Состав проволоки для наплавки алюминиевых сплавов
1. СОСТАВ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ НАПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, пре-- имущественно порошковой, содержащий алюминий, кремний, медь, олово, магний, цирконий, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости наплавленного металла и улучшения сварочно-технологических свойств проволоки, состав11,85-20., 750,4-2,0 0,017-1,3содержит цирконий^ в виде фторцирконата калия7 медь^ кремний и олово - в виде лигатуры, а магний в виде алюминиево-магниевого порошка при следугачем соотношении компонентов, вес.%:Кремне-медно-оловянная лигатураАлюминиево-магни-евый порошокФторцирконат калияАлюминий в видеоболочки.Остальное2.Состав проволоки по п. 1,о т личающ и и с я тем, что лигатура медь-кремний-олово имеет следующий состав, вес.%;Кремний4-9Медь60-70Олово25-313.Состав проволоки по п. 1, отличающийся тем, что алю- S миниево-магниевый порошок имеет следую1чий состав, вес.%:Алюминий50-60Магний40-50^00 4;;»^004;^
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК. (19) (11) 3(51) В 23 К 35 28
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
3. Состав проволоки по личаищийся тем, миниево-магниевый порошок следуищий .состав, вес.Ъ:
Алвминий
Магний п. 1, о тчто алюимеет
50-60
40-50
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2841777/25-27 (22 ) 23. 11. 79 (46) 30. 11. 83. Внж, Р 44
{72) В. Я. Зусин, В. И. Черноиванов, A. Н. Кабанец, А. В. Устинов, С ° Ф. Трух, В. A. Муратов и IO. И. Кириллов (71) (дановский металлургический институт (53) 621.791.04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 351920, кл. С 22 С 21/04, 23.10.69.
2 Авторское свидетельство СССР . у 560718, кл. В 29 К 35/22 °
3. Авторское свидетельство СССР
Р 228823, кл. В 23 К 35/30, 0S. 07. 67. (54)(57) 1. СОСТАВ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ
HAIIJIABKH АЛИМИНИЕВЫ)(СПЛАВОВ,пре= имущественно порошковой, содержащий алвминий, кремний, медь, олово, магний, цирконий, о т л и ч а вщ и и с я тем, что, с цельв повышения износостойкости наплавленного металла и улучшения сварочно-технологических свойств проволоки, слстав содержит цирконий в виде Фторцирконата калия, медь, кремний и олово— в виде лигатуры, а магний в виде алвминиево-магниевого порошка при следуищем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Кремне-меднооловянная лигатура 11,85-20,75
Алвминиево-магниевый порошок 0,4-2,0
Фторцирконат калия 0,017-1,3
Алвминий в виде оболочки .Остальное
2. Состав проволоки по п. 1, о т л и ч а в шийся тем, что лигатура медь-кремний-олово имеет следулций состав, вес.Ъ:
Кремний 4-9 .Медь 60-70
Олово 25-31
841184
20
Изобретение относится к сварке, в частности к материалам, применяемым при. наплавке алюминия и его сплавов с целью получения антифрикционного износостойкого слоя.
Известен сплав на основе алюми- 5 ния, содержащий медь, кремний, олово и магний при следующем соотношении компонентов, вес.):
Медь, 4,8-5 8
Кремний 1,2-2,0
Магний О 25 0 с45
О J1OBQ 2 7-3,5
Алюминий Остальное j1)
Известна шихта для наплавки алю- l5 миния и его сплавов, содержащая, вес.Ъ:
Олово З,6-З5,8
Медь 2,8-21,4
Хлористый калий 20,6-44,9
Хлористый магний 8,1-17,8
Криолит i2,8-28,1
Окись кремния 1,3-2,8
Ни кель 0,3-0,4
Кремний 0,8-3, О
Титан О, 2-1, 0 (21.
Недостатком этих изобретений являются низкие сварочно-технологи- 30 ческие характеристики при наплавке в среде защитных газов и в других случаях при малом тепловложении в сварочную вайну, а также недостаточная износостойкость наплавленного слоя.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав на основе алюминия, содержащий кремний, цирконий, железо, цинк, олово, медь при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Кремний 4,6-5,9
Магний 0,45-0,9
Цирконий 0,2-0,3
Железо не более О, 6 45
Цинк + олово не более 0,1
Медь не более 0,2
Алюминий Остальное 31 .
Недостатком данного состава являются нижние антифрикционные свойства наплавленного металла и недостаточные сварочно-технологические характеристики процесса наплавки плавящихся электродом.
Целью изобретения является повышение антифрикционных свойств наплавленного металла, его износостойкости и улуч| ние сварочно-технологических характеристик процесса наплавки.
Цель достигается тем, что в предлагаемом составе, содержащем цирконий, кремний, медь и олово, алюминий, магний, цирконий содержится в виде фторцирконата калия, медь, 65 кремний, олово - в виде. лигатуры, а магний в виде алюминиево-магниевого порошка при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Фторцирконат калия 0,017-1,3
Кремне-медно-оловянная лигатура 11,85-20,75
Алюминиево-магниевый порошок 0,4-2,0
Алюминий в виде оболочки
Остальное
При этом находятся в вес. Ъ:
Кремний
Медь
Олово кремний, медь и олово следующем соотношении, 4-9
60-70
25-31
Алюминиево-магниевый порошок представляет собой сплав следующего состава, вес.Ъ:
Алюминий 50-60
Магний 40-60
Цирконий вводится в состав шихты в виде химического соединения
К272F6 для обеспечения наиболее полного перехода его в металл наплавки по реакции,2Г6 + 4Al = 3 2 + 6KF + 4AlFg + илй
К27гГь + 2Мя 27 г 2KF + 2мр г +
Образующиеся в результате реакции фтористые соединения снижают поверхностное натяжение расплавленного металла и совместно с дополни тельно выделяющимся теплом способствуют мелкокапельному переносу электродного металла в сварочную ванну, что значительно повышает стабильность процесса наплавки, снижает разбрызгивание жидкого металла.
Цирконий в расплавленном металле создает искусственные центры кристаллизации, что обеспечивает химическую какрооднородность кристаллизующегоая сплава за счет мелкозернистой структуры, повышает его плотность. Более равномерное распределение твердых включений по объему антифрикционного сплава приводит к равномерному распредел нию нагрузки по площади контакта, что значительно повышает износостойкость сплава при. работе трения. Эффект присутствия циркония наблюдается, начиная с 0,017 вес.Ъ фторцирконата калия в электроде. С увеличением содержания K27,2Г6 в электроде растет содержание циркония в наплавленном металле, что приводит к повышению общей твердости сплава за счет образования химического соединения циркония с алюминием ZrnAlm.
При введении в электрод более
1,3 вес.Ъ :;г g1, твердость наплавлеиного слоя превышает 125 кг/мм2, 841184
Таблица 1
Ингредиенты
2 (оптимальн
0,6
Алиминиевомагниевый поро юк
1,4
0,4 2,0
5,7
64,8
29,5
49,5
50,5 что для антифрикционных сплавов на основе алюминия не желательно.
В связи с этим содержание KZЕуF6 в электроде более 1,3 вес.Ъ не раЦионально.
Введение кремния, меди и олова в состав электрода в ниде лигатуры (сплава) позволяет снизить активность элементов и повысить стабильность перехода их в наплавленный металл. При этом соотношении их в 30 лигатуре и количество лигатуры в электроде в сочетании с алюминиевой основой позволяют получить гетерогеннуи структуру наплавленного слоя— необходимое условие антифрикционнос- 35 ти сплава.
В качестве мягкой основы служит алюминий, упрочненный добавкой кремния. Минимальная необходимая прочность алюминиевой основы достигает- 2п ся при содержании лигатуры в электроде не менее 11,85 вес.Ъ и наличия кремния в ней начиная с 4 вес.Ъ.
Увеличение. количества кремния в лигатуре более 9 вес.Ъ и содержание 25 лигатуры в электроде более 20,75 вес.Ъ приводит к выделении кремния в сплаве в виде свободных кристаллов, твердость которых превосходит твердость контртела. Это приводит к преждевременному износу пары трения и выходу ее иэ строя. Поэтому содержание кремния в лигатуре не должно превышать
9 вес.Ъ при количестве лигатуры в электроде не более 20,75 вес.Ъ.
Твердыми, включениями в мягкой основе являются химические соединения .олова с медью и меди с алюминием
С 16," n<, Сu Sn, СиЛ1д °
Характерный признак гетерогенности структуры — наличие сплошной сетки включений в основе — появляется при содержании меди и олова в лигатуре не менее 60 вес.Ъ и 25 вес.Ъ соответственно и лигатуры в электро- 45 де не менее 11,85 вес.Ъ. Увеличение содержания меди в лигатуре более
70 вес.Ъ, олова более 31 вес.Ъ и лигатуры в электроде более 20,75 вес. Ъ приводит к значительному повышении твердости и охрупчивании наплавленного слоя, что является недопустимым для антифрикционных алюминиевых сплавов. В связи с этим количество меди и олова в лигатуре и лигатуры в .электроде не должно превышать
55 укаэанные пределы.
Наличие магния в орошковом электроде обуславливает образование в наплавленном слое химических соеди- 60 нений А1,",я y, Ms; Hi, Al Положительный эффект от введения магния наблюдается при содержании алиминиево-магниевого порошка в . электроде не менее 0,4 вес.Ъ; Наличие более 2 вес.Ъ Al-M8 порошка в электроде не желательно, так как приводит к потере прочности наплавки при высоких температурах. Введение магния в состав электрода в виде порошка сплава его с алюминием обусловлено высокой активностью магния к кислороду. В сплаве с алюминием активность магния снижается, что позволяет ° значительно повысить переход его из электрода в наплавленный слой. Применение алиминиево-магниевого порошка, равно как кремне-меднооловянной лигатуры и фторцирконата калия, позволяет обеспечить промышленнуи надежность состава предлагаемого порошкового электрода. С целью оценки антифрикционных свойств наллавленного металла были изготовлены электроды следующих составов (см. табл. 1). Составы порошковых электродов Содержание в электроде, вес.Ъ Фторцирконат калия 0,017 1,3 Кремне-меднооловянная лигатура 11,85 20,75 15,7 Алюминиевая оболочка ОСталь- Осталь- Остальное ное ное П р и м е ч а н и е: Кремне-меднооловянная лигатура имела следующий состав. вес.Ъ: Кремний Медь Олово Соотношение магния и алюминия в алиминиево-магниевом порошке, вес.Ъ: Магний Алюминий Наплавка осуществлялась на алюминиевую пластину плавящимся электродом на режиме: 841184 Ид 18-20 В, 1 св = 200-210 A ток постоянный, полярность обратная в среде аргона. В качестве плавящегося электрода использовались испытуемые порошковые электроды. Сварочно-технологические характеристики процесса наплавки, химический состав и свойства наплавленного металла приведены в табл. 2- 4. Т а блица 2 Сварочно-технологические характеристики процесса наплавки Стабильность 1 Трещины Плотность дугового 1 на поверх наплавки процесса ности наплавки Состав Формирование наплавленноI го. металла 1 Удовлетвори- Стабилен Нет Удовлетворительное тельное Одиночные Хорошая Нет То же 2 То,же 3 Хорошее То же Таблица 3 Химический состав наплавленного металла Содержание 1 меди вес.Ъ Содержание кремния, вес.Ъ Содержание олова вес.Ъ Состав 0,61 0,1 0,10 6,22 Остальное То же 0,46 1,18 0,48 4,13 10i 12 Ь,34 0,21 0,89 3 48 8,11 Таб лица 4 Свойства наплавленного металла Состав: Предел прочности при 1 затвердевании,кг/ми ,Твердость ; КоэфФици- Износ со 1,,по Ириней,;ент трения смазкой, 1 кг/мм i без смазки мг/см км L L, Относнтель ное удлине ние, Ъ О., 15 О, 134 6,8 122 0,115 0,093 0,13 5,2 Я,О 0i10 50 Предлагаемый электрод может быть использован для получения наплавкой износостойкого антифрикционного слоя как в процессе ремонта, так и при изготовлении новых узлов тре55 ния. Как видно из табл. 2-4 наилучшим комплексом свойств, как в процессе наплавки, так и по служебным характеристикам наплавленного металла, обладает электрод состава Р 3, при. нятый за оптимальный. Составитель T. Арест Редактс р С. Титова Техред A.Áàáêíåö. Корректор N. Шароши Заказ,10747/4 Тираж 1106 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 19,2 1Я,О 23,1 Содержание магния, вес.Ъ Г, Содержа- Содер ха., ние 1ние цирконня,.алюминия, вес.Ъ вес.Ъ