ВЛИЯНИЕ МЕДИ НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ НАПЛАВЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ

Из многих способов наплавки, применяемых в настоящее время для восстановления изношенных деталей машин, широкое распространение получила наплавка под слоем флюса . Достоинством этого способа является возможность легирования наплавленного металла путем введения соответствующих элементов в состав флюса.

В этом направлении проводится много исследований. В качестве легирующих присадок применяются Ni, Со, Mn, Cr, Si, Си, Ti, W, а также редкоземельные элементы . При этом необходимо установить, какой элемент и в каком количестве нужно ввести для того, чтобы повысить работоспособность в восстанавливаемых деталях. > I

Задача исследований заключалась в легировании через флюс наплавленного металла при восстановлении коленчатых валов ГАЗ-51, ЗИЛ-120 и ЗИЛ-130.

Наплавка производилась под флюсами, рекомендуемыми НИИАТом и Оренбургским сельскохозяйственным институтом . В качестве легирующих элементов применялись медь, графит и феррохром.

Медь как легирующий элемент выбрана по следующим причинам: во-первых, она входит в твердый раствор железа, наиболее эффективно повышает твердость по сравнению с остальными легирующими элементами (рис. 1); во-вторых, сталь е присадкам и меди имеет значительную прокаливаемость, что позволяет упрочнять наплавленный слой на большую глубину, причем упрочнение не приводит к образованию значительных внутренних напряжений . Кроме того, введение меди улучшает общее качество наплавки, т. е. не дает пор и трещин, благодаря значительной диффузионной способности атомов меди происходит хорошее сплаз-ливание металлов .

Проведенные эксперименты показали, что образцы, наплавленные под флюсом, рекомендованным Оренбургским сельскохозяйственным институтом, имели твердость около 60 единиц HRC, а износостойкость была в 2,4 раза выше износостойкости образцов, наплавленных под флюсом НИИАТа. Износостойкость была проверена в лабораторных условиях на образцах и в эксплуата-

ционных условиях на коленчатых валах автомобильных двигателей.

Другим важным показателем качества восстановления является усталостная прочность. Испытания наплавленных образцов на усталостную прочность проводились на резонансной машине УКВ конструкции ЦНИИТМАШ, создающей напряжения изгиба по симметричному циклу. Для всех испытанных образцов база была принята равной 5*106 циклов. Образцы для испытания изготавливались из стали 45 одной плавки. Диаметр до плавки составлял 48,0 мм, после наплавки и обработки шлифованием — 51,5 мм. Длина шейки образцов — 32 мм, радиус галтели — 2,5 мм. Чистота поверхности шеек соответствовала 8 классу.

Образцы, изготовленные из стали 45 и закаленные т.в.ч., служили эталоном. По каждому варианту испытывалось не менее 6 образцов. Предел выносливости образцов, изготовленных из стали 45 и закаленных т.в.ч., соответствовал 21 кг/мм2. Предел выносливости образцов, наплавленных с добавкой меди,— 18,7 кг/мм2, а наплавленных по технологии НИИ AT—45,1 кг/мм2 (рис. 2).

Результаты испытания на усталостную прочность показали, что предел выносливости наплавленных образцов с введением меди выше предела выносливости образцов, наплавленных по технологии НИИАТа, но ниже предела выносливости образцов из стали 45, закаленных т. в. ч.

Выводы

1. Медь как легирующий элемент, введенная в наплавленный металл, повышает твердость до 12 единиц HRC, износостойкость—в 2,4 раза и усталостную прочность—на 24—25% по сравнению с образцами, наплавленными по технологии НИИАТа.

2. Полученные результаты исследований усталостной прочности и износостойкости дают основание рекомендовать применение легирующего флюса с добавкой меди для наплавки изношенных деталей.