Legirani praški za navarjanje z večžično elektrodo
Alloyed Fluxes for Surfacing with Multiple - Wire Electrode
R. Kejžar1, B. Kejžar, Fakulteta za strojništvo, Univerza v Ljubljani
Prejem rokopisa - received: 1996-10-04; sprejem za objavo - accepted for publication: 1997-04-21
Navarjanje pod legiranimi aglomeriranimi praški omogoča, da konstrukcijska nelegirana in malo legirana jekla enosiojno oplatimo z močno legiranimi nanosi. Razredčenje navara. ki ga povzroči taljenje osnovnega materiala, in odgorevanje legirnih elementov nadomestimo z dodatnim legiranjem preko varilnega praška, ki je pri omenjenih navarjanjih tudi glavni nosilec legirnih elementov za legiranje navara. Z legiranimi aglomeriranimi varilnimi praški je priporočljivo navarjati z nizko jakostjo varilnega toka, kar zagotavlja minimalno taljenje osnove in minimalno odgorevanje legirnih elementov Taka nastavitev varilnih parametrov (nizka jakost toka na žico pri razmeroma visoki varilni napetosti) je značilna za varjenje pod praškom z večžično elektrodo. Omenjeni postopek je zato v kombinaciji z močno legiranimi aglomeriranimi praški zelo primeren za enosiojno oplatenje konstrukcijskih jekel z močno legiranimi prevlekami. Struktura navarov pa je zaradi velike talilne kopeli grobo zrnata. Priporočljivo je, da navare izboljšamo še z dodatki nodulatorjev v dodajni material - legirani prašek za navarjanje.
Ključne besede: navarjanje, oplatenje z navarjanjem, legirani aglomerirani varilni praški, varjenje z večžično elektrodo, varilni parametri, % uvara, legiranje enoslojnih navarov, obrabna odpornost navarov
Submerged are surfacing with alloyed aggiomerated fluxes permits unalloyed and low-alloy structural steels to be surfaced in one layer of high-alloyed claddings. Surfacing dilution produced by fusion of the parent metal, and burn-off of alloying elements are substituted by additional alloying by means of a vvelding fiux, vvhich is, in the čase of the above-mentioned surfacing processes, the main carrier of alioying elements for surfacing alloying. With alloyed aggiomerated fluxes, it is recommendabie to surface with low current intensity vvhich ensures a minimum fusion of the parent metal and a minimum burn-off of alloying elements. Such an adjustment of vvelding parameteres (low current intensity per wire and comparatively high welding voltage) is characteristic for submerged are welding with multiple - wire electrode. The above-mentioned process is, therefore, very suitable, in combination with high-alloyed aggiomerated fluxes, for onelayer cladding of structural steels with hig-alloyed claddings. The structure of surfacings is coarsegrained due to a large molten pool. It is recommended to improve surfacings by adding nodular powder to the filler material, i.e. alloyed surfacing flux.
Key words: building - up by welding, "clading by vvelding, alloyed aggiomerated vvelding fluxes, vvelding vvith multiple-vvire electrode. vvelding parameters, % of penetration, alloying of one layer surfacings, wear resistance of surfacings
1	Uvod
Z razvojem legiranih aglomeriranih praškov je postalo navarjanje pod praškom zelo zanimivo za proizvajalce orodij, saj omogoča kvalitetno, produktivno in ekonomično enosiojno oplatenje nelegiranih in malolegi-ranih konstrukcijskih jekel z močno legiranimi nanosi. Sestava navara je odvisna od hitrosti odtaljevanja varilne žice ter taljenja legiranega varilne ga praška in osnovnega materiala. Razredčenje navara, ki ga povzroči taljenje osnove (konstrukcijskega jekla) in odgorevanje legirnih elementov, nadomestimo z dodatnim legiranjem preko legiranega aglomeriranega varilnega praška, ki je pri omenjenih navarjanjih tudi glavni nosilec legirnih elementov za legiranje navara1"3.
2	Enosiojno navarjanje konstrukcijskega jekla pod legiranimi aglomeriranimi varilnimi praški
Enosiojno navarjanje konstrukcijskih jekel4"11 je še posebej perspektivno tudi zato, ker je celoten enoslojni nanos skoraj enake sestave ter je zato tudi njegova obrabna odpornost po celotnem preseku - od temena do korena vara - ter od varka do varka zelo podobna (slika 1 in tabela 1).
1 Prtll. dr. Rajku KEJŽAR. dipl.inž.kem.
Fakukcu /a slrujnišlvu. Univerza v Ljubljani
Aškerčeva (i. 100(1 Ljubljana
Tabela 1: Kemična setava varkov enoslojenga nanosa pri navarjanju z enojno elektrodo EPP 2, 3 mm pod legiranim praškom 0-7 SM na konstrukcijsko jeklo (50% prekrivanje varkov; I = 450 A, U = 40 V, v
= 30 m/h)
Varek	prvi	drugi	tretji	četrti	deseti
% C	0,45	0,50	0,51	0,51	0,51
% Mn	0,80	0,83	0,83	0,84	0,84
% Cr	4,23	5,01	5,15	5,18	5,18
% Mo	0.34	0,40	0,41	0,42	0,42
Sestavo varkov izračunamo po enačbi (1):
% Men = (1-K) • % Mečv + 0,4 • K • % Me„_, +
+ 0,6 ■ K • % Me0M	(1)
I .egenda oznak;
% Mejv, % MeoM, % Men in % Me„-i - odstotni delež izbranega elementa v čistem varu, osnovnem materialu ter varkih "n" in n-1". K - koeficient mešanja n - varek (- prvi, - drugi ...)
Pri enoslojnem navarjanju z večžično elektrodo pa so legirani nanosi na konstrukcijskem jeklu še bolj homogeni (slika 2 in tabela 2).
Sestavo varkov izračunamo po enačbi (2):
% Men = (1-K) • MeCv + 0,2 ■ K • % Men_, +
+ 0,8 ■ K • Me0M	(2)
ca. 40 % uvara v predhodnem varku
- prekrivanje varkov
Slika 1: Presek enoslojnega nanosa pri navarjanju z enojno elektrodo
Figure 1: Appearance of one - layer cladding section by surfacing vvith one-wire eiectrode
max. 20 % uvara v predhodnem varku
prekrivanje varkov
Slika 2: Presek enoslojnega nanosa pri navarjanju s trojno elektrodo
Figure 2: Appearance of one-layer cladding section by surfacing vvith triple - vvire eiectrode a)	b)	C)
Slika 3: Preseki enoslojnih navarov pri navarjanju z enojno žico EPP 2, (j) 3 mm pod legiranim praškom 0-7 SM: a) 1 = 450 A. U = 40 V; b) 1 = 650 A, U = 35 V; c) 1 = 650 A, U = 45 V
Figure 3: Appearance of one-layer building - up sections in submarged are surfacing vvith single eiectrode EPP 2 cj> 3 mm and vvith alloyed flux
0-7 SM: a) 1 = 450 A, U = 40 V; b) I = 650 A, U = 35 V; c) 1 = 650 A, U = 45 V
Tabela 2: Kemična sestava varkov enoslojnega nanosa pri navarjanju s trojno elektrodo VAC 60. (j) 1,6 mm pod legiranim praškom 0-7 SM na konstrukcijsko jeklo (20 % prekrivanje varkov; I = 185 A/žico, U = 44 V, v = 15 m/h)
Varek	prvi	druei	tretji	četrti	deseti
% C	0,54	0,55	0,55	0,55	0,55
% Mn	1,14	1,16	1,16	1,16	1,16
% Cr	7,05	7,33	7,34	7,34	7,34
% Mo	0.62	0,65	0.65	0,65	0.65
Zelo dobra homogenost enoslojnih navarov zagotavlja maksimalno izkoriščanje dragega, močno legira-nega obrabno ali korozijsko odpornega nanosa.
Z legiranimi aglomeriranimi praški je priporočljivo navarjati z nizko jakostjo varilnega toka, kar zagotavlja minimalno odgorevanje legirnih elementov3-8 in minimalno taljenje osnove (slika 3).
Nizka jakost varilnega toka na žico pri razmeroma visoki varilni napetosti pa je značilna za varjenje pod praškom z večkratno elektrodo. Ta postopek je zato v kombinaciji z močno legiranimi aglomeriranimi praški zelo primeren za enoslojno oplatenje nelegiranih in niz-kolegiranih konstrukcijskih jekel z močno legiranimi prevlekami (slika 4 in tabela 3).
Tabela 3: Kemijski sestavi enoslojnih navarov s trojno žico VAC 60, (j) 1,6 mm pod legiranima praškoma 0-7 SM in BM-2 na kosntrukcijsko jeklo (0,17% C; 0,24% Si in 0,65% Mn)
Varilni	I/žico	U	C	Si	Mn	Cr	V	Mo	W
prašek	(A)	(V)	(%)	(%)	(%)	(%)	(%)	(%)	(%)
0-7 SM	185	44	0,54	0,65	1,14	7.05	-	0,62	-
BM-2	185	44	1,26	1,08	0,51	8,34	0,85	7,17	9,89

a) b)
Slika S: Mikrostrukturi navarov s trojno elektrodo VAC 60 pod legiranima praškoma: a) 0-7 SM in b) BM-2
Figure 5: Microstructures of the submerged are surfacings made vvith triple electrode VAC 60 and with alloved fluxes: a) 0-7 SM and b) BM-2
Struktura enoslojnih navarov z večžično elektrodo pod legiranimi praški je zaradi velike talilne kopeli grobo zrnata. Visoka vsebnost karbidotvornih elementov v navaru (Cr, W in V - navari pod praškom BM-2; tabela 3) pa lahko postane vzrok za nastanek zelo neugodne mikrostrukture iz karbidnega evtektika in ferita (slika 5) ter slabe abrazijske odpornosti navarov (tabela 4).
Tabela 4: Rezultati trdot in meritev obrabe enoslojnih navarov s trojno elektordo VAC 60. 0 1,6 mm pod legiranima aglomeriranima praškoma 0-7 SM in BM-2
Varilni	Trdota	Obraba (Brus-HlO; PN=200 N/cm,
prašek	(HRC)	v=l m/s, t=l min)
		(mg) povpr. e (%)
0-7 SM	57	142,6;259,9;138,1 179,7 31
BM-2	41	637,4;638,0;579,4 618,3 108
Slika 4: Preseki enoslojnih navarov pri navarjanju s trojno žico VAC 60, $ 1,6 mm pod legiranima praškoma: a) 0-7 SM in b) BM-2 (I = 185 A/žico in U = 44 V) Figure 4: Appearance of one - layer building - up sections in submerged are surfacing vvith triple electrode VAC 60 <f> 1,6 mm and vvith alloyed fluxes: a) 0-7 SM and b) BM-2 (I = 185 A/wire and U = 44 V)
Obraba primerjalnega vzorca (konstrukcijsko jeklo): 513,6; 632,8 ... povpr. 573,2 mg
3	Sklep
Pri izdelavi legiranih praškov za navarjanje obrabno odpornih nanosov z večkratno elektrodo moramo posebno pozornost posvetiti legiranju ogljika. Njegova vsebnost mora biti glede na količino karbidotvornih elementov v navaru dovolj visoka, da dobimo mikrostruk-turo s karbidi v martenzitni osnovi, kar zagotovi tudi dobro abrazijsko odpornost navarov. Priporočljivo pa je, da navare še dodatno izboljšamo z dodatki nodulatorjev v dodajni material, to je v legirani prašek za navarjanje z večkratno elektrodo.
4	Literatura
' R. Kejžar: Perspektive aglomeriranih varilnih praškov. Zbornik 38. posveta o metalurgiji in kovinskih gradivih. Portorož / Ljubljana 1987, 87-98
:R. Kejžar: Legirani praški za posebna navarjanja. Rudarsko metalurški zbornik, 38, 1991, 2, 275-290
'R. Kejžar: Alloying processes in submerged are surfacing vvith al-loyed agglomerated fluxes. /IW/IIS Glasgow 1993, Doc. 212-844-93 4R. Kejžar: Izdelava rezilnih robov orodij z navarjanjem. Kovine, zlitine, tehnologije, 30, 1996, 3-4, 383-386
3R. Kejžar, L. Kosec, A. Lagoja: Perspektive navarjanja v orodjarstvu. Kovine, zlitine, tehnologije, 30, 1996, 5, 463-466 6R. Kejžar: Navarjanje močno legiranih nanosov na konstrukcijska jekla. Varilna tehnika, 41, 1992, 4, 96-101
7R. Kejžar: Produktivno navarjanje orodij, Strojniški vestnik - Tribolo-gija, 36, 1990, 10-12, 217-220
*R. Kejžar: Platiranje konstrukcijskih jekel z navarjanjem. Kovine, zlitine, tehnologije, 28, 1994, 1-2, 95-100
'R. Kejžar: Razširjene perspektive navarjanja močno legiranih nanosov. Kovine, zlitine, tehnologije, 29, 1995, 1-2, 113-116 10 R. Kejžar: One-layer submerged are surfacing of high-alloyed clad-dings vvith single and multiple electrodes and vvith alloyed agglomerated povvders. Proeeedings of the international conference on the joining ofmaterials, JOM-6, Helsing0r, 1993, 455-463 R. Kejžar: Submerged are surfacing vvith mulitple-vvire electrode and alloyed agglomerated fluxes. Proeeedings of the international conference on the joining ofmaterials, JOM-7, Helsing0r, 1995, 273-279