Вплив діаметра електродних порошкових дротів на механічні характеристики електродугових покриттів
Loading...
Files
Date
2020
Authors
Студент, М. М.
Головчук, М. Я.
Чумало, Г. В.
Гвоздецький, В. М.
Маркович, С. І.
Похмурська, Г. В.
Student, M.
Golovchuk, M.
Chumalo, H.
Hvozdetskii, V.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
В роботі проведено впливу діаметра електродних порошкових дротів на механічні характеристики
електродугових покриттів. Покриття отримували на оригінальному обладнанні, застосовуючи для
напилювання модельні порошкові дроти базових систем легування Fe–Cr–C та Fe–Cr–B діаметром 1,6 та
2,4 мм. Досліджено вплив діаметра порошкових дротів на структуру, електродугових покриттів різного
діаметра. Встановлено залежність поруватості, мікротвердості, адгезії до сталевої основи, абразивної
зносостійкості електродугових покриттів, напилених з порошкових дротів з різною кількістю шихти, від
товщини ламелей у структурі покриттів. Визначено вплив товщини ламелей у структурі покриттів,
напилених з порошкових дротів з різною кількістю шихти (залежно від їх діаметра 1,6 та 2,4 мм), на їх
абразивну зносостійкість. Встановлено, що товщина ламелей у покриттях усіх проаналізованих систем
легування зростала зі збільшенням об'єму розплавленого металу. Показано, що кількість оксидної фази у структурі покриттів зростає вдвічі зі збільшенням дистанції розпилювання порошкових дротів від 80 до
120 мм. Більше оксидної фази (на 40…100%) виявили у покриттях, сформованих із ПД діаметром 2,4 мм
з вищим коефіцієнтом заповнення його оболонки шихтою порівняно із покриттями, сформованими із
порошкових дротів діаметром 1,6 мм з нижчим заповненням. Встановлено, що поруватість, та
мікротвердість покриттів із розроблених порошкових дротів зростає із збільшенням товщини ламелей в
їх структурі та, відповідно, діаметру. Встановлено, шо із збільшенням товщини ламелей у структурі
покриттів з порошкових дротів 250Х21ВФГС та порошкових дротів 50ХН2Р5ГС їх адгезія до сталевої
основи дещо зменшилася, що зумовлено виникненням в покриттях напружень розтягу, які спричиняють
появу мікротріщин або мережі тріщин у їх структурі. Водночас адгезія покриттів із порошкових дротів
50Х6МГ2С до сталі зросла, що зв’язали з більшим вмістом вуглецю у крупних ламелях та сприятливими
умовами для формування в них високовуглецевого мартенситу, який має найменший коефіцієнт
термічного розширення та спричиняє найменші залишкові напруження розтягу у покриттях.
Встановлено, що абразивна та газоабразивна зносостійкість покриттів із ПД 250Х21ВФГС знизилася, а із
ПД50ХН2Р5ГС підвищилася внаслідок збільшення товщини ламелей у їх структурі за використання
порошкових дротів більшого діаметра. The influence of the diameter of the electrode flux-cored wires on the mechanical characteristics of the electric arc coatings is carried out in the work. Electric arc coatings were obtained on the original equipment, developed and manufactured at the Institute of Physics and Mechanics. GV Karpenko NAS of Ukraine. For spraying, model flux-cored wires of basic doping systems Fe – Cr – C and Fe – Cr – B with a diameter of 1.6 and 2.4 mm were used. The influence of the diameter of flux - cored wires on the structure, electric arc coatings from model flux - cored wires of different diameters is investigated. The dependence of porosity, microhardness, adhesion to the steel base, abrasive wear resistance of electric arc coatings sprayed from flux-cored wires with different amounts of charge on the thickness of the lamellae in the coating structure has been established. The influence of the thickness of the lamellae in the structure of coatings sprayed from flux-cored wires with different amounts of charge (depending on their diameter 1.6 and 2.4 mm) on their abrasive wear resistance was determined. It was found that the thickness of the lamellae in the coatings of all analyzed alloying systems increased with increasing volume of molten metal at the ends of flux-cored wires with the corresponding formation of droplets of larger diameter during its dispersion by air jet. shell charge and high arc current.
It is shown that the amount of oxide phase in the structure of coatings doubles with increasing spray
distance of flux-cored wires from 80 to 120 mm. More oxide phase (40… 100%) was found in coatings formed
of flux-cored wires with a diameter of 2.4 mm with a higher filling factor of its shell charge compared to
coatings formed of flux-cored wires with a diameter of 1.6 mm with lower filling. This is due to the larger
volume of the charge in the powder wires of larger diameter, the cavities between the powders in which are filled with air, which intensively oxidizes the melt droplets inside the powder wires and at their ends during spraying.
It is established that the porosity and microhardness of coatings from the developed flux-cored wires
increase with the increase of the thickness of the lamellae in their structure and, accordingly, the diameter of the flux-cored wires. The increase in micro hardness is due to less evaporation and burnout of alloying elements from the droplets forming the coating, and the increase in porosity is caused by intensive spraying of droplets when hitting the sprayed surface, which contributes to micro cavities between the lamellae of the coating.
It was found that with increasing the thickness of the lamellae in the structure of coatings of flux-cored
wires 250H21VFGS and flux-cored wires 50HN2R5GS their adhesion to the steel base decreased slightly due to the occurrence of tensile stresses in coatings, which cause micro cracks or cracks. At the same time, the adhesion of 50X6MG2C flux-cored wire coatings to steel increased due to the higher carbon content of large lamellae and favorable conditions for the formation of high-carbon martensite, which has the lowest coefficient of thermal expansion and causes the lowest residual tensile stresses.
It was found that the abrasive and gas-abrasive wear resistance of coatings from flux-cored wires
250Х21ВФГС decreased, and from flux-cored wires 50ХН2Р5ГС increased due to the increase in the thickness
of the lamellae in their structure using a larger diameter. В работе проведено исследование влияния диаметра электродных порошковых проволок на механические характеристики електродугових покрытий. Покрытия получали на оригинальном оборудовании, применяя для напиливания модельные порошковые провода базовых систем легирования Fe–Cr–C и Fe–Cr–B діаметром 1,6 и 2,4 мм. Исследовано влияние диаметра порошковых проволок разного диаметра на структуру електродугових покрытий. Установлена зависимость пористости, микротвердости, адгезии к стальной основе, абразивной износостойкости електродугових покрытий, напыленных из порошковых проводов с разным количеством шихты, от толщины ламелей в структуре покрытий. Определенно влияние толщины ламелей в структуре покрытий, напиленных из порошковых проводов с разным количеством шихты (в зависимости от их диаметра 1,6 и 2,4 мм), на их абразивную износостойкость. Установлено, что толщина ламелей в покрытиях всех проанализированных систем легирования росла с увеличением объема расплавленного металла. Показано, что количество оксидной фазы в структуре покрытий растет вдвое с увеличением дистанции распыливания порошковых проволок от 80 до 120 мм Больше оксидной фазы (на 40-100%) обнаружили в покрытиях, сформированных из порошковых проволок диаметром 2,4 мм с высшим коэффициентом заполнения его оболочки шихтой сравнительно с покрытиями, сформированными из порошковых проводов діаметром 1,6 мм с низшим заполнением. Установлено, что пористость и микротвердость покрытий из разработанных порошковых проволок растет с увеличением толщины ламелей в их структуре и, соответственно, диаметру. Установлено, что с увеличением толщины ламелей в структуре покрытий из порошковых проволок 250Х21ВФГС и порошковых проводов 50ХН2Р5ГС их адгезия к стальной основе несколько уменьшилась, что предопределено возникновением в покрытиях растягивающих напряжений, которые влекут появление микротрещин или сети трещин в их структуре. В то же время адгезия покрытий из порошковых проводов 50Х6МГ2С к стали выросла, что связали с большим содержанием углерода в крупных ламелях и благоприятными условиями для формирования в них высокоуглеродистого мартенсита, который имеет наименьший коэффициент термического расширения и влечет наименьшие остаточные напряжения в покрытиях. Установлено, что абразивная и газоабразивная износостойкость покрытий из ПД 250Х21ВФГС снизилась, а из ПД50ХН2Р5ГС повысилась в результате увеличения толщины ламелей в их структуре за использование порошковых проводов большего диаметра.
Description
Keywords
покриття, порошкові дроти, мікротвердість, абразивна зносостійкість, поруватість, напруження, coating, flux-cored wires, microhardness, abrasion resistance, porosity, stress, покрытие, порошковые проволоки, микротвердость, абразивная износостойкость, пористость, напряжения
Citation
Вплив діаметра електродних порошкових дротів на механічні характеристики електродугових покриттів / М. М. Студент, М. Я. Головчук, Г. В. Чумало [та ін.] // Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. - Кропивницький : ЦНТУ, 2020. - Вип. 3 (34). - С. 32-42.