Введение.
Конкурентоспособность современных промышленных предприятий во многом зависит от производительности и надежности используемого промышленного оборудования. Эффективность того или иного оборудования или промышленного комплекса во многом зависит от технологических перерывов или аварийных остановок на плановый или аварийный ремонт. В наибольшей степени это связано с износом оборудования. Период работы оборудования зависит от ресурса всех деталей входящих в него. Детали, подвергающиеся интенсивному износу (абразивный, эрозионный износ, кавитация, удар, давление и др.), как правило имеют короткий период эксплуатации, что сильно снижает общий ресурс оборудования и приводит к плановым остановкам.
Различными предприятиями промышленности и сельского хозяйства ежегодно расходуется сотни тысяч тонн металла на изготовление запасных частей и замену ими быстроизнашивающихся деталей: различного рода штампов, рабочих органов дробильных механизмов, деталей землеройных машин, валков прокатных станов, почвообрабатывающих машин и других деталей. При этом затрачивается большое количество труда, увеличиваются простои агрегатов для замены изношенных деталей, снижается производительность машин и аппаратов. Поэтому повышение износостойкости и срока службы машин весьма важная задача науки и производства особенно в современных условиях, когда предприятия для сохранения высокой конкурентоспособности вынуждены использовать высокопроизводительное оборудование но при этом как правило очень дорогое при покупке нового или замене быстоизнашивающихся частей. Повышение износостойкости и срока службы машин может быть достигнуто одним из следующих методов: рациональным конструированием, соответствующим выбором материала, термической или химико-термической обработкой, и износостойкой наплавкой.
В данной статье мы представим современные износостойкие наплавочные материалы, которые разработала и производит старейшая в мире компания Castolin-Eutectic.
Наплавка является мощным средством экономии затрат на содержание и повышения долговечности быстроизнашиваемых деталей и узлов оборудования, машин и механизмов.
Наиболее универсальным, экономичным и широко применяемым в промышленности для восстановления деталей машин и механизмов, придания им специальных качеств, способствующих росту износостойкости, является наплавка. Потребность в наплавочных материалах в качестве покрытий рабочих поверхностей быстроизнашиваемых деталей при их изготовлении, восстановлении и ремонте нарастает с каждым годом во всех областях промышленности.
Характеристика и классификация наплавочные материалов.
Наплавочные материалы можно классифицировать по форме изготовления и методу наплавки, по составу легирующих элементов.
По форме изготовления и методу наплавки наплавочные материалы выпускаются следубщих видов:
- ручная наплавка электродами;
- полуавтоматическая или автоматическая наплавка с применением сплошной проволоки, порошковой проволоки, самозащитной порошковой проволоки;
- газопламенная наплавка и напыление порошковыми сплавами (наплавочные порошки);
- плазменная наплавка и напыление;
- наплавка с применением специальных присадочный шнуровых материалов.
Износостойкие наплавочные материалы можно классифицировать по типу износа для защиты от которого предназначены материалы:
- абразивный износ;
- эрозионный износ;
- коррозионный износ;
- фрикционнный износ (воздействия трения или скольжения в узле трения типа металл-металл);
- комбинированный износ (износ вызваный одновременно несколькими факторами износа);
Упрочнение поверхности с помощью наплавки электродами.
Наплавочные материалы для защиты от абразивного износа.
Для увеличения сопротивляемости сплавов абразивному изнашиванию в различных условиях эксплуатации, легирование является одним из наиболее эффективных путей повышения работоспособности деталей и срока их службы.
Для защиты от абразивного износа предназначены и хорошо работают сплавы с высоким содержанием карбидной фазы. Износостойкость наплавочных материалов существенным образом зависит от типа и количества карбидной фазы в сплавах. Чаще всего упрочняющая фаза в наплавочных сплавах содержит карбиды: Fе3С; Мn3С; Сr7С3; W2С; WС; VС; ТiС; В4С, Мо2С, и др., а также карбобориды, нитриды, железа и легирующих элементов.
Отечественная промышленность выпускает в основном штучные наплавочные электроды по ГОСТ10051-75. Ассортимент отечественных порошковых проволок довольно узок.
Целесообразность применения наплавочных электродов обусловленно сравнительно простым методом наплавки, наплавку можно проводить во всех пространственных положениях, наплавлять на детали со сложной геометрией. Для применения электродов не требуется специального или сложного оборудования, как правило сварочные источники для электродуговой сварки электродами есть на любом предприятии или мастерской. Применение портативных переносных сварочных аппаратов позволяет выполнять работы электродами вне оборудованных цехов.
Вместе с тем, использование электродов имеет и минусы: значительно выше стоимость изготовления, чем например сварочная проволока, большие потери при наплавке, вынужденные перерывы при работе (замена электродов).
Суммируя вышесказанное можно отметить, что электроды целесообразно применять при ремонтных работах и единичных работах, например для упрочнения новых деталей перед вводом в эксплуатацию.
Наплавочные износостойкие электроды условно можно классифицировать по типу износа для защиты от которого они предназначены, хотя многие марки электродов можно использовать при комбинированном износе, но при этом одни будут лучьше работать например в условиях абразивного износа и умеренных ударах, а другие в условиях ударов и во вторую очередь от абразивного износа. Получить универсальные наплавочные материалы довольно затруднительно. Например, при увеличении стойкости к абразивному износу уменьшается стойкость к ударам и наоборот.
Для противостояния чисто абразивному износу чаще всего используется высокохромистый чугун (сормайт), наносимый отечественными электродами Т-590.
Этот материал имеет как ряд преимуществ так и недостатков.
При наплавке электродом Т-590 получается матрица с твердостью до 59HRC с образованием карбидов хрома твердостью 1300HV и карбидов бора с твердостью порядка 2500HV.
Но на практике применение электродов Т-590 резко ограничивается тем, что при наплавке электрод имеет свойство сильно перемешиваться с основой на которую ведется наплавка. Поэтому на наплавленный депозит оказывает сильное влияние легирующие элементы металла основы. Так при наплавке в один слой твердость матрицы остается в пределах 40-45HRC. Поэтому рекомендуется вести наплавку в два слоя. С другой стороны, введенный для увеличения износостойких характеристик в его состав, легирующий элемент бор приводит к охрупчиванию наплавленного депозита и резкому снижению ударостойких характеристик. Так при наплавке в два слоя повышается вероятность выкрашивания и резко снижаются износостойкие характеристики в условиях абразивно-ударного износа. Лучшей альтернативой электродам Т-590 являются электроды Castolin 4010. Электроды 4010 имеют минимальное перемешивание с базовым материалом и уже в первом наплавленном слое позволяют получать все износостойкие характеристики и твердость.
Еще одна из сложных задач, что делать если фактор абразивного износа и ударного воздействия в равной степени влияет на деталь во время эксплуатации. По общему мнению большинства производителей и специалистов получить такой материал крайне затруднительно, но это не совсем так. Компания Castolin (Кастолин) разработала самозащитную сварочную проволоку TeroMatec 4923 с уникальными характеристиками. Наплавленный слой этой проволокой одинаково хорошо противостоит абразивному износу и сильным ударам. Типичное применение данного материала это молотки дробилок, била, ударные планки и т.д. Дело в том, что при наплавке формируется уникальная микроструктура с мельчайшими ультра-твердыми частицами карбидов титана с твердостью 2000-3200HV, равномерно распределенных в хромо-мартенситной матрице. При этом твердость матрицы составляет 58HRC. Наплавленный слой не растрескивается, практически отсутствует перемешивание с материалом основы. Кроме того, самозащитная наплавочная проволока не требует дополнительных защитных газов, что значительно облегчает работу с ней. Компания Castolin (Кастолин) выпустила новый компактный переносной полуавтомат XuperMig 2500, который отличается небольшим весом 22кг, возможностью работы со стандартными катушками и сварочным током до 250А. Так что, сфера применения для самозащитных наплавочных проволок значительно расширяется за счет возможности применения в ремонтных задачах вне оборудованных участков.
Среди недорогих наплавочных самозащитных проволок мы могли бы порекомендовать Teromatec 4601. проволока выпускается диаметром 1,2мм, 1,6мм, 2,4мм, 2,8мм, что обуславливает ее применение как для автоматической наплавки, так и для ручных полуавтоматов, а так же и в современных переносных полуавтоматах.
Наплавленный слой отличается отличной стойкостью к абразивному износу в условиях сильного давления и имеет ряд особенностей. Наплавленный слой это высокохромистый гиперэвтектический сплав чугуна с твердостью матрицы 60HRC. дополнительное легирование бором привело к тому, что в наплавленном слое образуются сложные карбиды (Сг, Fе)7С3 с микротвердостью 1200-1600, что вполне достаточно для эффективной защиты от воздействия большинства минеральных частиц.
В случае, когда деталь подвергается экстремальному износу минеральными частицами, особенно имеющими острые режущие грани, мы рекомендовали бы применить электроды EutecDur N6070 с превосходными абразивостойкими характеристиками. Сплав, полученный на основе электродов EutecDur N6070 имеет высочайшую твердость порядка 920-1110HV и высокую плотность ультротвердых сложных карбидов. Этот электрод конечно же не относится к дешевым сплавам, но во многих случаях можно потратиться на действительно действенную защиту, чем проводить многократные ремонты оборудования и осуществлять замену на новые детали.
Основная идея из всего вышесказанного заключается в том, что универсальных наплавочных материалов против износа не существует, и оптимальный выбор во многом зависит от квалификации специалиста, правильного определения условий работы упрочняемых деталей и возможности широкого выбора износостойких материалов.
Всем этим требованиям отвечает продукция компании Castolin (Кастолин).
Из опыта нашей работы износостойкая наплавка может быть очень эффективной и позволяет существенно экономить средства предприятия, при этом, правильный выбор материала и технологии его применения является одним из самых важных шагов. Эту часть работы лучше доверить специалистам компании Castolin (Кастолин).
Ниже приведены характеристики некоторых наплавочных электродов для защиты от абразивного износа, выпускаемых компанией Castolin (Кастолин):
Электроды Castolin N700
Электроды предназначены для защиты от абразивного износа в условиях сильного давления. Твердость матрицы 59-63HRC. Повышенное содержание углерода и хрома способствует образованию карбидов хрома с твердостью 1200-1600HV, при высокой дисперсности которых и равномерном распределении в матрице, увеличивается как общая твердость и прочность сплава, так и степень равномерности распределения карбидов в рабочем слое. Этот электрод чаще используется для защиты деталей землеройной техники, в цементной и кирпичной промышленности. Твердость и износосойкие характеристики электрод дает в первом же наплавленном слое.
Электроды Castolin 4010
Электрод предназначен для защиты деталей, подверженных истиранию минеральными частицами, в том числе деталей работающих в условиях сильного давления и средних ударов. Наплавленный металл имеет аустенитно-карбидную структуру с высоким содержанием сложных карбидов Сr7С3, (Сг, Fе)7С3, Me7C3 с твердостью от 1200 до 1600HV. Твердость матрицы 62-65HRC. Добавление в сплав Ti способствует измельчению зерен и дополнительно способствует увеличению сопротивляемости разрушению рабочей поверхности детали при абразивном воздействии.
Электроды Castolin 6715
Электрод предназначен для защиты деталей от сильного абразивного и эрозионного износа, подверженных истиранию минеральными частицами, в том числе деталей работающих в условиях сильного давления и средних ударов в условиях повышеных температур вплоть до 650гр.С. Наплавленный металл имеет аустенитно-карбидную структуру с высоким содержанием сложных карбидов Сr7С3, (Сг, Fе)7С3, Me7C3 с твердостью от 1200 до 1600HV. Твердость матрицы 62-65HRC. Добавление в сплав V способствует измельчению зерен и дополнительно способствует увеличению сопротивляемости разрушению рабочей поверхности детали при абразивном воздействии. Наплавленный слой за счет легирования сплава большим количеством Nb, являющегося сильным декарбонизотором, имеет очень высокий процент и плотность карбидов. Добавление более 3% W привело к образованию двойных карбидов с железом и способствовало увеличению термостойкости.
Электроды EutecDur N 6070
Электроды для защиты поверхности деталей работающих в условиях экстремального абразивного износа минеральными частицами, особенно частиц имеющих грубую форму с режущами гранями. Наплавленный металл имеет аустенитную матрицу с высокой плотностью мелкодисперсных сложных карбидов NbC, VC, Сr7С3, (Сг, Fе)7С3, Me7C3 с твердостью от 2000 до 3200HV. Твердость матрицы 920-1110HV. Такие показатели износостойкости были получены за счет введения в легирование таких элементов как ванадий, ниобий, вольфрам. Введение ванадия позволило получить при наплавке такой устойчивый карбид как VC с микротвердостью 2500-3150HV.
| Кроме того, ванадий послужил центром кристаллизации для других включений, что вызывает увеличение количества и дисперсности упрочняющей фазы. Введение ванадия в сплав привело к увеличению износостойкости и пластичности металла, повышению плотности наплавки, измельчению избыточной фазы. Дополнительно это привело к образованию в наплавленном слое также комплексных соединений типа (Сr; Fе; V)7С3; (Сr; Fе; V)23С26 с высокими показателями микротвердости. | |
|
ООО «Мессер Эвтектик Кастолин» Российское подразделение компании Castolin-Eutectic (Германия) Директор по продажам Шиловский Алексей Валентинович |
|