Электрошлаковая наплавка меди

Abstract

Настоящая работа посвящена исследованию особенностей электрошлаковой наплавки медных заготовок (деталей) медью с целью их ремонта или восстановления. С учетом физико-химических свойств меди выбрана схема наплавки с горизонтальным расположением наплавляемой поверхности, осуществлением электрошлакового процесса нерасходуемыми графитированными электродами и использованием твердого (медная сечка, стружка, порошок) и жидкого (предварительно расплавленная медь) присадочного металла. Для электрошлаковой наплавки меди разработан борсодержащий шлак состава, мас. %: CaF₂ — 38...40,5; CaO — 25,3...27,5; SiO₂ — 20,7...23; Na₃B₄O₇ — 10...15. Температура плавления шлака 980...1020 °С, а электропроводность при рабочих температурах 4,0...5,0 Ом⁻¹·см⁻¹. Установлено, что для электрошлаковой наплавки меди предпочтительно использование жидкого присадочного металла, когда обеспечивается полное сплавление наплавляемого слоя с металлом основы при относительно небольшой глубине проплавления последнего (около 5 мм). Экспериментально определены технологические параметры наплавки, такие как температура нагрева поверхности наплавляемой заготовки, температура перегрева присадочной жидкой меди и электрические режимы электрошлакового процесса. Качество наплавленной меди по механическим свойствам соответствует уровню отожженной меди. Содержание кислорода благодаря электрошлаковой обработке в наплавленном металле существенно ниже, чем в меди марки М1 заводского производства. Наплавленная медь имеет плотную гомогенную структуру без неметаллических включений и газовых пор.

The present work is devoted to the investigation of peculiarities of electroslag surfacing of copper billets (parts) for the aim of their repair or restoration. Taking into account the physical-chemical properties of copper the scheme of surfacing with a horizontal arrangement of surface being surfaced, realizing the electroslag process with nonconsumable graphitized electrodes and using the solid (copper chop, chips, powder) and molten (preliminary melted copper) filler metal, was selected. For the electroslag surfacing of copper the boron-containing slag, wt. %: CaF₂ — 38...40.5; CaO — 25.3...27.5; SiO₂ — 20.7...23; Na₃B₄O₇ — 10...15 was developed. Temperature of slag melting was 980...1020 °C, and electric conductivity at operating temperatures was 4.0...5.0 Ohm⁻¹·cm⁻¹. It was found that it is preferable to apply the molten filler metal for the electroslag surfacing of cooper, when the complete fusion of a layer being surfaced with a base metal is provided at relatively small depth of the latter penetration (about 5 mm). The technological parameters of surfacing, such as temperature of heating the surface of the billet being surfaced, temperature of overheating of filler molten copper and electric parameters of the electroslag process, were determined experimentally. The quality of the surfaced copper corresponds to the level of the annealed copper by mechanical properties. The oxygen content is significantly lower than in copper of grade M1 of the factory production due to electroslag treatment of the surfaced metal. The surfaced steel has a dense homogeneous structure without non-metallic inclusions and gas pores.