредством предварительно взвешенной абсорбированной бумаги. Массу смазки (тс) определяли на аналитических весах как разницу между массой бумаги с удаленной смазкой и без нее. Проведя серию опытов был получен тарировочиый график для определения величины износа образцов (т„). Аппроксимируя полученные данные, получили уравнение, позволяющее рассчитывать величину износа билы:

ти = 8,7035 • тс + 6,8722. (1)

Величина износа билы определялась как среднее арифметическое четырех опытов.

Исследования влияния содержания элементов в легирующих системах на износостойкость при ЭШН. Исходя из условий работы БММ и современных представлений о механизме абразивного изнашивания для исследований были определены системы легирования С-Сг-Мп и С-Сг-№ в сочетании с такими элементами как W, V, 'П и Мо. Содержание в сплавах легирующих элементов варьировали в пределах: С от 0,35 -1,0 %; Мп от 0 - 10 %; Сг от 0 - 4 %; № от 0-45; УУ от 0,2 - 0,8 %; Мо, V и Л от ОД - 0,6 %. Разработку оптимального состава сплава проводили с применением метода математического планирования экспериментов (метод Бокса-Уилсона). В качестве параметра оптимизации сплава использовался коэффициент относительной износостойкости.

Изучение структуры опытных сплавов и зоны сплавления проводили на металлографическом микроскопе МИКРО-200 при увеличении от 50 до 1000. Травление шлифов производилось в 4%-ном растворе НЫОз в спирте.

Микротвердость структурных составляющих отливки замеряли на приборе ПМТ-3 (ГОСТ-9450) при нагрузке 50-100 гр. в зависимости от изучаемой структуры. Замеры микротвердости структурных составляющих зоны сплавления производили через 0,1 мм. В качестве результата измерений микротвердости использовали среднее арифметическое десяти замеров.

Рентгеноструктурный анализ проводили на дифрактометре ДРОН-ЗМ в Сг к» излучении.

Химический состав исследуемых сплавов определяли с использованием спектрального рентгено-флуоресцентного анализа на приборе СПЕКТРОСКАН МАКС - ОУ и спектрального анализа на вакуумной фотоэлектрической системе ДФС-51.

Твердость наплавленных сплавов определяли по Роквеллу (ГОСТ-90133-59) по шкале «С» на приборе модели 5006-02 УХЛ 4.2. Замер твердости производили в трех поперечных сечениях на различной высоте отливки.

Для восстановления БММ метом ЭШН был создан наплавочный участок, оборудование которого (двух-позиционная наплавочная установка, установка для обрезки БММ, смесители и т.д) было спроектировано и изготовлено на кафедре «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей» Тихоокеанского государственного университета.

В третьей главе изложены результаты исследования влияния технологических параметров ЭШН и различных способов легирования на качество наплавки.

На основании экспериментальных исследований предложен наиболее оптимальный способ наплавки для восстановления БММ, а также выбраны сварочно-наплавочные материалы, исходя из условия устойчивости ведения электрошлакового процесса и обеспечения качества наплавки.

Выбор сварочно-наплавочных материалов для ЭШН БММ. В качестве материала для изготовления электродов большого сечения была выбрана сталь 25Г2С (ГОСТ 5181-82). Эта сталь обладает хорошей свариваемостью, высокими механическими свойствами и имеет в своем составе кремний (активный раскислитель) и марганец (активный раскислитель и аустенизатор).

Поскольку обеспечение устойчивого электрошлакового процесса во многом определяется свойствами используемого флюса (электропроводностью, вязкостью, температурой плавления и кипения, смачиваемостью, жидкотекучестью и стабильностью состава при наплавке и др.) задача подбора флюса для технологического процесса наплавки БММ является первоочередной.

Анализ работ, посвященных ЭШН показал, что наибольшее применение при наплавке имеют флюсы марок АН-8, АН-22, АН-348-А и АНФ-6 .

В' качестве флюса для электрода, изготовленного из стали 25Г2С, был выбран высококремнистый, высокомарганцовистый оксидный флюс марки АН-348-А, так как обладает необходимыми сварочно-технологическими и металлургическими свойствами, обеспечивающими устойчивость, как стартовой операции, так и основного процесса наплавки, а также является не дорогостоящим и не дефицитным. При наплавке под данным флюсом интенсивно проходят восстановительно-окислительные процессы при наличии кремния и марганца. Низкое содержание СаРг и СаО позволяет, с одной стороны, снизить до определенных пределов стабилизирующие свойства флюса (повышает стабилизацию процесса наплавки), а с другой стороны, позволяет обеспечивать качественное сварное соединение в стартовой операции. Благодаря пониженному содержанию АЬОз во флюсе снижается его окислительная способность в отношении С и вй Определенное влияние данного флюса на окисление хрома из-за повышенного содержания вЮг и МпО в

значительной степени устраняется при использовании в качестве электродного материала, содержащего активные раскислители и Мп, а окисление таких важных элементов (с точки зрения износостойкости) как и Мо практически исключается.

Влияние технологических факторов ЭШН на качество зоны сплавления^ Проанализировав возможные способы стартовой операции, для дальнейшей реализации был выбран «твердый» старт. При правильном выборе режима наплавки данный способ обеспечивает надежное сплавление и отличается высокой скоростью наведения шлаковой ванны, менее энергозатратен, сокращает весь технологический процесс восстановления, что делает его наиболее эффективным способом стартовой операции.

Высокие качество сплавления и механические свойства обеспечиваются при правильном выборе технологических параметров режима стартовой операции, таких как ток-наплавки, определяемой сечением электрода и скоростью его подачи, и напряжение наплавки. Перечисленные факторы неоднозначно влияют на качество и свойства зоны сплавления.

При использовании «твердого» старта, задачей которого является наведение шлаковой ванны (расплавления флюса) и сплавление наплавляемого металла с восстанавливаемой деталью, часто возникают значительные трудности, связанные с нестабильностью сварочной дуги.

В результате предварительных экспериментов был определен диапазон изменения величины тока (300-450 А), обеспечивающий устойчивость процесса в режиме старта. При значениях тока менее 300 А происходило не сплавление наплавляемого металла с деталью по ее краям из-за недостаточного тепловложения в восстанавливаемую деталь. При увеличении тока свыше 450 А, из-за высокой скорости наплавки, процесс стартовой операции был трудноконтролирусмым, что зачастую приводило к закорачиванию электрода на восстанавливаемую деталь.

При увеличении тока наплавки от 300 до 450 А при неизменных прочих параметрах процесса (напряжение, сечение электрода) происходит увеличение протяженности (рис.2) и рост зерна в зоне термического влияния (ЗТВ), что отрицательно сказывается на механических свойствах зоны сплавления.

Экспериментально установлено, что для стабильности сварочной дуги в режиме стартовой операции напряжение необходимо поддерживать в диапазоне от 30 до 40 В. Увеличение напряжения при стартовой операции сокращает время

С

I.

6.5 6,2 5,9

5.6 5,3 5,0

450 I

ЗТВ

300 350 400

Величина силы тока, Л Рис.2.Изменение протяженности

зависимости от величины тока (напряжение - 32 В, площадь электрода - 78 мм2)

наведения шлаковой ванны и увеличивает ширину металлической ванны, что обеспечивает хорошее качество формирования наплавляемого слитка на начальной стадии наплавки.

В качестве флюса использовался флюс марки АН-348-А. Глубина шлаковой ванны в серии поставленных опытов была неизменной (30 мм). Основными независимыми факторами, определяющие процесс стартовой операции являются: напряжение наплавки (и), ток наплавки (I), площадь сечения электрода (Э).

В качестве функции отклика выбрали ударную вязкость зоны сплавления (а„). В качестве плана эксперимента выбран полный факторный эксперимент 23. После обработки исходных данных и исключения статистически незначимых коэффициентов получено следующее уравнение регрессии:

а„ =45,125+1,125 (7-1,6257-1,1255-1,375/5. (2)

В соответствии с полученным уравнением регрессии (2) для режима стартовой операции были приняты следующие значения факторов: напряжение - 42В; ток - 350 А; площадь электрода - 78 мм2 (соответствует диаметру электрода -10 мм).

Технология изготовления легирующей пластины и способы легирования при ЭШН. Для исследования были приняты два способа легирования: с помощью пластин (вствки), установленных в специально выполненные пазы (патент РФ №2139175), и зернистым присадочным материалом посредством подачи легирующей присадки со стороны рабочей поверхности детали через дозатор.

Для разработки технологии изготовления легирующей пластины проведены исследования по выбору связующего и оптимизации технологических параметров. В качестве связующего вещества для пропитки шихты использовали жидкое стекло, поливиниловый спирт, этилсиликат и др.

Изготовление легирующих пластин осуществляли путем размола легирующих материалов в дробилке и шаровой мельнице с последующим смешиванием их вначале в сухом виде и со связующим, прессованием в пресс-форме, а затем сушкой в печи. Важными технологическими свойством пластины являются достаточная прочность, необходимая при механической подгоне к размерам пазов в кокиле и ее транспортировке.

Установлено, что наибольшую прочность в качестве связующего обеспечивает жидкое стекло. Установлено что количество необходимого связующего для обеспечения достаточной прочности вставки в большей степени определяется массой входящих в состав вставки ингредиентов. На основе проведенного многофакторного эксперимента с использованием симплекс-планирования определены оптимальные параметры изготовления легирующей пластины, обеспечивающие максимальную ее прочность: давление прессования в пресс-форме Р = 2,8 МПа, температура в печи при сушке Т = 320 °С, время сушки 21 мин, количество жидкого стекла 25 % сверх массы шихты.

В ходе исследования эффективности способов легирования посредством легирующей пластины и легирование присадочным материалом путем подачи через дозатор было установлено, что характер изменения кривых содержания Мп при использовании пластины и дозатора одинаков (рис.3,а).

Высота слитка, % Рис.3. Распределение легирующих элементов: а г - кремний (%), по высоте слитка

Высота слитка, % - марганца; б - хрома; в - углерода; при различных схемах легирования:

-о- пластина лочатоп

В верхней части слитка содержание Мп снижается. По-видимому, это может быть

связано с постепенным увеличением в шлаке двуокиси железа, что, как известно, приводит к окислению Мп. Помимо этого на восстановительно-окислительные реакции Мп в зоне взаимодействия металлической ванны и шлака оказывает влияние содержание в электродном материале и лигатуре 81.

Марганец ослабляет переход 51 в наплавленный металл (рис.3,г), в результате происходит постепенное снижение содержания кремнезема в шлаке, что приводит к меньшей окисляемости Сг (рис.3,б). При этом изменение содержания Сг в наплавленном металле имеет менее выраженный характер. Более сложная картина наблюдается при усвоении С (рис.3, в).

При введении графита через дозатор он находится на поверхности шлаковой ванны, что приводит к периодическому шунтированию. Шлак при этом науглероживается. В случае легирования легирующей пластиной происходит более высокое и равномерное распределение легирующих элементов по длине рабочей поверхности слитка. Так усвоение Мп в среднем на 13 %, 81 на 16 %, Сг на 35 %, С на 21 % больше чем при введении их через расплавленный флюс. Данный факт может быть обусловлен тем, что при вводе лигатуры через расплавленный флюс в результате конвекционных потоков на поверхности шлаковой ванны происходит более интенсивное распределение легирующих элементов по всему периметру внутриплавилыюго пространства, тем самым степень легирования рабочей поверхности изделия уменьшается, что снижает его эффективность. К тому же при вводе легирующих элементов через дозатор возрастает время их пребывания в расплавленном флюсс, что приводит к большей их окисляемости.

На рис. 4. представлены результаты эксперимента по распределению легирующих элементов по сечению слитка.

12 3 12 3

Сечение слитка, % Сечение слитка, %

Рис.4.Распределение легирующих элементов: а - марганца; б - хрома; в - углерода; г -кремний (%), по сечению слитка при различных схемах легирования: -е- пластина лозятоп

Установлено, что наибольшая концентрация для всех легирующих элементов наблюдается в рабочей зоне и убывает по сечению слитка (рис.4). При этом легирование

легирующей пластиной обеспечивает более высокую концентрацию легирующих элементов в рабочей зоне, нежели легирование через дозатор.

Для определения влияния режимов наплавки на усвоение легирующих элементов была проведена серия опытов. В качестве параметров режима наплавки были выбраны ток и напряжение наплавки, как основные энергетические параметры ЭШН, влияющие на металлургические процессы между шлаком и плавящимся металлом. Интервалы изменения параметров выбрали в ходе предварительных исследований влияния параметров на устойчивость процесса наплавки.

Установлено (рис.5), что более высокое усвоение легирующих элементов наблюдается при увеличении тока и снижения напряжения наплавки.

§ о

с

0,55 0,52 0,49 0,46 0,43 0,40

Л г^3

Сг

5,8

3 ч= 5,4

СО ¥ пГ 5,1

и. и % о 4,7

У X 4,4

4,0

300

350

400

300

Мп у

5,5 --

а 5,3 --

§ 5,1 --

о сЗ и 4,9 --

о1 О 2 4,7 -4,5 ■-

350 Г

400

___^

300 350

Величина силы тока, Л

400

I

300 350

Величина силы тока, А

400

Рис.5.3ависимость содержания легирующих элементов: а - марганца; б - хрома; в - углерода; г - кремний (%) от напряжения и тока наплавки: 30 В 36 В -*- 42 В

Так для углерода повышение тока в исследуемом диапазоне увеличивает его усвоение в среднем на 16 %, а снижение напряжение на 2-5 %. Для хрома данное соотношение составляет 13-19 и 6-11%, а кремния 6-14 и 6-14% соответственно. Для марганца увеличение напряжения вызывает снижение его усвоения не более чем на 2%, а увеличение тока снижает усвоение на 5-6%.

Таким образом, предложен оптимальный способ наплавки для восстановления БММ, выбраны сварочно-наплавочные материалы, выполнен регрессионный анализ линейной математической модели процесса стартовой операции, согласно которой для повышения качества зоны сплавления необходимо снижать сечение электрода и величину тока наплавки, а напряжение повышать. Также разработана технология изготовления легирующей пластины, определены оптимальные параметры изготовления легирующей пластины, обеспечивающие максимальную ее прочность. Применение легирующей пластин при ЭШП существенно повышает эффект легирования наплавленного металла по сравнению с введением их через расплавленный флюс посредством дозатора. Оптимизация технологических параметров также повышает эффективность усвоения легирующих элементов в наплавленном слое, следовательно и механические свойства и износостойкость БММ.

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию экономлегированного сплава для восстановления БММ, получаемого в результате электрошлакового переплава электрода и легирующей пластины в медном водоохлаждаемом кокиле.

Исходя из условий работы БММ и современных представлений о механизме

абразивного изнашивания для исследований были определены системы легирующих элементов С-Сг-Мп и С-Сг-№ в сочетании с такими элементами как \У, V, "Л и Мо.

На первом этапе исследовались группы сплавов с содержанием углерода 0,35-0,9%; хрома - до 3,5%; вольфрама - до 0,6%; марганца - до 10% и никеля - до 3,5%. У всех исследуемых сплавов определяли твердость, микротвердость и относительную износостойкость. Химический состав наплавленных сплавов представлен в табл. 1

Таблица 1

Химический состав и механические свойства сплавов

Номер группы сплавов Номер образца Содержание легирующих элементе« в наплавленном металле, % Микротвердость, кг/мм2 Механические свойства Относительная износостойкость

С Сг Мп Ni W а-фаза HR С е

I 115 0,375 - 1.92 1.58 0,51 490-510 42-44 1,3

116 0,375 - 2,51 1,64 0,54 350-490 41-43 1,37

117 0,375 - 3,32 1,63 0,52 410-540 42-45 1.50

118 0,375 - 4,11 1.57 0,53 382-510 40-41 1.46

119 0.375 7,20 1,66 0,50 350-420 39-41 1.43

121 0,375 - 10,2 1,55 0,52 360-490 37-39 1,45

II 144 0,45 3,21 4.81 1.52 - 490-572 40-45 2,16

126 0,45 0,98 4,74 1,58 - 490-610 39-40 1.41

125 0,45 1,81 4.65 1,49 572-610 45-48 1.44

129 0,45 2,72 4.76 1,51 _ 410-572 38-44 2,01

120 0,45 4,66 1,56 572-580 35-40 1.24

130 0,45 - 4.40 1,62 0,52 540-640 35-47 1,67

III 173 0,675 0,94 3.56 0.95 680-700 47-52 2.12

145 0,675 0,92 3.71 2.01 490-540 33-50 2,01

162 0.675 0,96 3.62 2,47 - 572-610 40-48 2,01

166 0,675 0,91 3.68 3,11 610-640 30-40 1,97

112 0,675 - 3,64 2,83 572-610 35-44 1,98

176 0,675 0,92 3.54 _ _ 572-680 44-49 2.12

178 0,675 0,94 3,53 _ _ 610-640 46-55 2.25

IV 167 0,675 1,81 3,64 0.98 _ 572-680 38-45 2,21

142 0,675 1,90 3,60 3.81 _ 610-640 38-34 1.96

168 0,675 1,87 3.67 2,30 _ 572-610 44-46 2.10

169 0,675 1,84 3.59 1.42 _ 610-640 45-46 2.19

161 0,675 3,2 3,60 3,52 - 540-572 49-50 2.03

Было установлено, что структура слитков имеет дендритно-ячеистое строение, что обусловлено условиями быстрого охлаждения и направленного теплоотвода. Структура всех сплавов аустенитно-мартенситная с различным соотношением фаз (рис.6).

а б в г

Рис.6. Микроструктура сплавов (х400): а -сплавы I группы с содержанием у-фазы 7-10 %; б -

сплавы II группы с содержанием у-фазы 11-18%; в - сплавы III группы с содержанием у-фазы 27-32 %; г - сплавы IV группы с содержанием у-фазы 25-29 %.

В сплавах I группы (C-Mn-Ni-W) с содержанием углерода до 0,4 % повышение содержания марганца с 1,9 до 3,2% приводит к повышению износостойкости с 1,3 до 1,5. Дальнейшее повышение содержания марганца с 3,5 до 10% не приводит к увеличению износостойкости. В сплавах II группы системы C-Cr-Mn-Ni с содержанием углерода - 0,45 % при изменении количества хрома в интервале от 0 до 3,5 % износостойкость увеличилась с 1,24 до 2,16. Износостойкость этих сплавов превосходит износостойкость сплавов I группы. По-видимому это связано с дополнительным легированием сплавов данной группы хромом и более высоким содержанием углерода. В сплавах III и IV групп с содержанием углерода 0,67 % изменяли количество никеля от 0 до 3,2 %. В сплавах третьей группы содержания хрома находилось в пределах 0,94%, а в сплавах четвертой группы в пределах 1,85%. В сплавах III группы повышение содержания никеля с 0 до 3,1% приводит к снижению относительной износостойкости с 2,25 до 1,97. В сплавах IV группы повышение содержания никеля с 0,98 до 3,8% приводит к снижению относительной износостойкости с 2,21 до 1,96. При этом сплавы IV групп обладают более высокой износостойкостью, что может быть связано с большей степенью легирования хромом.

Для дальнейшего исследования было решено исследовать сплавы системы C-Cr-Mn-W с содержанием углерода от 0,75 до 1,00 %, хрома от 2,5 до 3,5 % и дополнительным их легированием Mo, V и Ti. Химический состав и механические свойства наплавленных сплавов представлены в табл.2

Таблица 2

Химический состав и механические свойства сплавов

Номер Но- Содержание легирующих элементов Микротвер- Механи- Относи-

группы мер в наплавленном металле, % дость, кг/мм2 ческие тельная

сплавов образца свойства износостойкость

С Сг Мп W Прочие а-фаза HRC €

V 184 0,75 2,71 2,51 - Mo 0,15 572-683 45-50 2,67

186 0,75 2,82 2,62 W 0,53 - 572-683 ■ 44-50 2,69

187 0,75 2,76 2,61 W0,30 - 640-680 44-51 2,45

182 0,75 2,19* 2,68 W 0,25 Ti 0,1 612-700 48-49 2,16

177 0,75 2,73 3,02 - - 572-640 48-59 2,61

190 0,75 2,79 3,13 - Ti 0,2 642-774 45-50 2,56

181 0,75 2,75* 3,22 - Ti 0,1 610-640 50-60 2,27

VI 200 0,9 3,21 1,96 W 0,77 - 540-580 45-48 2,90

198 0,9 3,15 1,92 W 0,75 Mo 0,17 490-612 46-50 2,93

199 0,9 3,26 1,86 - Mo 0,12 540-620 45-48 2,81

202 0,9 3,19* 1,84 - V0,ll|Mo 0,12 489-572 48-52 2,40

191 0,9 3,231 2,61 W 0,52 - 572-620 40-46 2,02

188 0,9 3,2* 2,62 W0,50 Mo 0,15 520-610 42-47 2,27

189 1,05 3,20 2,62 W 0,81 Mo 0,21 490-540 50-54 3,06

206 0,9 3,354 2,61 V/ 0,25 - 468-560 46-50 2,20

* сплавы, легированные феррохромом марки ФХ-850.

При введении в состав шихты высокоуглеродистого феррохрома марки ФХ-850 вместо ФХ-001 в сплавах V и VI групп наблюдается снижение износостойкости (образцы №182, 181, 202, 191, 188, 206). Это связано с плохой растворимостью карбидов хрома, находящихся в структуре сплава ФХ-850 из-за повышенного содержания углерода (8-9 %). Для их растворения в расплаве потребуется высокая температура (более 1600 °С) и более продолжительная выдержка при этих температурах (более 30 мин).

к н

л о

х 8

л ¡<

с? >3

4> О

н ь

3 о

о О

° У

X о

Р в

О £2

х О л и

п ¡я

1 8

7? и

I о А д О 5

« (-

в 5

I о

£ * К

I °

К и

Й о

О о

в о

Л я

О §

1,010 с/а, Ь/а

Установлено, что совместное легирование сплавов вольфрамом и молибденом (сплавы 198 и 189) приводит к повышению износостойкости по сравнению со сплавами, до-пошителыю легированными только вольфрамом или молибденом. Легирование сплавов титаном до 0,2 % существенного влияния на износостойкость не оказало. Износостойкость сплавов VI группы с содержанием углерода 0,9 % является наивысшей из всех рассматриваемых групп.

Для объяснения природы различной износостойкости сплавов исследовали фазовый

состав и структуру сплавов а всех шести групп.

Проведенный количественный фазовый рентгено-структурный анализ сплавов подтвердил наличие в металлической основе двух фаз: у-фазы (аустенита), имеющей гранецентрированную кубическую решетку, и а-фазы (мартенсит), имеющий тетрагональную кристаллическую решетку. Показано (рис.7), что структура кристаллической решетки большинства исследуемых сплавов (сплав №117, 130, 161, 173 и 186) ромбическая с небольшими искажениями по Ь и с. При этом их износостойкость возрастает с увеличением как степени искажения по обоим направлениям (соотношения с/а и Ь/а, рис.7, а), так и от суммарного искажения решетки а-фазы (мартенсита) (рис.7, б).

Наряду с этим прослеживается тенденция увеличения износостойкости с ростом в структуре доли у-фазы (рис.7, в) Установлено, что наивысшей износостой-

костью обладает сплав (№189), имеющий максимальную степень искажения кристаллической решетки по всем направлениям, при сохранении ее тетрагонально-сти (рис.7, а,б). Кроме того, в структуре данного сплава наблюдается минимальное количество а-фазы (рис.8) и

1,005 1,008 1,010 1,013 1,015 1,018 1,020 аЬс/ааа

е ■ з,и -2,52,0 ■ 1,51,00,50,0.

189

—А.186

117 130

О 10 20 30 40 50

60

70 80 90 100

Концентрация альфа -фазы, %

Рис.7. Изменение износостойкости в зависимости от: а -искажения решетки а-фазы; б-суммарного искажения решетки а-фазы; в - количества а- и у-фазы в структуре сплава

ш

— ш

I

Й

щ

И

ш

(Ж

максимальное количество у - фазы (9,8 и 90,2% соответственно), что усиливает эффект прироста износостойкости вследствие явления наклепа.

Таким образом, в рассмотренных группах сплавов повышение износостойкости обусловлено увеличением степени искажения кристаллической решетки мартенсита и наклепа аустенита.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что наибольшей износостойкостью обладают сплавы системы С-Сг-Мп в сочетании с дополнительным их легированием \¥ и Мо при содержании С от 0,75 -0,9 %. Для определения оптимального состава наплавочного сплава методом математического планирования эксперимента основной уровень содержания легирующих элементов выбирали из следующих интервалов величин: С = 0,7-1,0%, Сг = 1-4%, Мп = 1,83,6%, = 0,2-0,8%, Мо = 0,1-0,6%. Для расчета оптимального состава наплавляемого сплава применяли метод Бокса-Уильсона (метод крутого восхождения). В качестве параметра оптимизации была выбрана относительная износостойкость.

На основе предварительно проведенных экспериментов были выбраны уровни факторов и интервалы их варьирования и получено уравнение регрессии следующего вида:

Рис.8. Структура сплавов VI группы (х400)

б = 2,66+0,175С+0,155Сг+0,0275Ми+0,0775^+0,06М>.

(3)

Крутое восхождение по градиенту линейного уравнения привело к незначительному повышению износостойкости. В результате с точки зрения износостойкости и экономической целесообразности в качестве сплава для восстановления БММ был определен сплав следующего состава: С-0,98%, Сг-6%, Мп-3,3%, 51-0,85%, '^0,86% и Мо-0,48%.

Сравнительные испытания промышленных сплавов и разработанного сплава 100Х6ГЗСВМ показали существенное преимущество последнего по износостойкости (рис.9)

Рис.9. Износостойкость разработанного и промышленных сплавов * - комплексно-легированный хромистый белый чугун

100Х6ГЗСВМ Стать 45 Э5ГСМ 110Г13 Сормайг Чугун"

Таким образом, оптимизированный состав стали 100Х6ГЗСВМ имеет наибольшую износостойкость, обусловленную увеличением степени искажения кристаллической решетки мартенсита и наклепанного аустенита и превосходит в два и более раз по износостойкости широко применяемую для изготовления БММ сталь 110Г13.

Пятая глава посвящена разработке промышленного оборудования и технологического процесса восстановления БММ. Изложены результаты производственных испытаний восстановленных БММ, а также представлены расчеты экономической эффективности, получаемой при внедрении технологии восстановления БММ методом ЭШН в промышленность.

Разработана технология (рис.10) и изготовлено оборудование для восстановления БММ в вертикальном положении электродом большого сечения (рис. 11) при легировании наплавленного сплава легирующей пластиной, изготовленной из шихты легирующих элементов.

В ходе производственных испытаний промышленной установки были определены на-

Технологический процесс восстановления БММ методом ЭШН

Изготовление электрода большого сечения

Контроль-сортировка изношенных БММ

Обрезка неравномерно изношенной части БММ

Изготовление легирующей

Обрезка прутков

Сборка прутков в пакет Г

Сваривание

[Установка билы в кокиль] [ Сборка кокиля | (Герметизациязазоров |

Размол легирующих компонентов ЛК

Развес ЛК

Установка легирующей пластины в кокиль

К

Установка электрода Засыпка флюса

_Наплавка_

Охлаждение Разборка кокиля Снятие билы Удаление шлаковой Контроль качества

РисЛО. Общая схема ЭШН БММ

Смешивание ЛК со связующим

[Прессование шихты)

1

Сушка

правления повышения производительности подготовительно-заключительных операций. По результатам работы получен патент РФ №2329128.

В ходе отработки опытной технологии восстановления БММ было установлено, что наименее стабильной и трудно управляемой является стартовая операция, особенно в случае применения электродов большого сечения. В связи с этим для повышения стабильности стартовой операции при электрошлаковой наплавке был предложен способ, согласно которому расходуемый электрод собирают в пакет из нескольких прутков арматуры. Форму пакета задают в соответствии с размерами и формой плавильного

пространства кокиля, выравнивают пакет по торцу, а затем по крайне мере один из прутков, преимущественно в середине пакета, выдвигают на 10-20 мм, после чего пакет фиксируют

сваркой.

Применение предлагаемого

способа обеспечивает повышение стабильности стартовой операции и значительное снижение количества брака на начальной фазе процесса, а также снижает трудоемкость изготовления электродов с заданным сечением и формой плавильного пространства.

На данный способ восстановления деталей ЭШН получен патент РФ №2350449 от 27.03.09 г. «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой». Сравнительные эксплуатационные испытания опытной партии восстановленных БММ методом ЭШН с промышленными билами проводились на ТЭЦ №3 г. Хабаровска. Для проведения испытаний

Рис.11 .Общий вид установки для ЭШН БММ

было изготовлена (восстановлена) опытная партия бил (рис.12, а) в количестве 60 шт, которые были установлены в четырех секциях мельницы. Вследствие неравномерного износа бил в зависимости от места их установки на вале ротора была принята следующая схема установки БММ. В первой секции все ряды состояли из бил, восстановленных ЭШН. Во второй секции все ряды состояли из бил серийного производства. В третьей и четвертой секциях ряды из бил, восстановленных ЭШН чередовались с рядами из серийных бил в определенной

После наработки мельницы в 200 часов она была остановлена и проведен контрольный осмотр бил, который показал, что линейный износ восстановленных бил составил 5-10 % (рис.12, б.). При этом линейный износ бил промышленного производства достиг критического значения (30-40%) вследствие этого они были заменены на новые, после чего промышленные испытания были

продолжены.

Билы восстановленные методом ЭШН были оставлены на второй период эксплуатации, который составил (230 часов). По результатам эксперимента (430 часов работы) была рассчитана относительная износостойкость бил. В качестве показателя, характеризующего износостойкость, выбрано отношение суммарного линейного износа бил серийного производства к суммарному линейному износу бил, восстановленных методом ЭШН

где I - износостойкос ть;

2£„ и £¿e - суммарный линейный износ серийных и восстановленных бил соответственно, мм.

На рис. 13 представлены диаграммы среднего износа бил в секциях мельницы.

последовательности, а

Рис. 12. Восстановленная методом ЭШН (а) и изношенная БММ после 200 часов работы (б)

Н восстановленные билы И промышленные билы ® восстановленные билы и промышленные билы

Рис.13.3ависимость среднего износа бил от места их установки на валу ротора: а-секция 1 и 2; б-секция 3 и 4

В результате промышленных испытаний было установлено, что восстановленные БММ разработанным способом ЭШН имеют износостойкость в 2,58 раза выше, чем билы промышленного производства. Результаты промышленных испытаний хорошо согласуются с лабораторными.

За счет повышения износостойкости и более низкой себестоимости приведенные затраты на одну билу по разработанной технологии восстановления в 3 раза ниже, чем при использовании бил промышленного производства. Внедрение технологии восстановления БММ разработанным способом ЭШН только по ТЭЦ №3 г. Хабаровска позволяет получить экономический эффект более 19 млн.руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Общим условием работы БММ является соударение их с углем и истирание, в результате чего рабочие органы подвергаются интенсивному абразивному изнашиванию. Для восстановления БММ, имеющих значительный износ, наиболее целесообразно использовать ЭШН.

2. Произведенным на основании уравнения регрессии анализом установлено, что для повышения качества зоны сплавления (ударную вязкость) необходимо снижать плотность тока и повышать напряжение. Наибольшее влияние на повышение качества зоны сплавления оказывает снижение тока наплавки.

3. Разработана технология изготовления легирующей вставки. На основе проведенного многофакгорного эксперимента, с использованием симплекс -планирования определены оптимальные параметры изготовления легирующей вставки, обеспечивающие максимальную ее прочность: давление прессования в пресс-форме Р = 2,8 МПа, температура в печи при сушке Т = 320 °С, время сушки 21 мин.

4. Разработан и научно обоснован наиболее рациональный способ легирования при ЭШН. Легирование посредством пластины обеспечивает более высокое усвоение легирующих элементов по рабочей поверхности слитка. Так усвоение марганца в среднем на 13 %, кремния на 16 %, хрома на 35 %, углерода па 21 % выше, чем при введении их через расплавленный флюс через дозатор.

5. В результате исследования влияния технологических параметров ЭШН на усвоение легирующих элементов было установлено, что одновременное увеличение тока и снижения напряжения наплавки ведет к увеличению усвоения углерода на 17 %, хрома на 19 %,кремния на 14 %, при этом усвоение марганца снижается на 6 %.

6. Методом планирования эксперимента определен оптимальный состав наплавленного металла (С-0,98%, Сг-3,5%, Мп-3,3%, 81 -1,5%, \У-0,86%, Мо-0,48%) превосходящий по износостойкости в 3 раза сталь 45 и более чем в два раза сталь 110Г13.

7. На основании количественного рентгеноструктурного анализа показано, что изменение износостойкости исследуемых сплавов связано со степенью искажения решетки мартенсита и наклепа аустенита в результате легирования. Установлено, что наивысшей износостойкостью обладает сплав, имеющий максимальную степень искажения кристаллической решетки мартенсита и минимальное количество а-фазы (10%) и максимальное количество у - фазы (наклепанного аустенита 90%).

8. Разработана промышленная технология и оборудование для восстановления БММ методом ЭШН. Производственные испытания БММ, восстановленных разработанным сплавом методом ЭШН, показали увеличение их ресурса в 2,58 раза в сравнении с серийными образцами.

9. Годовой экономический эффект при внедрении разработанной технологии восстановления БММ ЭШН на ТЭЦ №3 г.Хабаровска может составить более 19 млн.руб.

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Тепляшин М.В. Теоретические исследования методов восстановления рабочих органов с использованием электрошлаковой технологии // Вестник Северного Международного университета 2006. Вып. 6. С. 76-79.

2. Вашковец В.В. Разработка экономно-легированного сплава для восстановления бил молотковых мелышц /Тепляшин М.В., Ри X. //Литейное производство. №11/2008. С. 1618.

3. Вашковец В.В. Разработка технологического процесса восстановления бил молотковых мельниц электрошлаковой наплавкой / Вашковец В.В., Тепляшин М.В., X. Ри. // Ползуновский альманах. - № 3. - 2008. - Материалы IX Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств». - Барнаул : Изд-во АлтГТУ. - 2008. - С. 37 - 39.

4. Вашковец В.В. Исследование эффективности способов легирования при электрошлаковой наплавке / Вашковец В.В., Тепляшин М.В., Ри X. // Ползуновский альманах. - № 3. - 2008. - Материалы IX Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств». - Барнаул : Изд-во АлтГТУ. - 2008. - С. 85 - 86.

5. Патент РФ №2329128 от 20.07.08 г. «Устройство для восстановления деталей электрошлаковой наплавкой». Авторы: Вашковец В.В., Тепляшин М.В., Комков В.Г.

6. Патент РФ №2348497 от 10.03.09 г. «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой». Авторы: Вашковец В.В., Тепляшин М.В.

7. Патент РФ №2350449 от 27.03.09 г. «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой». Авторы: Вашковец В.В., Тепляшин М.В.

8. Решение о выдачи патента на изобретение от 18.02.09 г. Заявка 2008112366/28 (013377) «Способ контроля абразивной износостойкости деталей»). Авторы: В.В. Вашковец, М.В. Тепляшин и др.

Тепляшин Михаил Вячеславович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ В ВОДООХЛОЖДАЕМОМ МЕДНОМ КОКИЛЕ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ БИЛ МОЛОТКОВЫХ МЕЛЬНИЦ

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 12.05.2009 Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Times New Roman. Печать цифровая. Усл. печ, л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № 81.

Северо-Восточный государственный университет, 685000, г. Магадан, ул. Портовая, 13.

Введение.

Глава 1. Анализ состояния вопроса и пути повышения работоспособ-ности рабочих органов углеразмольных мельниц.л.'.

1.1. Била молотковых мельниц (БММ), анализ условий работы и применяемые материалы.

1.2. Современные представления о механизме абразивного изнашивания.

1.3. Факторы, влияющие на интенсивность изнашивания (БММ).

1.4. Пути повышения долговечности рабочих органов измельчителей ударного действия БММ.

1.5. Обоснование выбора ЭШН для восстановления БММ и задачи исследования.

Глава 2. Методика, материалы и оборудование для проведения экспериментальных исследований.

2.1. Методика экспериментальных исследований.

2.2. Методика и оборудование для исследования технологических факторов ЭШН.

2.3. Методика исследования абразивной износостойкости и лабораторная установка.

2.4. Методика и оборудование для исследования физико-механических свойств наплавленного металла и зоны сплавления.

2.5. Металлографические исследования структур наплавленного металла и зоны сплавления.

2.6. Методика выбора системы легирования и оптимизация состава износостойкой наплавки.

2.7 Методика определения износа БММ при эксплуатационных испытаниях.

Глава 3. Исследования влияния технологических параметров

ЭШН и различных способов легирования на качество наплавки.

3.1 Выбор схемы и основных технологических факторов определяющих качество наплавки.

3.2 Выбор сварочно-наплавочных материалов для ЭШН БММ.

3.3 Исследование влияния технологических факторов ЭШН на качество зоны сплавления.

3.4 Анализ способов легирования при ЭШН.

3.5 Исследование технологии изготовления легирующих пластин.

3.6 Исследование способов легирования при ЭШН.

3.7 Исследование влияния технологических параметров ЭШН на усвоение легирующих элементов.

3.8. Выводы.

Глава 4. Исследование состава, структуры и свойств износостойкой наплавки для восстановления БММ.

4.1. Анализ основных промышленных материалов для получения износостойких наплавок.

4.2. Выбор легирующей системы для восстановления БММ.

4.3. Принципы рационального легирования наплавочных сплавов.

4.4. Исследования влияния содержания элементов в легирующей системе на износостойкость при ЭШН.

4.5. Оптимизация состава легирующих элементов методом планирования эксперимента.

4.6. Выводы.

Глава 5. Исследование и разработка технологии восстановления

БММ методом ЭШН и ее промышленные испытания.

5.1. Разработка общей схемы технологического процесса восстановления БММ.

5.2.Разработка технологического процесса и оборудования для восстановления БММ методом ЭШН.

5.3. Совершенствование технологии и оборудования для ЭШН.

5.4. Результаты сравнительных производственных испытаний восстановленных БММ методом ЭШН.

5.5. Экономическая эффективность восстановления БММ методом

Одним из важнейших приоритетных направлений, стоящих перед машиностроением, является проблема повышения качества, надежности, экономичности и производительности машин. Значительная роль в решении данной проблемы отводится к комплексу технических и технологических мероприятий, направленных на снижение износа, так как наиболее распространенной причиной выхода деталей и рабочих органов машин из строя, является не поломка, а различные виды износа и повреждения рабочих поверхностей. Особенно низкий срок службы имеют детали, работающие в открытой абразивной среде. Часто низкая долговечность деталей связана с неправильным выбором материала, который по своим свойствам не отвечает условиям эксплуатации.

Молотковые мельницы предназначены для размола различных пород природных ископаемых и широко применяются на тепло-электро-централях (ТЭЦ) для размола угля, на горно-обогатительных комбинатах для размола породы и многих других предприятиях, занимающихся добычей и переработкой природного минерального сырья. Основной рабочей деталью молотковой мельницы является било, которое работает по принципу свободного удара по разрушающей породе и в результате этого подвергается интенсивному абразивному изнашиванию. За время работы в мельнице масса билы, в результате изнашивания, уменьшается на 25-35%, после чего она направляется в металлолом, что является экономически нецелесообразным. Потребность в билах молотковых мельниц (БММ) измеряется сотнями тысяч штук, поэтому проблема восстановления изношенных БММ является весьма актуальной.

В настоящее время одной из наиболее высокоэффективных и распространенных технологий повышения качества выплавляемой стали и переплава отработавших ресурс деталей является электрошлаковый переплав (ЭШП), позволяющий вторично использовать дорогостоящий легированный материал без потери качества и служебных свойств переплавляемого металла.

Использование электрошлаковой наплавки (ЭШН) позволяет не только восстанавливать изношенные детали, но и получать качественно новые биметаллические материалы на основе ресурсосберегающих технологий, применение которых для восстановления БММ обеспечит повышение их ресурса при снижении расхода дефицитных легирующих элементов.

Актуальность темы диссертационной работы также подтверждена выполнением научно- исследовательских работ в рамках:

- программы «СТАРТ-2005» (2005-2007), государственный контракт №3649р/5964 «Исследование и разработка технологии, оборудования и оснастки по восстановлению бил молотковых мельниц энергетического оборудования»

- грант по проекту №2.07 ТОГУ «Разработка лабораторного стенда и технологии восстановления деталей электрошлаковой наплавкой».

Цель работы заключалась в увеличении срока службы БММ путем повышения износостойкости наплавляемого слоя при их восстановлении методом ЭШН за счет использования новых износостойких экономлегированных сплавов и усовершенствования технологии электрошлаковой наплавки, обеспечивающих повышение производительности и снижение себестоимости восстановления по сравнению с новыми отливками.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Разработать методику проведения экспериментальных исследований процесса ЭШН, триботехнических и физико-механических свойств наплавленного металла при ЭШН.

2. Создать лабораторное оборудование и измерительный комплекс для исследования процессов ЭШН.

3. Создать физическую модель и установку для моделирования абразивного изнашивания БММ.

4. Установить закономерности формирования структуры наплавленного слоя и зоны сплавления в зависимости от технологических параметров ЭШН и влияние этой структуры на ее механические свойства и износостойкость.

5. Оптимизировать технологические параметры ЭШН, обеспечивающие необходимое качество наплавляемого слоя и зоны сплавления.

6. Исследовать способы легирования и режимы ЭШН, обеспечивающие максимальное усвоение легирующих элементов в наплавленном слое.

7. Исследовать влияние номенклатуры и содержания легирующих элементов в наплавляемом сплаве на его износостойкость и физико-механические свойства.

8. Разработать технологию и создать оборудование для восстановления БММ ЭШН в производственных условиях.

9. Произвести производственные испытания восстановленных БММ и оценить технико-экономическую эффективность созданной технологии ЭШН.

На защиту выносятся следующие положения:

- Результаты установления закономерностей формирования структуры наплавленного слоя и зоны сплавления, механических свойств и износостойкости в зависимости от технологических факторов ЭШН;

- Прогнозирование технологических параметров ЭШН для обеспечения качества наплавки, зоны сплавления и прочности сцепления при помощи полученной математической модели;

- Результаты исследования влияния номенклатуры и количества легирующих элементов в наплавленном слое на его физико-механические свойства и износостойкость на основе полученной математической модели.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Установлена закономерность формирования структуры наплавленного слоя и зоны сплавления, его механических свойств и износостойкости от технологических параметров ЭШН:

- выполнен регрессионный анализ линейной математической модели процесса стартовой операции; установлено, что для повышения качества зоны сплавления (ударную вязкость) необходимо снижать сечение электрода и величину тока наплавки, а напряжение повышать;

- разработана математическая модель влияния режимов ЭШН на качество наплавки и прочность зоны сплавления.

2. Предложены и научно обоснованы рациональные способы легирования и режимы ЭШН для повышения эффекта легирования наплавленного слоя:

- разработана новая технология изготовления легированной пластины; симплекс - планированием определены оптимальные параметры изготовления легирующей пластины, обеспечивающие максимальную ее прочность: давление прессования в пресс-форме Р=2,8 МПа; температура сушки в печи Т=320 °С; продолжительность сушки - 21 мин; жидкое стекло в количестве 25% сверх массы легирующих компонентов;

- разработан новый способ легирования посредством легирующей пластины при ЭШН, обеспечивающий наибольшее усвоение легирующих элементов на рабочей грани била; при этом усвоение марганца в среднем увеличивается на 13 %, кремния на 16 %, хрома на 35 %, углерода на 21 % в сравнении с введением их посредством дозатора через расплавленный флюс;

- установлено влияние технологических параметров ЭШН на степень усвоения легирующих элементов в наплавленном слое; одновременное увеличение тока и снижение напряжения наплавки ведет к увеличению усвоения углерода на 17 %, хрома на 19 %, кремния на 14 %, при этом усвоение марганца снижается на 6 %;

3. Разработана математическая модель влияния номенклатуры и содержания легирующих элементов в наплавленном слое на его физико-механические свойства и износостойкость:

- на основании проведенных исследований сплавов различных систем легирования определена система сплавов C-Cr-Mn-W-Mo, обладающая наибольшей износостойкостью; оптимизированы интервалы варьирования легирующих элементов, обеспечивающие высокую износостойкость; - методом математического планирования эксперимента определен новый сплав 100Х6ГЗСФМ, который более чем в три раза превосходит по износостойкости сталь 45.

Практическая ценность работы

1. Разработана методика контроля абразивной износостойкости крупногабаритных деталей без их разрушения (положительное решение о выдачи патента на изобретение от 18.02.09 г. Заявка 2008112366/28 (013377) «Способ контроля абразивной износостойкости деталей»).

2. Разработан способ восстановления деталей ЭШН, повышающий качество зоны сплавления и устойчивость процесса стартовой операции при использовании электродов большого сечения (патент РФ №2350449 от 27.03.09 г. «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой»).

3. Разработана технология легирования посредством легирующей пластины, обеспечивающая высокое усвоение легирующих элементов по рабочей грани поверхности слитка (патент РФ №2348497 от 10.03.09 г. «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой».).

4. Разработана промышленная установка для ЭШН, а также комплекс оборудования для подготовительно-заключительных операций для изготовления электродов большого сечения, приготовления легирующих пластин, подготовки изношенных бил к восстановлению. Разработаны устройства для восстановления ЭШН, повышающие производительность подготовительно-заключительных операций (патент РФ №2329128 от 20.07.08 г. «Устройство для восстановления деталей электрошлаковой наплавкой»; заявка на изобретение от 21.04.2008 г. 2008115697/02 (017630) «Устройство для восстановления деталей электрошлаковой наплавкой»).

5. Разработана технология восстановления бил молотковых мельниц методом ЭШН новым экономлегированым износостойким сплавом разработанного состава 100Х6ГЗСФМ. Восстановленные билы прошли производственные испытания на ТЭЦ №3 г. Хабаровска при размоле угля. Достигнуто повышение износостойкости в 2,58 раза по сравнению с промышленными билами. Ожидаемый совокупный годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований на ТЭЦ №3 г. Хабаровска может составить более 19 млн. руб. в ценах 2008 г.

Апробация работы. Основные результаты диссертации обсуждались на 6 международных, всероссийских, региональных научно-технических конференциях: научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации, качества и надежности транспортных и технологических машин», (г. Хабаровск, 2005 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы», (г. Красноярск, 2006 г.); научно-практической конференции «Идеи, гипотезы, поиск» (г. Магадан, 2006 г.); IX Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития, литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства» (г. Барнаул, 2008 г.); II научных чтениях СВГУ (г. Магадан, 2008 г.); XI Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 научных статьи, получено 3 патента РФ на изобретение и 1 решение на выдачу патента. Материалы диссертации приведены в отчетах по НИР и Грантам, выполненным при участии автора.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературных источников из 104 наименований и 5 приложений. Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, иллюстрирована 51 рисунком.

Общие выводы:

1. Общим условием работы БММ является соударение их с топливом и истирание, в результате чего рабочие органы подвергаются интенсивному абразивному изнашиванию. Для восстановления БММ имеющих значительный износ наиболее целесообразно использовать ЭШН.

2. Выполненный регрессионный анализ разработанной линейной математической модели процесса стартовой операции показал адекватность последней. Произведенный на основании уравнения регрессии анализ показал, что для повышения качества зоны сплавления (ударную вязкость) необходимо снижать плотность тока и повышать напряжение. Наибольшее влияние на повышение качества зоны сплавления оказывает снижение тока наплавки.

3. Разработана технология изготовления легирующей вставки. На основе проведенного многофакторного эксперимента, с использованием симплекс -планирования определены оптимальные параметры изготовления легирующей вставки, обеспечивающие максимальную ее прочность: давление прессования в пресс-форме Р = 2,8 МПа, температура в печи при сушке Т = 320 °С, время сушки 21 мин.

4. Разработан и научно обоснован наиболее рациональный способ легирования при ЭШН. Легирование посредством пластины обеспечивает более высокое усвоение легирующих элементов по рабочей поверхности слитка. Так усвоение марганца в среднем на 13 %, кремния на 16 %, хрома на 35 %, углерода на 21 % выше, чем при введении их через расплавленный флюс через дозатор.

5. В результате исследования влияния технологических параметров ЭШН на усвоение легирующих элементов было установлено, что одновременное увеличение тока и снижения напряжения наплавки ведет к увеличению усвоения углерода на 17 %, хрома на 19 %,кремния на 14 %, при этом усвоение марганца снижается на 6 %.

6. Методом планирования эксперимента определен оптимальный состав наплавленного металла (С-0,98%, Cr-3,5%, Mn-3,3%, Si -1,5%, W-0,86%, Мо-0,48%) превосходящий по износостойкости в 3 раза сталь 45 и более чем в два раза сталь 110Г13.

7. Получено уравнение регрессии, показывающее влияние основных компонентов сплава на износостойкость.

8. На основании количественного рентгеноструктурного анализа показано, что изменение износостойкости исследуемых сплавов связано со степенью искажения решетки мартенсита и наклепа аустенита в результате легирования. Установлено, что наивысшей износостойкостью обладает сплав, имеющий максимальную степень искажения кристаллической решетки мартенсита и минимальное количество а-фазы (10%) и максимальное количество у - фазы (наклепанного аустенита 90%).

9. На основании количественного рентгеноструктурного анализа показано, что изменение износостойкости исследуемых сплавов связано со степенью искажения их решетки в результате легирования. Установлено, что наивысшей износостойкостью обладает сплавы, имеющий максимальную степень искажения кристаллической решетки по всем направлениям, при сохранении ее тетрагональное™ и имеющие в своей минимальное количество а-фазы и максимальное количество у - фазы.

10. Разработана промышленная технология и оборудование для восстановления БММ методом ЭШН. Производственные испытания БММ, восстановленных разработанным сплавом методом ЭШН, показали увеличение их ресурса в 2,58 раза в сравнении с серийными образцами.

9. Годовой экономический эффект при внедрении разработанной технологии восстановления БММ ЭШН на ТЭЦ №3 г.Хабаровска может составить более 19 млн .руб.

1. Лебедев А.Н. Подготовка и размол топлива на электростанциях. М.: Энергия. 1969. с 256.

2. Клейс И.Р., Ууэмыйс Х.Х. Износостойкость элементов измельчителей ударного действия.- М.: Машиностроение, 1986. — 160 с.

3. Понаморенко В.П, Киселева И.В, Строганова Г.В Электрошлаковая наплавка изношенных молотков дробилок // Автоматическая сварка. 1987. №3.с. 59-60.

4. Тененбаум М.М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин при абразивном изнашивании.- М., 1966.-331 с.

5. Хрущов М.М, Бабичев М.А. Абразивное изнашивание.- М.: Наука, 1970.252 с.

6. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Колокольников М.Г. Абразивное изнашивание. М.: Машиностроение, 1990.- 224 с.

7. Львов П.Н. Основы абразивной износостойкости деталей строительных машин.- М.: Стройиздат, 1970.-72 с.

8. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию.- М.: Машиностроение, 1976.- 271 с.

9. Крагельский И.В. Трение и износ.- М.: Машиностроение, 1968.- 480 с.

10. Ю.Костецкий В.И. Трение, смазка и износ в машинах.- Киев.: Техника,1970.- 326 с.

11. П.Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка твёрдых тел / Пер. с англ. под ред. И.В.Крагельского.- М.: Машиностроение, 1968.- 543 с.

12. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Шрейберг Т.К. Ударно-абразивный износ буровых долот.- М.: Недра, 1975.- 157 с.

13. Петров И.В. Повышение надёжности и долговечности рабочих органов строительных машин.- М., 1977.- 43 с.

14. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Расчеты на трение и износ.- М.гНаука, 1977.- 525 с.

15. Кащеев Р.А., Чудак С.И. Классификация основных факторов, определяющие абразивность и изнашивающую способность грунтов. Технология процессов разработки месторождений твёрдых полезных искрпаемых.- Алма-Ата: КазПИ, 1982. с.94-98.

16. Войнов Б.А. Износостойкие сплавы и покрытия. М.: Машиностроение. - 1980. - 120 с.

17. Шрейнер Л.А., Петров С.П., Якушев В.П. и др. Механические и абразивные свойства горных пород. М.гГостопиздат, 1985.- 202 с.

18. Банатов П.С. Износ и повышение долговечности горных машин. М.: Недра, 1970.-256 с.

19. Наумов С. Л. Исследование сопротивления металлов абразивному изнашиванию. Киев, 1960.

20. Строительное, дорожное и коммунальное машиностроение. В.№3. Износостойкая наплавка деталей землеройных машин. М.1981.- 44 с.

21. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Исследование изнашивания металлов. М.: Изд-во АН СССР. I960.- 351 с.

22. Лившиц Л.С., Гринберг Н.А., Куркумели Э.Г. Основы легирования наплавленного металла. М.: Машиностроение. 1969.- 188 с.

23. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварочных соединений,- М.: Машиностроение. 1989.- 336 с.

24. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. -М.: Машиностроение. 1987.- 192 с.

25. Сорокин Г.М. Критерии износостойкости стали в условиях удара по абразиву // Машиноведение.- 1973. №3. с.35-38.

26. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение. 1976.- 360 с.

27. Львов П.Н. Износостойкость деталей строительных и дорожных машин. М., Машгиз. 1962.

28. Тылкин М.А., Суслов А.А. / Износостойкость материалов при отрицательных температурах // Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Красноярск: Краснояр. промстройниипроект, Сб.№30. 1974. с.78-81.

29. Wahl W. Neuartige Moglichkeiten zur Gestaltung von Verschleisswerkzeugen fur die Hartzerkleinerung. Aufbereitugs - Technik, 1971, H. 9, S. 573-578.

30. Молодык H.B., Зенкин A.C. Восстановление деталей машин. Справочник.-М.: Машиностроение. 1989.- 486с.

31. Ткачев В.Н. Методы повышения долговечности деталей машин. М.: Машиностроение. 1971.- 272 с.

32. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под. ред. акад. Б.Е.Патона. М.: Машиностроение. 1974.- 768 с.

33. Восстановление автомобильных деталей: Технология и оборудование: Учебник для вузов / В.Е.Конарчук, А.Д.Чигринец и др. М.: Транспорт. 1995.- 303 с.

34. Современные способы наплавки и их применение / Под ред.И.И.Фрумина.- Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1980. 135 с.

35. Повышение долговечности рабочих органов строительных и дорожных машин наплавкой. М.1967

36. Упрочнение взрывом рабочих органов горного оборудования. Кемерово: Кемеровское книжное издательство. 1973.- 40 с.

37. Данильченко Б.В., Шимановсий В.П. и др./ Наплавка быстроизнашивающихся деталей самозащитными порошковыми лентами //Автоматическая сварка. №5.1989. с.38-41.

38. Восстановление изношенных деталей дорожных машин / Метлин Ю.К., Новиков И.В, Акильев С.А. и др. М.: Транспорт 1977. 184 с.

39. Пат. 1514822 (СССР) С 23 С 2/02, 2/04. Способ нанесения покрытия из железоуглеродистого сплава на изделие /Б.А.Кириевский, И.В.Каленик, Г.И. Герштейш и др. № 4344072/31-02: Заяв. 09.11.87; Опубл. 15.10.89 Бюл. №38.

40. Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. Справочник.- М.: Машиностроение. 1989-486 с.

41. Таратута А.И., Сверчков А.А. Прогрессивные методы ремонта машин:-Мн.: Уражай. 1986-376 с.

42. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой.-М.: Машиностроение, 1987.- 192 с.

43. Кусков Ю.М. Электрошлаковая наплавка /Под ред. А.Ф.Пименова.-М.ЮОО «Наука и технологии».-2001.-180 с.

44. Электрошлаковая сварка и наплавка / под ред. Б.Е. Патона.-М. .'Машиностроение, 1980.

45. Шварцер А.Я. Электрошлаковая наплавка. Донецк, Книжное издательство, 1962. 52 с.

46. Шварцер А.Я. В кн.: Высокопроизводительные методы наплавки и наплавочные материалы. Киев, ИЭС им. Е.О. Патона, 1973, с. 45-51.

47. Меликов В.В. Многоэлектродная наплавка.- М.: Машиностроение, 1988.144 с.

48. Густов Ю.И., Коваленко А.Д., Монгайт И.А. Абразивная износостойкость наплавленного металла с различными системами легирования // Термическая обработка и физика металлов: Межвуз. сб. нуч. Трудов / УПИД977.- Вып. 3. с. 94-99.

49. Сорокин Г.М. Прочность как основа механизма износостойкости сталей при абразивном изнашивании // Вестник машиностроения, 1986.- №5.-с.11-15.

50. Хачатурян С.В. Связь относительной износостойкости при абразивном изнашивании с модулем пластичности металлов // Трение и износ, 1991. Т.12. -№1. с. 136-143.

51. Тюнин В.Д. , Ермолаев С.В., Густов Ю.И. О связи абразивной износостойкости наплавок с механическими свойствами // Колыма, 1984.-№12.-с. 25-26.

52. Сорокин Г.М. Взаимосвязь износостойкости и механических свойств стали // Вестник машиностроения.- 1990.- №11.-е.9-13.

53. Электрошлаковая наплавка бил углеразмольных мельниц / В.П.Стойко, Д.П.Залотаревский, В.И.Грохольский и др. // Автоматическая сварка. 1968. № 7.с. 62-63.

54. Исследование стартовой операции при стыкошлаковой наплавке / А.Я Шварцер, К. А. Валиц, В.П. Стойко // Проблемы специальной электрометаллургии. 1985. №4. с. 30-34.

55. Стойко В.П. Исследование и разработка технологии стыко-шлаковой наплавки: Автореф. дис. на соискание уч. степени к.т.н.-Донецк.1974.-27с.

56. Электрошлаковая наплавка и отливка с постоянной шлаковой ванной / А.Я.Шварцер, В.П.Стойко, Л.В.Самойленко // Автоматическая сварка. 1970. №6 с.60-63.

57. Шварцер А .Я., Золотаревский Д.Б., Стойко В.П. А.с.210284 (СССР). Способ электрошлаковой наплавки. Опубл. в Б.И.1968, №6.

58. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Раздел III. Выбор параметров оптимизации и факторов. Изд. МИСиС, 1971.

59. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Раздел I. Общие представления о планировании экспериментов. Планы первого порядка. Изд. МИСиС, 1969.

60. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Раздел V. Планирование промышленных экспериментов. Симплекс- планирование. Изд. МИСиС, 1971.

61. Гаврилов Л.Д. Разработка экономлегированных износостойких наплавочных сплавов для деталей бурового оборудования: Автореф. дис. .канд. тех. наук.-М.,1986

62. Сорокин Г.М. Аналитические критерии оценки износостойкости материалов // Заводская лаборатория 1994. №9.- с 42-48.

63. Сорокин Г.М. Инжинерные критерии оценки износостойкости сталей // Заводская лаборатория 1995. №3.- с 44-49.

64. Сорокин Г.М., Васкул П.Н. К вопросу о методах сравнительной оценки износостойкости сталей и упрочняющих наплавок. // Заводская лаборатория.- 1995. №4.- с. 58-61.

65. Деев Д.Г. Разработка процесса обеспечивающего повышение работоспособности изделий в условиях интенсивного износа.- Дис. на соискание уч. степ, к.т.н.- Воронеж. 1998.- 140 с.

66. Даукнис В.И. Машина для исследования сопротивления абразивному изнашиванию поверхностных слоев.- В кн.: Методы испытания на изнашивание. М.: Изд-во АН СССР, 1962, с. 19-23.

67. Гринберг Н.А., Петров И.В., Никоноров М.Н. / Методика исследования стойкости наплавленного металла против ударно-абразивного изнашивания. // Сварочное производство. №7. 1977. с. 24-26

68. Богомолов Н.И. Методика и установка для испытания на абразивное изнашивание.- В кн.: Методы испытания на изнашивание. М.: Изд-во АН СССР, 1962, с. 12-18.

69. Кречмар Э. Методы испытаний наплавленного металла- В кн.Теоретические и технологические основы наплавки. Свойства и испытания наплавленного металла. /Под ред. И.И.Фрумина.- Киев: изд. ИЭС им. Патона АН УССР, 1979, с. 3-22.

70. Патент РФ №2348497 от 10.03.09 г. «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой». Авторы: Вашковец В.В., Тепляшин М.В.

71. Потапов Н.Н Основы выбора флюсов при сварки сталей. М.: Машиностроение, 1979. 168 с.

72. Ксендзык Г.В., Кусков Ю.М., Серый В.Н. Выбор флюса для электрошлаковой наплавки стальной дробью // Автоматическая сварка. 1993. №12. с.48-49.

73. Тепляшин М.В. Методика испытания коронок зубьев рыхлителей на абразивное изнашивание // Проблемы эксплуатации, качества и надежности транспортных и технологических машин. Межвузовский сборник научных трудов. Хабаровск: ТОГУ, 2005. 205 с.

74. Клюев М.М., Каблуковский А.А.Ф. Металлургия электрошлакового переплава. М.: Металлургия. 1969. с. 256.

75. Бужек 3., Глинены Я. / О поведении кислорода и угаре элементов в процессе электрошлакового переплава железа и стали // Специальная электрометаллургия. Киев: Наукова думка. 1972. 4.II. с. 21-35.

76. Породин A.M., Черкасская Л.П. Износостойкие наплавочные материалы и методы их наплавки. Обзор. М.,НИИмаш.1983.- 48с.

77. Путилин В.Г., Николаенко М.Р. Разработка износостойкого наплавочного сплава на железной основе, содержащей углерод, хром, ванадий, бор и азот // Автоматическая сварка. 1988. №2. - с.76-77.

78. Наплавочные материалы стран-членов СЭВ: Каталог / Под ред. И.И.Фрумина и В.Б.Еремена. К.: ИЭС им. Е.О. Патона, 1979.

79. Наплавочные материалы. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1992. - 10 с.

80. Гринберг Н.А. Исследование и разработка наплавочных сплавов для условий абразивного изнашивания и технологии их наплавки: Дис. докт. техн. наук. -М.: 1981. 504 с.

81. Стенд с крузовой гайкой узнать патент?

82. А.С. №913541. Стенд для электрошлаковой наплавки с механизмом замены электрода

83. А.С. 983254. Стенд для электрошлаковой наплавки с трособлочной системой.

84. А.С. № 962451. Стенд для электрошлаковой наплавки с пневмоприводом.

85. Патент №2132264. Стенд для электрошлаковой наплавки с двумя рабочими позициями.

86. Методические рекомендации по выполнению расчетов экономического эффекта от использования изобретений и рационализаторских предложений. Москва. 1985. с. 96.

87. Инструкция по составу, учету и калькулированию затрат, включаемых в себестоимость продукции (работ, услуг) предприятий автомобильного транспорта Российской Федерации.- М.: Информационно-издательский дом, 1995.-33 с.

88. Дергачев А.Ф. Экономика авторемонтного производства.—М.: Транспорт, 1985.—160с.

89. Хрущев М.М., Бабичев М.А., Беркович и др. Износостойкость и структура твердых наплавок. М.: Машиностроение. 1971. - 96 с.

90. Ершов Г.С., Бычков Ю.Б. Физико-химические основы рационального легирования сталей и сплавов. — М.: Металлургия . 1982. — 360 с.

91. Б.В. Данильченко / Выбор износостойкого наплавленного металла для работы в условиях абразивного изнашивания // Сварочное производство. — 1992. №5 с. 31-33.

92. А.с. 251731 СССР, М. Кл.3 В 23 К 25/00. Электрод для электрошлаковой выплавки / Б.Е. Патон, В.И. Медовар, JI.B. Чекатило и др. №1114547/2527. Опубл. 07.10.80; Б/И №37.

93. Ри Хосен, Ри Э.Х. Комплексно-легированный чугун специального назначения. г. Владивосток: Дальнаука, 2000. - 285 с.

94. Дородный В.И./Абразивная износостойкость некоторых металлов при трении о мерзлый грунт.// Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Красноярск: Краснояр. промстройниипроект, Сб.№37. 1974. с. 178-184

95. Патент РФ №2139175 «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой»

96. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х т. Т.1. Защитные газы и сварочные флюсы/ Б.П. Конищев, С.А. Курланов, Н.Н. Потапов и др.; Под общ. Ред. Н.Н. Потапова. М.: Машиностроение, 1989. 544 с.