Версия для мобильных
рус укр eng
Версия для печати

Наплавка элементов силовой гидравлики механизированных крепей

Л. Н. Орлов, А. А. Голякевич, ООО «ТМ.ВЕЛТЕК» (Киев), Д. П. Новикова, Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины

Опубликовано в журнале "Сварщик" №5, 2008

В настоящее время актуальна задача капитального ремонта горно-шахтного оборудования, в частности ремонта и замены штоков и плунжеров стоечно-домкратной группы. На рабочих поверхностях штоков и плунжеров формируются отложения продуктов обменных реакций с шахтными водами и образуются вмятины от ударов угля и породы, что приводит к повреждению уплотнительных элементов и выходе из строя гидроаппаратуры.
     Известны технологии восстановления и изготовления штоков и плунжеров с применением хромирования и наплавки сплошной проволокой Св-08Х20Н10Г7Т под флюсом. В условиях действующих в Украине заводов, специализирующихся на ремонте шахтного оборудования, применение хромирования нереально ввиду отсутствия такого производства и нецелесообразно из-за его высокой экологической вредности, а также склонности хромового покрытия к образованию местных повреждений из-за его недостаточной толщины. Применение наплавки проволокой Св-08Х20Н10Г7Т нецелесообразно вследствие низкой твердости наплавленного слоя, недостаточной стойкости к образованию забоин от ударов породы и угля даже после дополнительной обкатки наплавленного слоя, а также из-за высокой стоимости проволоки.
     ООО «ТМ.Велтек» предложило восстанавливать штоки и плунжеры с применением дуговой наплавки порошковой проволокой под флюсом. Работу выполняют в комплексе: порошковая проволока-наплавка- оборудование-оператор наплавочной установки. Штоки и плунжеры изготавливают из улучшенной стали 30ХГСА, которую классифицируют как ограниченно свариваемую, склонную к закалке и формированию в зоне термического влияния малопластичных структур, к возможному образованию холодных трещин при неблагоприятном термическом цикле при наплавке. Оптимизированы режимы наплавки, которые обеспечивают уменьшение проплавления основного металла и металла ЗТВ, незначительное увеличение размера зерна на участке перегрева с 9-го до 7-го балла. Оптимизация тепловложения в сочетании с сопутствующим охлаждением наплавляемой детали позволяют поддерживать заданный термический цикл наплавки и ограничивать влияние автонагрева. В данных условиях был получен наплавленный слой с твердостью в пределах 40-45 HRCэ. Отработаны режимы сопутствующего охлаждения детали как водой, так и воздухом. Наплавку выполняли по винтовой линии со скоростью 50-75 м/ч при величине перекрытия валиков 0,4-0,5. В процессе наплавки контролировали температуру детали.
      Для реализации данной технологии ООО «ТМ.ВЕЛТЕК» разработана порошковая проволока ВЕЛТЕК-Н425 (ТУУ 28.7-31749248-011:2007). Легирование наплавленного металла хромом, никелем и молибденом при заданном термическом цикле наплавки обеспечивает получение хромистого металла с мартенситно-ферритной структурой и твердостью 40-45 HRCэ (рис. 1). По результатам испытаний на коррозионную стойкость образцов наплавленного металла в условиях воздушно-капельного воздействия шахтных вод оптимизировано содержание хрома в наплавленном металле. Повышению коррозионной стойкости способствует диспергирование первичной структуры и снижение содержания вредных примесей в пределах S≤0,015%, P≤0,015%. При макро- и микроструктурном исследовании образцов, вырезанных из наплавленных деталей, внутренних и внешних дефектов типа пор, трещин и несплавлений не обнаружено.
      Объекты наплавки представляют собой цилиндрические детали диаметром 60-300 мм и длиной до 1300 мм. Несмотря на большой опыт применения автоматической наплавки тел вращения был проведен комплекс работ по оптимизации параметров наплавки (сила тока и напряжение дуги, скорость наплавки, величина перекрытия, глубина проплавления), а также элементов техники наплавки (диаметр проволоки и ее ориентация) и условий подвода и отвода теплоты, при которых обеспечивается устойчивое формирование наплавляемого металла (рис. 2). Особенно это актуально для деталей трубчатой конструкции диаметром 60-100 мм. Достигнута стабильная наплавка кольцевыми валиками по винтовой линии обработки 1,0 мм.
     Проплавление основного металла стабильно в пределах 1,0-1,5 мм по длине изделия в зависимости от диаметра детали и режима наплавки. Отсутствует поводка и коробление наплавляемой детали. Композиция порошковой проволоки ВЕЛТЕК-Н425 обеспечивает стабильное формирование наплавленного металла и самопроизвольное отделение шлаковой корки в течение всего времени наплавки (рис.3).
      Разработаны технологии однослойной и двухслойной наплавки. Опыт реализации этих вариантов показал перспективность двухслойной наплавки за счет снижения проплавления основного металла и автонагрева. Отработана наплавка внутренних поверхностей проволокой ВЕЛТЕК-Н425М под флюсом АН26П. Для реализации данной технологии наплавки потребовалась модернизация наплавочного оборудования. Специализированная установка для наплавки разработана и изготовлена специалистами ремонтного завода. Электроприводы вращения изделия, перемещения наплавочной головки и подачи проволоки обеспечивают плавную регулировку и поддержание заданных параметров. Установка укомплектована механизмом подачи проволоки ПДГО 602, источником питания ВДУ1000, устройством подачи и удержания флюса, как для внешней так и для внутренней наплавки. Применение ВДУ1000 обусловлено высоким коэффициентом использования оборудования при трехсменной работе. Участок наплавки укомплектован восемью установками. Одним из важных факторов, обеспечивающих высокое качество наплавки и стабильность работы участка, являлась подготовка операторов наплавочных установок. В настоящее время квалифицированный оператор обслуживает одновременно 2-3 установки в течение смены.
     Контроль качества наплавленных деталей показал соответствие характеристик наплавленного металла требованиям к износу и коррозионной стойкости, а также отсутствие в наплавленном металле дефектов. В настоящее время наплавлено более 50 000 деталей. Анализ эксплуатации крепей в условиях забоя подтвердил высокую стойкость штоков и плунжеров.


ООО «ТМ. ВЕЛТЕК»

факс: +38(044) 200-84-85; тел: +38(044) 200-82-09;
E-mail: office@veldtec.ua

.