Главная Нагрев в промышленном поризводстве 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 гИЦ Встречное перемещение компонентов присадочного матерела при плавлении и большая удельная поверхность крупинок твердого сплава способствуют ускорению химических реакций на межфазовых поверхностях Расплавленный металл, являясь жидкостью, не смешивающейся со сплавом, частично растворяет в себе окислы железа и легирующих элементов В соответствии с законом распреде ления отношение концентрации окисла в металле к концентрации окисла в шлаке стремится к строго определенной для данной температуры постоянной величине - константе распределения Появление и увеличение размера сплошного слоя жидкого металла вызывает закономерное перераспределение индуктируемого тока в участках, прилегающих к границе раздела Доля тепловой энергии, выделяемой непосредственно в присадочном материале, значительно возрастает После полного расплавления шихты (рис 19, (Э) нагрев выключается, и жидкая ванна кристаллизуется (рис 19,е) К моменту завершения процесса плавления в зоне наплавки сохраняется определенная неравно мерность распределения температуры В зависимости от величины подводимой к индуктору мощно сти время, необходимое для полного расплавления сормайта (без учета продолжительности нагрева до температуры плавления), колеблется (для различных деталей) в пределах от 1,5-2 до 10-15 сек, что в пересчете составляет 6-9 сек на 1 мм толщины наплавленного металла Сравнительно большая длительность металлургического цик ла наплавки т в ч в условиях высоких температур и значи тельное различие в химическом составе взаимодействующих компонентов создает благоприятную почву для развития диффузионных процессов как в исходных материалах, так и на взаимных поверхностях раздела между твердым сплавом, основным металлом и шлаком Сложный комилек явлений, происходящих при индукцион ной наплавке, можно разделить на следующие этапы - нагрев основною металла до температуры плавления шихты - расплавление флюсов, - взаимодействие основного метатла, флюсов и твердого сплава между собой и с атмосферой, - нагрев и расплавление металлической части шихты, - формирование наплавленного слоя в период кристалли зации, - охлаждение в верхнем интервале температур, сопровож Даемое диффузионными процессами, - охлаждение в нижнем интервале температур, когда диффузионные процессы практически не происходят 3- 2С82 33 Основные закономерности, характеризующие направление физико-химических процессов в каждой стадии, во многом схо жи с аналогичными закономерностями при газопламенной илц электродуговой наплавке. 2. ФЛЮСЫ ДЛЯ НАПЛАВКИ Толщина окисных пленок, которые образуются на поверхно сти металлов и сплавов, зависит от температуры и продолжи тельности выдержки, состава окружающей среды, природы ма териала. После выдержки в течение нескольких дней в сухол воздухе толщина окисной пленки на малоуглеродистой стал1 составляет 15-25 А, на нержавеющей аустенитной стал! 10-20 А [52]. При нагревании толщина окисной пленки резко уве личивается, одновременно изменяются ее состав и структура,. Толщина окисной пленки на основном металле зависит так же от метода подготовки поверхности, а толщина окисной плен ки на частицах твердого сплава - от метода его измельченн? и вида последующей термической обработки. На железе и углеродистой стали при нормальной темпера туре образуется слой окисла у-РегОз толщиной в 2-4 атомньи слоя. При нагреве до температуры около 200° С образуете? окисел а - РегОз. Нагрев стали до температуре 570° С приво дит к образованию смеси окислов, часто расположенных в виде двух слоев: поверхностный слой состоит из а-РегОз, внутренний из РеО-РсгОз. При нагреве выше 570° С образуется окисел РеО (вюстит) [18]. У легированных сталей на поверхности образуются соединения, по структуре соответствующие вышеописанным окислам но имеющие другой состав. При нагреве высокохромистых чугунов, содержащих никель (например, сплав сормайт), образуются окислы (Ре, Сг)20з и (Pe-Ni)O- (Ре, Сг)20з. В окислах, образующихся на поверхности сплавов, содержа щих хром, концентрация последнего увеличивается от наруж ного слоя к внутреннему. В связи с тем, что в окислах типа МеО хром обычно не содержится, во внутренних слоях окисных иле нок окислов этого типа не наблюдается. Чтобы получить качественный наплавленный слой, окисные пленки с поверхности детали и присадочного материала уда ляют с помощью флюсов. При наплавке высоколегированны-сплавов, сильно отличающихся от основного металла, состав флюсов должен быть подобран с таким расчетом, чтобы обес лечить удаление разнородных окислов, образующихся на по верхности соединяемых металлов. Поверхностное натяжение окислов на порядок ниже, чем л чистых металлов, поэтому удаление окисных пленок с поверх- ста основного металла будет способствовать растеканиютвер-го сплава. Обычно в состав флюсов входят компоненты, обла-ющие сильными восстанавливающими свойствами, повышаю-щими поверхностное натяжение твердого металла и тем самым улучшающие смачивание его наплавляемым сплавом [68]. jK наплавочным флюсам в основном предъявляют такие же требования, что и к флюсам, применяемым для пайки [47, 48]. Эти требования следующие: 1. При взаимодействии флюса с жидким металлом не должно происходить легирование наплавочного металла элементами, ухудшающими физико-механические свойства сплава. 2. Температура плавления флюса должна быть значительно ниже температуры плавления наплавляемого металла. Жидкий флюс должен до расплавления присадочного металла очистить поверхность частиц сплава и основного металла от пленки окислов и защитить основной металл и частицы сплава от дополнительного окисления при нагреве до температуры наплавки. 3. Флюс при колебаниях температуры процесса наплавки не должен значительно изменять свой состав. Такие изменения могут быть вызваны испарением составляющих флюсов или взаимодействием между ними и наплавляемым металлом. 4. Образующийся при наплавке шлак должен иметь минимальную плотность, что способствует выводу неметаллических включений из расплавленного металла. 5. Шлак должен обладать минимальной вязкостью и высокой газопроницаемостью при температуре кристаллизации наплавляемого металла. При повышении вязкости шлака газовые пузыри, достигая границы раздела металл-шлак, оказывают давление на слой шлака и жидкий металл и при низкой газопроницаемости слоя шлака выдавливают на поверхности жидкого металла углубления (кратеры), которые ухудшают равномерность слоя наплавленного металла и портят внешний вид наплавленной поверхности. 6. Флюс в интервале рабочих температур не должен образовывать и выделять токсичных соединений. 7. Флюс и смесь флюса с гранулированными сплавами не должны разделяться на составляющие фракции при транспортировке, хранении и наплавке. Среди флюсов, используемых при высокотемпературной пайке, наиболее распространена система В2О3-Na2B407, соотношение компонентов в которой главным образом зависит от температуры процесса: чем выше температура, тем больше рекомендуется вводить борного ангидрида [52]. Борный ангидрид, пла-вщцийся при температуре 570° С, малолетуч, однако летучесть значительно возрастает при наличии воды или щелочных окислов. С окислами никеля и железа борный ангидрид образу- легкоплавкие бораты, метобораты и другие соединения типа |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |