Технологии наплавки клапанов твердыми сплавами

фото наплавка твердым сплавом

Клапана широко применяются в машиностроении и изнашиваются по контактным поверхностям. Наплавка твердыми сплавами клапанов позволяет эффективно продлить срок службы клапана за счет восстановления рабочей поверхности и ее упрочнения.

Выбор способа наплавки клапана должен осуществляться исходя из условий эксплуатации и конструкции клапана с учетом технологических особенностей наплавки требуемого твердого сплава.

Опыт разработки и применения технологии наплавки клапанов твердыми сплавами, накопленный специалистами группы WTC, позволяет охарактеризовать выпускаемые промышленностью материалы и соответствующие способы наплавки контактных поверхностей клапанов.

Основные закономерности работы клапана, уровень эксплуатационных температур и механизм изнашивания зоны контакта клапана с его седлом позволяют выбирать материалы для наплавки, которые можно условно разделить на три группы:

  1. – твердые сплавы на основе железа (при температуре работы клапана до 450C);
  2. – твердые сплавы на основе никеля и кобальта (при температуре работы клапана до 600C);
  3. – композиционный твердый сплав на основе карбидов вольфрама (при температуре работы клапана до 900C).

Главным отличием указанных твердых сплавов для наплавки контактных поверхностей клапанов является размеры и концентрация карбидов, обладающих высокой твердостью и износостойкостью при температурах эксплуатации клапанов.

Сплавы на основе железа

К сплавам этой группы относятся:

  • хромовольфрамовые теплостойкие стали,
  • высокохромистые специальные чугуны,
  • легированные В, Ni, V, W, Mo, Nb.

Наплавочные материалы для наплавки указанными сплавами клапанов выпускаются в виде покрытых электродов, прутков, порошковых проволок и лент, которые позволяют получать во втором наплавленном слое требуемый твердый сплав, склонный к образованию трещин, сколов и отслоений.

Допустимость указанных дефектов зависят от условий эксплуатации клапанов. Склонность к образованию трещин у таких твердых сплавов обусловлена содержанием и концентрацией входящих в него легирующих элементов и усиливается с повышением концентрации углерода в основном металле клапана.

В зависимости от химического состава клапана назначается технология наплавки для получения требуемых свойств и твердости поверхности.

При эксплуатации клапанов доменных печей в условиях интенсивного газоабразивного износа эффективно применяется дополнительное легирование твердых сплавов железа бором. При этом повышенное содержание бора сильно понижает пластические свойства наплавленного металла и ужесточает требования к технологии наплавки.

В наплавленном слое клапана увеличивается количество трещин, их раскрытие, что снижает эксплуатационную стойкость клапанного механизма (фото). Поэтому технология наплавки указанными сплавами должна предусматривать необходимые требования к технике наплавки и тепловому режиму.

наплавленном слое клапана
Фото наплавленной контактной поверхности клапана твердым сплавом легированным бором

Сплавы на основе никеля

При работе клапана в газоабразивной среде указанные твердые сплавы обладают более высокой износостойкостью чем высокохромистые наплавочные чугуны.

Это обусловлено тем, что карбиды, введенные в электродный материал, разрушаются при плавлении и переносе электродного металла и растворяются в сварочной ванне, тем самым повышая количество карбидных выделений в жаропрочной матрице и соответственно стойкость к воздействию изнашивающего поверхность клапана потока.

Несмотря на более высокую износостойкость и технологичность такие сплавы при наплавке дуговым способом склонны к выделению свободного углерода в наплавленном слое, что требует строгого соблюдения технологии электродуговой наплавки (фото). Плазменно-порошковые способы наплавки указанных сплавов позволяют повысить их качество и стойкость, ограничивая при этом допустимую высоту наплавки клапана.

Фото поверхности наплавленной никелькарбидохромовым сплавом с строчечными выделениями графита

Фото поверхности наплавленной никелькарбидохромовым сплавом с строчечными выделениями графита

Фото сечение наплавленной никелькарбидохромовым сплавом поверхности после газоабразивного износа колошниковой пылью

Фото сечение наплавленной никелькарбидохромовым сплавом поверхности после газоабразивного износа колошниковой пылью

Композиционные сплавы на основе карбидов вольфрама

Указанные сплавы являются наиболее износостойкими по сравнению с указанными выше, из-за избирательного износа поверхности клапана — «теневого эффекта», проявляющегося при увеличении размеров зерен карбидов, сцементированных в менее износостойкой матрице.

Наиболее стойкими являются клапана, наплавленные композиционным сплавом с карбидом вольфрама методом пропитки жидким матричным сплавом (способ печной наплавки), который позволяет не расплавлять карбиды и сохранить их свойства (фото).

Несмотря на высокие эксплуатационные характеристики клапанов, их наплавка композитом сдерживается высокой стоимостью карбида вольфрама и сложностями ремонта спеченного слоя.

Фото контактной поверхности клапана, наплавленного композиционным сплавом «релит-марганцевый мельхиор»

Анализ условий наплавки износостойких сплавов и технологий наплавки контактных поверхностей клапанов свидетельствует о том, что важным фактором при выборе сплавов и способа наплавки является их технологичность. Необходимость применения специальных технических приёмов направленных на обеспечение требуемых параметров наплавленной поверхности (подогрев, траектория движения электрода, необходимость термической обработки), специального оборудования и оснастки, специальных материалов и технологии обработки.

Заказать технологическую инструкцию по наплавке твердым сплавом у группы WTC

khabrat_SH/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Welding Technologi Consalting
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Получить консультацию