автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Оптимизация параметров электродуговой наплавки поверхностей работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М.Губхина

РГ6 ОД

На правах.рукописи

ЕЛАГИНА ОКСАНА ЮРЬЕВНА

удк 621.791.92:621.891.

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, РАБОТАЩИХ В УСЛОВИЯХ УДАРНО-АБРАЗИВНОГО ИЗНАШИВАНИЯ

Специальность 05.03.06 - Технология и машины сварочных производств

'автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

■ Работа выполнена на кафедре " Износостойкость машин к оборудования и технология конструкционных материалов" Государственной Академия нефти и газа имени И.М.Губкина

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ЛИВШИЦ 1.С.

Офкияашше оппоненты: доктор технических наук, профессор БАКЕНОВ В Л», доктор технических наук, профессор БОБРОВ СЛ.

Ведущая организация: Всероссрйский научно-исследовательский институт буровой техники.

Запита состоится "£6 " Л* 1993 г. в часов

на заседании специализированного Совета Д 053.27.07 б Государственной Акадеотг нефти и газа им. И.М» Губкина г.о адресу: 117296, Москва, Ленинский проспект, 65, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной Академии нефти к газа им. И.М.Губкина.

Автореферат разослан "_"_1993 г.

Ученый секретарь Совет к.т,н.,дояент

Зорин Е.Е,

ОЕЭДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблема. Одним из признанных средств повь-ття срока службы деталей мёшп является элентродуговат наплавка, применение. которой особенно аффеятявно для увеличения износостойкости деталей, работающих в тяжелых условиях абра-зявного и ударно-абразивного износа. Наплавкой можно не только восстановить, изношенную деталь, но я получить гащитннй слой стойкий з данных условиях изнашивания. Высокая сопротивляемость наплавленных слоев износу, возможность получения слоев с заданными свойствами делают наплавку одним из самих распространенных методов повышения износостойкости деталей машин, работающих в условия г. ударна-абразивдаго износа. Наиболее часто ударно-абразивный износ наблюдается при работе бурового оборудования и брового инструмента, при работе деталей дорокннх машин, таких так наконечники рыхлителей, зубья и ковши экскаваторов, элементов дробилок. Износ этих деталей сосговляет 02 2 до 7 мм и требует применения технологии многослойной наплавки. Восстановление этих деталей а ремонтных мастерских чаще всего осуществляется злектродутовой наплавкой износостойкими наплавочными материалами. Как правило, износостойкие наплавочные материалы представляют собой высокоуглеродистае, высоколегированные и дорогостоящие сплавы, поэтому вопрос их рационального использования к достижения максимально возможной износостойкости весьма актуален. Наиболее важным фактором, определяющим износостойкость наплавленного слоя является его химический состав. Однако, пропесс элэктродуговой нагутавкл относится к высокотемпературным процессам и его влияние на'структурообразование наплавленного слоя может быть неоднозначным. Изменение основных параметров процесса часто приводит к формированию в слоях одного химического состава разного структурно-базового состояния, и следовательно , к получению разной износостойкости. Такт,!

- с -

образом, в качестве второто по значению фактора, определяющего износссгойкость наплавленного металла, можно выделить го влияние, которое охаэыэаег наплавочный процесс на первичную и вторичную кристаллизацию металла и его износостоек кость. Возможность резервов повышения износостойкости за счет изучения роли этого фактора определяют актульность настоящей работы.

Целью настоящей работы является изучение влияния параметров наплавочного процесса на структурообразование и износостойкость наплавленного металла, работающего в условиях ударно-абразивного износа, и последующая оптимизация режимов наплавки по критерию износостойкости.. . .. _ ..

Задачи •работы;

I.. Исследование влияния параметров -термического цикла наплавки на структуру и износостойкость наплавленного металла.

2. Разработка методики программы расчета на ПЭВМ основных характеристик наплавленного слоя.

3. Оптимизация технологических регзшов наплавки по данный износостойкости, наплавленных слоев.

4. Разработка расчетной методики определения опт ¡шальных реюшов, обеспечивающих потение наплавленного слоя с максимальной износостойкость» в условиях ударно-абразивного изнашивания. . .

Научная новизна:

I. Выявлены зависимости изменения структуры и износо-¿>Т

стойкости наплавленного слояу параметров термического цикла, наплавки в частности от скорости охлаждения в интервале 700-50С°С и времени пребывания вше 800°С для наплавочных материалов разного химического с<£гава, относящихся к разным структурным классам, используемым при наплавке для повышения стой-

кости про тез ударно-абразивного изнакивандя.

2. Для каждого из исследуемых материалов определены даа-пазоны параштро'в термических циклов, обеспетаващтс повышенную износостойкость.

3. Разработка принципов подхода к оптимизации параметров электродуговой наплавки по параметру максимальной износостойкости наплавленного металла. Создание методика расчета и реализация ее в ввде программы на.ЕЭВМ,

Практическая ценность. Разработана комплексная программа paciera основных характеристик наплавочного процесса г оптдааль-аих. реазшов электродуговой наплавка, возводящих получеть наплавленный слой с максимальной гзносостойкосты) для деталей типа пластана ara полый цшшндр, .

Использование рекомендаций данной работы позволяет повы-сять износостойкость наплавленного слоя в 1,5 раза за счет достижения оптимальной структуры и качества.

Адгобапгог работы. Основные положения работы докладывались на:

1. Всесоюзной конференция "Проблемы развития нефтегазового комплекса страны" (Красный Кургая, ишь, 1991г.)..

2. На объединенном семинаре кафедр "Сварка я запита от коррозия" а "Износостойкость машин я оборудования и технология конструкционных .материалов".

Дубликата.

По результатам выполненных исследований опубликовано две работы.

Структура я обьем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и 2 приложений. Содержит печатного текс-

та 194 страницы, 24 рисунка, 15 твблш и список литературы, включаодий 61 наименование библиографических источников.

Содержание работы.

В первой главе проведен анализ литературных данных по наплавочным материалам, применяюшмся для восстановления и повышения износостойкости деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания. Показано, что диапазоны режимов наплавки, рекомендуемые в нормативных документах, позволяют получать наплавленные слои со значительным разбросом механических свойств, что существенным образом сказывается на износостойкости детали. Так как износостойкие наплавочные материалы относятся к высокоуглеродистым, высоколегированным и дорогостоящим сплавам, то вопрос их рационального использования и достижения максимальной износостойкости весьма актуален. Износостойкость и механические свойства наплавленного слоя в первую очередь определяется его химическим составом, Однако, высокая температура и локальность нагрева, особенности кристаллизации, различные скорости охлаждения существенным образом сказывается на струк-турообразовании наплавленных слоев. Поэтому важнейшим по значению факторам, определяющим<свойства и износостойкость наплавленного слоя,является воздействие, которое оказывает термический шхл наплавки на первичную и вторичную кристаллизацию и свойства металла. В связи с этим в работе проводилось изучение влияния параметров температурного никла наплавки на структуро-о<1разовакие к износостойкость наплавленного слоя.

На основе анализа литературы выделено три основных параметра термического пякла, определяющих структурообразование износостойких нашгавоч ных материалов.Прежде всего это скорость охлаждения, характеризующая процесс распада аустенита в интервале ^Г-50С°с(и4А) .Время пребывания металла выше 800°С /¿'^определяет

степень гомогенизации аустенита и рост его зерна. В сочетании с максимальной температурой нагрева этот параметр влияет на процесса образования к роста карбидной фазн^что имеет бользюв значение для износостойких материалов.

На фзрмирование параметров термического цикла при наплавке оказывает воздействие большая группа факторов. Сада относятся рехшы процесса, размера, форма, материал детали, тешаратуряо-временнне условия проведения наплавки. Учесть изменения всех этих факторов экспериментальным путем очень сложно. Проше создать за основе существующих моделей процессов происходящие при наплавке, расчетную методику, позволяющую спрогнозировать термический цикл я структуру наплавленного слоя. Хорошие результаты даэт использование зависимостей, полученных путам схематизация в упрощения действительных процессов распространения теплоты металла от электрической дуги.

Износостойкость наплавленного■ металла складывается из трех факторов: химического состава, структуры наплавленного металла я качества слоя. Взаимодействие этих факторов при наличии широкого выбора износостойких наплавочных материалов и больного диапазона изменения ре.тамов не всегда позволяет однозначно определить резины наплавки и иаляавочнне материалы, обеспечиващиа максимальную износостойкость в каждом конкретном случая восстановления детали. Поэтому второй задачей данной работы является разработка методики расчета .значимых для износостойкости параметров наплавки и последупцая оптимизация режимов и наплавочных материалов для получения слоя с повышенной износостойкостью.

Для: выбора наплавочных материалов для исследован;« бил сделан анализ влияния структуры на износостойкость в условиях ударяо-абраэивяого изнашивания. На основе этого ачализа были

выделены три структурных класса сплавов,наиболее часто применяемое в условиях ударно-абразиваого износа: эвтектоидаыв лэга-

реванше сплавы перлитного класса, зазвтектоидаые сплавы, обеспечивающие после закалки аустенитно-ыартенеитную матрицу и крупные избыточные карбиды и наплавочные материалы аустенот-кого класса с ледебурит кой эвтектикой по границам зерен.

Таким образом, на основе литературного обзора первой главы были сформулированы задачи и цель работы и обоснован подход к выбору наплавочных материалов для исследования.

Вторая глава, посвящена разработке методики расчета сановных характеристик наплавленного слоя и проверке получаемых расчетных значений.

Для схематизации и упрощения расчетов электрическая дуга рассмативалась не как единый источник нагрева, а как сумма трех сгксстоятельнах источников теплоты, действующих в приалектрод-них областях и в столбе дуги. Распределив тепловой мощности дуги на эти три источника определяется коэффициентами распределения и описываются в виде зависимости Ц)

- %£/ + ¿С

где У, ¿/ - соответсвекно сила тока,[а] и напряжение, £в7дуга;

¿а, коэффициенты распределения тепловой мсцностк дуги

в анодной, катодной областях и в столбе.

Коэффициенты распределения представлены для трех технологий злектродугоБой наплавки: ручная дуговая, автоматическая под флюсом и в защитных газах.

В связи со схемой трех источников предлагаемая методика расчета состоит из двух блоков. Первый блок определяет происхо--дящке-при нагреве металла детали процессы и охлаждение наплавленного слоя. Второй блок предназначен для расчета процессов плавления присадочного материала и формирование наплавленного валика.

Для расчета тепловых процессов в металле детали и наплавя ленном слое била принята схеиа поверхностного постоянно действ^-

клцего источника теплоты мощностьи ^ ом с нормально-круговым распределением теплового потока , движущегося со ско-

ростью 1/ по поверхности детали. Распределение температур от такого источника в точна А полубзенонзчного тела определяется по формуле {2) ^ . , ,,

* "/"ivzr - 7~»У ,

где Д., Л - теплофизические коэффициенты металла детали, Го - характеристика сосредоточенности источника в месте нагрева,

7/}ф - температура подогрева, Х> У, 2 - координаты точки А.

Глубина проплавления h р принималась разной координате 2 изотермы с температурой плавления для металла детали. Ширина зоны проплавления t? определялась по размерам пятна нагрева

Зависимость теплофизическшс коэффициентов от температуры учитывалась численными методами. Влияние отраженного от границ тела тепла, теплоотдача с поверхностей детали, определялись с помощью фиктивных источников теплоты. Ла тепловое сссто.-_-яние наплавленного металла определенное воздействие может оказывать теплота предыдущего валика. Это тепловое воздействие определяется исходя из необходимой длины наплавленного слоя и среднестатистического времени, которое тратит сварщик на изготовление единицы длины слоя при разных технологиях наплавки. Яри расчете широкослойной наплавки производится учет теплоты выделяемой предыдущими колебаниями.

Расчет распределения температур во времени для точек на-

ходящихся в наплавленной валике и зоне термического влияния позволяет определить основные параметры термических циклов для металла детали и наплавленного сдоя. Кроме теплового воздействия электрическая дуга оказывает на расплавленный металл и механическое воздействие, что искет привести к появлению сварочных дефектов в сдое. Для избежания этого должно выполняться условие (5)

программа выполнения расчетов на ЕЭВМ. В результате работы этой программы определяются следующие характеристики наплавочного процесса: размеры зоны проялавления и зоны термического влияния, механические воздействие дуги на расплавленный металл, параметры термических циклов металла детали и наплавленного сяоя. По анизотермическиы диаграммам превращения, аус-тенита для металла детали, заложенным в программу, определяется структура зоны термического влияния. ~

Второй блок расчета, предназначенный для определения процессов плавления присадочного металла. Плавление электродного стержня представлено в виде процесса распределения теплоты в полу бесконе чном • "-• стержне от плоского источника мощностью > движущегося со скоростью Распределение темпера-

туры в стержне определяется по формуле (б)

ггг-

удельная теплоемкость металла стержня,

-11 -

Р - площадь поперечного сеченая стержня, В - коэфйшгеент: температуроотдачи, X - координата по оси стержня. Для определения размеров капли металла рассмотрвнно взаимодействие сил, действутаих на металл присадочного материала. Для определения высоты валика 3 рассчитывается производительность плавления электрода по следующей зависимости д . »» Г

где - энтальпия металла капли,

Кя- отношение веса покрытия электрода или сердечника

порошковой проволоки к весу стержня, Тк - температура капли,

ТЛ средняя температура нагрева электрода током.

Расчет производительности производится с учетом теплоте .выделяемой проходящим током Тнаг, и потерь теплоты вследствие теплообмена с окружающей средой ^ исп и плавления покрытия электрода. По производительности плавления электрода определяется высота получаемого валика, его химический состав, количество- проходов, доля участия металла детали в наплавленном слое. На основе определенного химического состава слоя может быть определен состав твердой фазы при достаточном временя для полного протекания процессов образования и роста карбидной фазы. Анализ состава твердой фазы основан на двух положениях:

- сначала образуются карбида элементов, обладающих большим сродством к углероду,

- образование карбида происходит в том случае, если отношение содержания карбидообразушего элемента в слое к

содержанию углерода больше некоторого значения, характерного для этого типа карбида.

- 12 -

Второй блок расчета также включен в программу. В результате работы программы для каждого рассмотренного варианта ре-тагов формируется банк данных но всем расстеганным характеристикам наплавочного процесса»

Для проверки получаемых расчетных значений была произведена экспериментальная запись термических цгос лоз е зоне теплового влияния. Анализ основных параметров термического цикла показал, что средняя погрешность расчетных значений по отношению к экспериментальным на превышает 10?. Значения глубины прославления и высоты валика танке показали хорошую сходимость расчетных и экспериментальных результатов.

— Таким образом, разработанная программа-логволяет-онекить основные характеристики наплавленного слоя и может быть использована при исследовании влияния термического цикла на структуру г износостойкости наплавленного металла. Предложенная методика и программа расчета может применяться при расчете как гучной дуговой, так и автоматической наплавки на детали типа пластина или полый таштадр.

В третьей главе изложены результаты исследований зависимостей между параметрами термического цикла наплавки, структурой и износостойкостью наплавленного металла. Для исследований были выбраны электроды следующих типов: 90Х4М4ВФ, 110Х4М7В2С1ФЙГг 15ЛХ36Н2РТА ( марки ОЗИ-З, ОЗИ-6, 03Н/ВСН-Э } , предназначенные для наплавки деталей , работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания. Методика исследований включала в себя:

1. Получение наплавленного металла с разными характеристиками термического цикла. Для сохранения первоначальных сеоЗств наплавочного материала необходимо, чтобы доля участия металла детали в наплавленном слое не превышала 305?, Что достигается увеличением количества проходов. Изменение термичес-

кого цикла наплав ют осуществлялось регулировкой режимов Сток, скорость наплавки) и различной толщиной наплавляемой пластины. Определение параметров термических циклов производись расчетным путем. Диапазон изменения скорости охлавдения 700- 500ЯЗ, характерный для электродуговой наплавки находится в пределах 1-150°С/сеЕ.

«. Анализ' микроструктуры и фазового состава наплавленного елоя к выявление зависикосии между структурообразозанием и параметрами термического цикла.

ь. Проведение испытаний на ударно-абразивный износ по слоя абразива при энергии удара ф № и определение свази между из. кесостойкостуз, условиями лгаплавгш: к, структурой.. Количество ударов на образе ' составляло у00 ударов. Талке условия характерна для деталей дорожных мзшин. В результате испытаний определялась связь шгду язпосостойксстьэ, условиями наплавки и структурой.

Электрода марки СЖ*-3 предназначены дик нагяазни бгосрсиз-шгашанцихсл деталей горш-металлургичзского оборудования. По содержанию углерода наллазленккй металл относится к зазвтенто-идным сплавам и его твердость при наплавке изменяется в пределах 50-62 НЕС,

Результаты исследования структуры показали,отчетлстую связь ыезду изменением количества аустенита и скоростью охлаждения (рис. I). По мере роста скорости охлаадения происходит процесс стабилизации аустенита и увеличение era количества от 0 до 4СЙ. Ори этом дисперсность продуктов распада аустенита также • возрастает Присутствие нестабильного аустенита з структуре приводит к повышению износостойкости.' за счет его способности к _ упрочнении при ударэ с образованием мартенсита деформации, (рис. 2).

Зависимость износостойкости от скорости охлаждения показывает снижение износа в 1,4 раза в диапазоне скоростей охлаадения в интервате 7ССЬ500оС сеьлгз 70°/сех.

Металл, наплавленный электродами ОЗИ-6 относится к сплава* дедебурктного типа. В состав карбидной фазы в основной входах специальные карбиды С * и Ио (MogC, С ^СЗ). При большом времени пребывания в аустенитном состоянии (свыае 25 cas) процессы образования г роста твердой фазы протекает более полно ж приводят к значительному обеднению решетка аустенлта легиру-щами элементами к углеродом. В результате этого температура зачала мартеноитиого превращения повжааатся к в структуре образуется 15-20$ мартенсита. По мере уменьшения этого параметра термического цикла до 16 сек г увеличении степени легироваяности аустенита мартенсит из структуры исчезает, и матрица состоит из

аустенита ж продуктов его распада (рис.3). Дальнейшее повышение *

скорости охлаждения выше критической скорости закалки приводит х распаду аустенита по мартенситной реакции с постепенным ростом его количества до 45-50$.

Повышение износостойкости дая этих электродов связано с наличием в структура мартенсита. В связи с этим мозно выделить два диапазона высокой износостойкости : I. При времени пребывания в аустенитном состоянии, свыше 20 сек ж Z. При скорости охлаждения свыше 70°/сек (рис.4). Структура наплавленного метила, формирующаяся в. этих диапазонах приводит к повышению износостойкости на 30$.

Электроды ОЗЗ/ВСН-9 по своему химическому составу обеспечивают структуру высоколегированного аустенита с ледебуритной сеткой ю границам зерен. Присутствие в сплава 0,25? бора привадит к ввделанию избыточных борвдов и карбоборядов. Образование этих элементов твердой фазы происходит до начала кристаллизации металла и большое время способствует значительному росту зерен твердой фазы. В результате в интервале 700-5CQ0 они выступают в качестве центров кристаллизации продуктов распада, аустенита и способствуют увеличению их количества до 2С2 (рис.5)

По мере уменьшения параметра I" стабильность аустеяита повышается и его содеркаяже в структуре возрастает до 95£. ..

Структура высоколегированного аустеннта обеспечивает высокую износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания за счет его упрочнения при ударе. С уменьшением количества продуктов распада аустекита происходит рост износостойкости на 25% в интервале скоростей охлазденвя вше 20°/оек.(рис.б)

Таким образом, на основе проведанных исследований для . кавдэго из рассмотренных наплавочных материалов были выделены диапазоны параметров термических циклов, обеспечивашцих структуру повышенной износостойкости. Рассмотрен характэр -структурообразования-для т>лх-осношых типов сплавовг наиболее часто применяемых в условиях ударао-абразюного изнашивания.

3 четвертой главе бша определена общая схема оптимизации наплавочного процесса, выбраны критерии оптимизации и разработан алгоритм расчета оптимальных режимов наплавкн износостойких наплавочных материалов.

Задачам оптимизации технологического процесса наиболее полно отвечает схема"параметрической оптимизации. Процесс наплавки Moser быть представлен в виде физической системы, описываемой методикой расчета, предложенной во П главе, с группой входных ж выходных параметров. Входные параметры можно разделить на входные управляемые параметры I, которые включают в себя характеристики реяшэв и наплавочных материалов, и входные неуправляемые параметрыY . Свда относятся форма и размеры детали, условия проведения наплавки. Группа выходных параметров Z объединяв? все характеристики наплавленного слоя, полученные расчетный путем с помощью разработанной методики и на основании экспериментальных данных 12 главы. Любая из величия этой группы может выступать в качест-

ве критерия оптимальности К. На остальные входные параметры накладываются граничные условия, обеспечивающие технояошч-ность и качество-процесса наплавки. В общоы виде схему оптимизации ютно представить следующим образом:

В качестве критерии оптимизации наиболее целесообразно использовать показатель износостойкости*наплавленного металла.'

Для исследованных материалов этот показатель будет ' иметь вид:

Однако существует целая группа наплавочных материалов близких по химическому составу и структурно-фазовому состоянию к исследованным в работе, для проведения оптимизации на этих материалах критерием оэгимаДьности .может выступать характер структурных превращений в наплавленном слое и .износостойкость будет определяться в виде относительной характерно-'

твердой

тик , зависящей от . химического состава, состаЕатсазы наплавленного слоя и условий наплавки. Таким образом, на основании проведенных в работе исследований и литературных данных предложена следующая группа критериев оптимизация

ози-з

ОЗИ-6 ОЗН/ВСЯ-У

' ¿"„СП* ¿"с

С = 0,7 - 0,9") Л с

№ - 1,о

-** тах

"> И-+ /по*

£& —о.собХ

2 ¿Г!, ^ -+/П1Л £сг,Мо, Мп-*™0*

I"

<С /ггг/г

С > о,У

№ £ 1,0 1,о

у, ль

«0

С 2* о,*? £ ¿Г/, У, Л4 ( ¿а о,ооб^ _•

МпЪ J

На праэтихе могут встречаться и другие с хеш структурных превращений наплавленного металла при изменении термического цикла наплавки, ко все они будут связывать температуру нагрева, скорость охлаждения с характером первичной к вторичной • кристаллизации и последующей износостойкостью наплавленного слоя. И в г.задом из возможных вариантов наплавки оптимальным! будут считаться те режимы, которые обеспечивают максимальное значение критерия оптимальности при выполнении всех граничных условий.

Алгоритм определения оптимальных режимов наплавки следу-' ющий: ■

1. Анализ условий работы, размеров, износа и химического*, состава детали.

2. Выбор используемых для оптимизации диапазонов рези- . мов и перечень наплавочных материалов.

3. Ввод исходных данных в программу.

4. Расчот параметров термического цикла для возможных

вариантов рекимоз. Формирование массива значений параметров

термического цикла, удовлетворяющих экспериментально опреде-

о

ленным диапазонам скоростей охлаждения (700-500 С) и обеспечивающим требуемую структуру наплавленного слоя. ' ,s

5. Определение всех остальных характеристик наплавочного процесса к проверка ;ос по поставленным граничным условиям.. Создание банка данных для оптимизации.

-*■ tri ах

И-^тегХ

6, Определение критерия оптимальности наплавленного валика для каждого варианта режимов из оптимизационного банка данных

7. Формирование оптимизационного ряда вариантов режимов по возрастанию критерия оптимальности и определение оптимальных режимов.

Предложенная программа оптимизации режимов эдектродутовой 1 наплавки может применяться как в случае ручной дуговой, так я з случав автоматической злоктродуговой наплавки на детали типа пластина или полый цилиндр. Применение оптимальных рехидав позволяет повысить износостойкость наплавленного слоя в среднем на 30-402.

вывода ПО РАБОТЕ

1. Показано, что характер термического цикла наплавки . . значительно сказывается аа износостойкости наплавленного слоя. Показана зависимость износостойкости и структуры наплавленного сдоя от основных параметров термических циклов: скорости охлаждения (700-500°С) и времени пребывания .выше 800°С.

2. Роль параметров наплавки различна для наплавляемых металлов разного химического состава:

а) для звтектоидных легированных сталей изменение струк- . туры и свойств наплавленного металла связано в основном со скоростью охлаждения в интервале 700-500°С. Рост этого параметра термического цикла приводит к появлению остаточного аустенита (в том числе и нестабильного) в слое, повышению дисперсности продуктов распада и появлению мартенсита, что в целом способно вызвать увеличение износостойкости на 4055 при скорости охлаждения 130 °/оек.

б) Для заэвтектондного наплавленного металла легированного сильными карбидообразувдими элементами С£ , Мо, и Частично \л/ рост износостойкости связан с формированием аустенитно-мартенситной матрицы. Образование такой структуры мозет проис-

- 19 - -

дать при времени пребывания вше 800°С более 20 сек. Для этих' сплавов преобретает значение образование и рост карбидной фазы при нагреве во время наплавки и последующем охлаждении. При' скоростях охлаждения превышающих критическую (более 70°/сек) может качаться мартенситное превращение.

в) Для заэвтехтоидных сплавов содерошцих карбидообразую-цие элемента 7? , V, и бор свыше 0,06 % увеличение износостойкости связано с повышением скорости охлаждения. При малых скоростях охлаждения бориды выступают как центры кристаллизации продуктов распада аустекита и вызывают увеличение их количества в структуре. С повышением скорости охлаждения выше 20°/сек стабильность аустежта в интервале 700-500°с повышается и вызывает впоследствии возрастание износостойкости на 255».

3.' Разработана иетодикз. расчета основных характеристик наплавленного валика и определение на ее основе оптимальных реюшов кашгавки, обеспе'-шзакаих ие'хжалькую износостойкое?? конкретной детали в услозиях ударьс-абр^квиого изнашивания.

4. Разработаны рекомендации по оптимизации процесса электродуговой наплавки износостойкими наплавочными материалами деталей типа пластина или полый цилиндр, работающих з условиях ударнс-абразивного изнашивания.

Основное содержание диссертации опубликовало в следующих работах;

1. Лкегиц Г..С., Плагина О.Ю. Оптимизация состава наплавленного металла и парамзгрез технологии износостойкой наплавки Сварочное производство, 1552, КЗ, с.19-20.

2. Елагина С.й.-Принципы оптимизации износостойкой наплавки/ Проблема развития нефтегазового комплекса страны: Всесоюзная конференция. Тезисы доклада. М., 1531, с.ПО.

- 2СГ

ST'

tx

IS.

VI

о u

У

J

с, Т t'. '.See г **

\ t*3 с&

) ¿■4 7ߣ

i ~6С£ А

'Ыср' '/.Se "17, J t г* ix 1'

5 ¡0 20 jo to so 6o 70 ¿о до /00 fiO /¿0 ¿10 yfo

ACXOPOcri> ОХЛАЖЛЕШЯ (roo+mj'C.ycf*-А -АУСТЕНИТ , T- 7P0GC7HTt С - C0PSU7

'Рис. 1

Изменение структура- металла, наплавленного электродами ОЗИ-З, от параметров термического шшта.

о

о

•5,

s

и

8 о

— л A'jmy.

/ •¿n f

Ф •ny

«

А •iH t// ( %

fir Stiy ./¿ж <¡4 1 i

/ I-

i t

г 'О ¡о so ä? so so то so so fco ио uo но m

СКОРОСТЬ ОХЛАЖА£НиЯ [7С0+500)'С

1 ✓ *

Изменение износостойкости металла, наплавленного электродами ОЗИ-З от скорости охла-аденил

Г

30

%

I ,

Й: ЧЛ

: 1 •291 ЕК У

/

их п ь Чсвк

46с. гг^тг ■к £__ м

а

АО. 59- 60 - я>. _<?<? /со го. /¿о /х> № СКОРОСТЬ ОХМХЛЕНиЯ (7оО +$0о/С, Ус£А-А-АУСГЕниТ г Л-ПЕГ>ЛиТ} М-МАРТЕНСИТ

Рис. 3

Изменение структуры металла, наплавленного электродам от параметров термического шкла.

еу

V)

I !

¿о.

/

ь /1'7 о'4 / /

ЧГг> V/. /

1/

\ / л »/

[ г!» 7. 1 \ / Л Г й, ЯР -Н г- ,»-•

™ /1 ю%1

,л=ег4 I /

гт"" г Лг " 4$

'5Ю го -¡о скогосп

40

¿V 6О 70 80 96 ГОО //О, /го /х> /ю

ОХЛАЖ&ЕННЯ /700 >/с£Х __

рис. 4

Изменение износостойкости металла, наплавленного электрода® ОЗИ-5, от скотзостк охлаждения»

Ч 1

I

а

ц,«

1' I

-ъ 5с£, £ - ■г — А Л» (Г

г А Г/С

и 1-' Л) ¿Л*

1 ах

-

/V ¿1/ чл/ IV в« /»Л/ «V /¿I/ /л/ //V

СКОРОСТЬ 0ХЛАЖА1НЦЯ (700?5С0\Х. °/с£К А-АУСГ£ШГ ПР-ЛРОДУКт МСДАДА АУСГ£МИТА Рис. 5

Изменение структуры мзталла, наплавленного электродами ОЗН/БСН-9 от параметров термического пикла.

V)

1

и а

и §

/и.-.

7

/

; У • У I и N1» * /7Д, Ига —А\ л/

» 4-7' 4

/7/ Ы

¡20 ±

■Г /о 30 Ю 30 60 70 80 30 /ос г/о /го /зо /*о СХОРССП ОХЛАЖАЕННЯ [гсо+Яф'С /сё* Ряс.6

Изменение износостойкости металла, ОРН/ВСН-9 от скорости охлавденкя

наплавленного электродами