Технология дуговой наплавки дефектов в отливках из стали 110Г13Л

Введение
Одним из важных направлений современной технологии сварки является поверхностное осаждение расплавленного металла на поверхность изделия, которая нагревается до надежной температуры смачивания путем распыления или осаждения жидкого металла. Металл сварного шва прочно связан с основным металлом и является неотъемлемой частью изделия [1].
Толщина слоя 0,5-10 мм и более. Это один из самых распространенных способов повышения износостойкости и восстановления деталей и конструкций. При нанесении на рабочую поверхность изделия получается сплав, который проявляет ряд свойств: износостойкость, кислотостойкость, жаростойкость и др.
Масса наплавленного металла не превышает небольшого процента от массы изделия. В процессе ремонта восстанавливаются первоначальные размеры и свойства поверхности деталей. Поверхностные процессы используются при ремонте и восстановлении исходных размеров и свойств продуктов, а также при производстве новых продуктов для обеспечения правильных свойств определенных поверхностей [2].
При ремонте покрытие обычно выполняется тем же металлом, что и изделие, но это не всегда рекомендуется. Особые свойства наплавленного металла достигаются за счет легирования, т.е. добавления в его состав подходящих элементов в необходимом количестве [3]. Наиболее распространенным является сплав наплавленного металла за счет введения в зону дуги металлов, сплавов и неметаллических соединений в виде различных карбидов и интерметаллов.
Лента очень полезна в качестве расходуемого электрода при дуговой сварке. При меньшем количестве слоев можно получить желаемый состав, тем самым уменьшая влияние поверхностного покрытия на относительную массу расплавленного шлака и обеспечивая более гладкую осаждаемую поверхность. В качестве поверхностных полос обычно используются холоднокатаные полосы толщиной 0,4,10 мм и шириной 20,100 мм, а также полосы, полученные прокаткой жидкого металла (например, чугуна), отлитого в охлаждаемые валки и холодного прессования. Валки получают из порошков и дополнительно спеченных металлокерамических материалов [4].
В статье описана технология дуговой обработки поверхности дефектов отливок из стали 110Г13Л.
Глава 1
1.1. Характеристика процесса литья изделий из стали 110Г13Л

Эта сталь была впервые получена в 1882 году английским металлургом Робертом Хэдфилдом и является первой легированной сталью, производимой серийно. Сталь 110Г13Л обладает уникальными характеристиками, благодаря которым не утратила актуальности и по сей день.
Марка стали 110Г13Л хорошо известна специалистам тяжелой промышленности. Марганцовистая сталь 110Г13Л применяется для изготовления отливок, работающих в условиях высоких статических и динамических нагрузок. Детали, подверженные износу в условиях трения, сильных ударов и высокой деформации, что требует большей износостойкости [5].
Основными видами отливок из марганцевой стали 110Г13Л являются: плиты футеровки, броня, секторы решетки, биты, молоты, битодержатели, решетки, зубья ковша, гусеницы гусеницы, плиты дробильные и др. [6].
Основной особенностью, объясняющей популярность использования марганцевой стали 110Г13Л, является ее самоармирование. Самозатвердение происходит под действием ударов и динамических нагрузок. Сталь 110Г13Л после литья и закалки имеет твердость в пределах 190-220НВ. При работе в условиях механических нагрузок: постоянных ударов и трения твердость стали увеличивается до 600HB. Эта функция идеально подходит для майнинга. Недостатком также является высокая твердость стали 110Г13Л. Эта сталь не поддается механической обработке, потому что ее твердость выше, чем у металлообрабатывающих инструментов (за редким исключением). Поэтому отливки из стали 110Г13Л практически всегда используются без механической обработки.
Расшифровка. Цифра 110 в обозначении стали 110Г13Л указывает на среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента, то есть среднее содержание углерода в стали составляет 1,1%. Буква Г означает, что сталь легирована марганцем, а цифра 13 после буквы указывает на среднее содержание марганца в целых единицах, то есть среднее содержание марганца в стали составляет 13%. Буква Л в конце типа стали означает, что сталь литейная [7].
В связи с повышением требований заказчиков к износостойкости и ударной вязкости стальных отливок 110Г13Л необходимо совершенствовать технологию производства изделий с минимальными затратами. Для получения конкурентоспособных отливок необходимо постоянно искать баланс между качеством и стоимостью. Технология формовки и последующая термообработка являются одними из основных факторов, позволяющих получать изделия высокого качества из стали 110Г13Л.
Хотя уровень прочности и пластических свойств, а также износостойкость высокомарганцевой стали во многом определяют ее химический состав, ГОСТы и технические условия различных поставщиков допускают колебания в очень широком диапазоне металлических элементов: C, Mn, Si, S, P, что, конечно, не оправдано.
Для повышения износостойкости отливок из стали 110Г13Л допускается микролегирование с титаном (до 0,05%), ванадием (до 0,30%), молибденом (до 0,220%). При микролегировании ванадием повышение прочностных свойств, как правило, не сопровождается снижением хладостойкости. В этом случае износостойкость стали увеличивается до 30%. Установлено, что добавка 2% ванадия к стали 110Г13Л приводит к пятикратному увеличению ее износостойкости при сохранении пластичности [8].
Особо хотелось бы обратить внимание на содержание хрома в стали. Легирование хромом (до 1,5%) повышает прочностные свойства и износостойкость стали. При этом пластичность и ударопрочность несколько снижаются, но остаются на уровне, превышающем характеристики обычной высокомарганцевой стали, и обеспечивают нормальное функционирование изделий с повышением стойкости к износу в среднем на 15-20%.
То есть при легировании стали 110Г13Л хромом до 1,0% (в соответствии с требованиями ГОСТ) требуемые показатели по износостойкости могут быть значительно увеличены.
Основная проблема при получении качественных отливок - это выбор технологии литья и химического состава отливок в различных условиях эксплуатации [9].
Качественная термообработка также является одним из ключевых факторов успеха при производстве отливок из стали 110Г13Л. Термообработка регламентируется ГОСТ 977-88 - аустенизация при температуре 1050–1100 ° С с охлаждением в воде. Следует отметить, что столбчатая и дендридная структуры (литая структура) полностью не устранены и отрицательно влияют на ударную вязкость стали, ее устойчивость к абразивному износу и динамическим нагрузкам.