Kvaliteta abrazijsko odpornih navarov Quality of Abrasion - Resistant Surfacings
Kejžar R.1, V. Živkovič, ZRMK Ljubljana
Z navarjanjem lahko delovne površine in robove oplemenitimo - zaščitimo z obrabno odpornimi prevlekami. Manj produktivna navarjanja (navarjanje po TIG - postopku) so primerna za obnavljanje orodij. Za oplemenitenje daljših robov in ploskev pa so primernejši polavtomatski (MIG/MAG) in avtomatski (EPP) postopki navarjanja. Posebno zanimiva so enoslojna navarjanja močno leg i ran i h prevlek z visokoproduktivnimi elektrodami in pod legi ran i mi aglomeriranimi praški. Razredčen je navara, ki je posledica taljenja osnovnega materiala, nadomestimo z dodatnim legiranjem navara preko elektrodne obloge oz. leg i ranega aglomeriranega praška. Predpogoj za kvalitetno oplemenitenje obrabno obremenjenih površin in robov je poznavanje triboloških mehanizmov obrabe. V gradbeništvu je najpogostejša abrazijska obraba, ki jo povzroča drsenje trdih predmetov in abrazijskih peskov po delovnih površinah in robovih (obraba zob bagrov in plugov, lopatic in strgal v mešalcih, polžev v stiskalnicah in slično). Rezultati raziskav triboloških mehanizmov obrabe morajo postati osnova za razvoj in izbiro dodajnih materialov in tehnologij navarjanja.
Ključne besede: oplemenitenje z navarjanjem, navarjanje obrabno odpornih prevlek, ročno obločno navarjanje z debelo oplaščenimi elektrodami (Abradur), navarjanje pod legiranimi aglomeriranimi praški, abrazijska obraba, tribološke preiskave (Amsier), relativna obraba
VVorking surfaces and edges can be finished, i.e. protected by wear-resistant claddings produced by surfacmg. Less efficient surfacing processes are suitable for repairs of tools (TIG surfacing). In order to finish longer edges and surfaces, hovvever, semi-automatic (MIG/MAG) and automatic (submerged are) surfacing processes are more suitable. One-layer surfacing processes for high-ailoyed claddings vvith high-efficiency electrodes and under alloyed agglomerated fluxes are of special interest. Dilution of the surfacing, vvhich is due to fusion of the parent metal, is compensated for by additional alloying of the surfacing by means of the electrode coating and alloyed agglomerated flux respectively. A prerequisite for quality finish ing of the surfaces and edges subject to vvear is knovvledge of tribologic mechanisms of vvear. In construction engineering, abrasive vvear is most frequent. It is caused by sliding of hard objeets and abrasive sands along the vvorking surfaces and edges (e.g. vvear of teeth of excavators and blades, of spades and serapers in mixing drums, of screvvs in presses etc.). Results of investigations of tribologic mechanisms of vvear should become a basis of development and for choice of filler materials and surfacing technologies.
Key vvords: finishing by surfacing, surfacing of vvear-resistant claddings, manual are surfacing vvith thick-coated electrodes (Abradur), submerged are surfacing vvith alloyed agglomerated fluxes, abrasive vvear, tribologic investigations (Amsier). relative vvear
1.0 Uvod
7. navarjanjem delovne površine in robove zaščitimo / obrabno odpornimi prevlekami. Najboljše rezultate pri obnovitvi in zaščiti obrabno odpornih površin in robov smo dosegli z enoslojnim navarjanjem, ki ga omogočajo debelo oplaščene močno legirane elektrode in legirani aglomerirani praški'1 ". Uporaba teh dodajnih materialov zagotovi, da že z enoslojnim
ili. masi Rajku KL-JŽVR. dipl. in/. Zavod /a ra/iskavo materiala in konstrukcij Dimičeva 12. (itlltKI Ljubljana
navarjanjem nanesemo na nelegirana in malolegirana ter cenena orodna jekla močno legirane prevleke. Razredčenje navara. ki ga povzroči taljenje osnovnega materiala ter odgorevanje legirnih elementov moramo nadomestiti z legiranjem navara preko elektrodne obloge oz. legiranega aglomeriranega praška''
Postopki navarjanja omogočajo, da izdelamo iz posebnih obrabno odpornih zlitin le tiste obremenjene ploskve in robove, ki se med obratovanjem obrabljajo. Ker je delež navara v primerjavi s celotno napravo, strojnim elementom ali orodjem, v ečinoma majhen (pogosto pod 10 '-i), je ekonomično, da navarimo najkvalitetnejše obrabno odporne zlitine
2.(1 Abrazijsko odporni navari
2.1 Navarjanje - debelo opluščenimi elektrodami "ABRADUR"
Debelo oplaščene elektrode "Abradur" so zanimive samo za navarjanje. V SŽ-ŽJ. FI PROM - Elektrode, Jesenice so jih razvili za navarjanje delov, ki so izpostavljeni močni abrazijski obrabi. Primerne so za navarjanje lopat buldožerjev in plugov, vodil transportnih trakov, potisnih polžev stiskalnic, obremenjenih delov drobilcev in mešalcev ter vsipnih sistemov plavžev in peči za sitranje ikl.'s
Kovine in kovinske zlitine, ki so v elektrodni oblogi, pomembno vplivajo na izkoristek varjenja" M in ostale varilno tehnične karakteristike navarjanja (tabela D.
Tabela 1: Parametri navarjanja in nekatere varilno tehnične karakteristike
Elektroda	1	U	'1 v.	c,	C,- P, v,_
	(A)	(U)	(%) (g/s) (g/Ah) (Wh/g)(g;|/g,) (ni/h)		
Abradur 54: 0 3.25mm	130	30	III 0.33	9.1	3.3 0.57 7.3
Abradur 58: 0 4.OOmm	160	25	185 0.54	12.2	2.0 0.26 5.7
Abradur 64: 0 3.25mm	130	25	190 0,26	7.1	3.5 0.16 7.4
Abradur 66: 0 3.25mm	130	28	219 0.32	8.8	3.2 0.26 52
Legenda oznak :
tj - izkoristek varjenja v CU
v, - produktivnost navarjanja v g/s
C", - talilna konstanta v g/Ah
C, - poraba energije v Wh/g
P;i - pokrivanje navara z žlindro v g^/gv.lra
v - hitrost varjenja v m/h
2.2 Kvaliteta enoslojnih navorov z elektrodami "ABRADUR"
Sestava čistega vara je pri navarjanju z debelo oplaščenimi močno legiranimi elektrodami odvisna samo od sestave elektrodne žice in kovin, ki pridejo v navar iz elektrodne obloge (upoštevati pa moramo tudi procese dezoksidacije - odgor in prigordezoksidantov in legirnih elementov). Na sestavo enosloj-nega navara odločujoče vpliva tudi taljenje osnovnega materiala (c/c uvara), ki je močno odvisno od intenzivnosti obloka in temperature predgrevanja osnove "Tp". Iz tabele 2 je razvidno, da že z enoslojnim navarjanjem z debelo oplaščenima elektrodama "Abradur 64 in 66" dobimo močno legirana navara1" "".
Tabela 2: Vpliv izkoristka varjenja "r)" in temperature predgrevanja "Tp" na taljenje osnovnega materiala (konstrukcijsko jeklo: 0.17 r/c C, 0.24 <7r Si in 0,65 ' i Mn) in sestavo enoslojnih navarov
Elektroda		11	T,	uvar	C	Cr	Nh	Mo	W V
		(%)	(°C)	CA) (%)		(%)	(%)	(%)	(%) (%)
Abradur 54; t	3 3.25mm	111	20	35	0,36	6.2			
		111	500	45	0,32	5.2			
Abradur 58: ž	j 4.00mm	185	20	20	2.9	25.6			
		185	500	25	2.7	24.0			
Abradur 64: £	3 3.25mm	190	20	18	5.7	19.7	5.7		
		190	500	22	5.5	18.7	5.5		
Abradur 66: 0 3.25mm		219	20	16	5.0	18.5	5.0	5.0	1.7 0.84
		219	500	20	4,8	17.6	4.8	4.8	1.6 0,80
Namen navarjanja z elektrodami "Abradur" je zaščita abrazijsko obremenjenih delov pred obrabo. Osnovno merilo kvalitete enoslojnih navarov je njihova obrabna odpornost'"1.
Koeficient obrabe oz. relativno obrabo navarov "e" smo določali na tribometru "Amsler". Na slikah I in 2 je prikazano določanje obrabe ter izgled navarjene ploščice (vzorec navara, ki mu določamo obrabo) in protikolesc (kolešček z navarjeno obrabno odporno površino v kvaliteti "BRM-2" in brus - "H 10").
Slika 1: Detajl "Amslerja" - po testiranju. Navarjena ploščica je dvignjena.
1	- navarjena ploščica (vzorec)
2	- protikolešček
Figure 1: Detail of "Amsler" - after the lesi. The surfaced plate is lifted.
1	- surfaced plate (specimen)
2	- counter - wheel
Slika 2: Izgled navarjene ploščice (vzorec navara) in obeh protikolesc
1	- navarjena ploščica na nosilcu, ki omogoča pritrditev na "Amsler"
2	- protikolešček z navarjeno obrabno odporno površino i BRM-2)
3	- protikolešček; brus (H 10)
Figure 2: Appereance of surfaced plate (specimen of surfacing) and both counter - wheels
1	- surfaced plate on the holder. that makes fixing to "Amsler" possible
2	- counter - weel with built - up wear - resistant surface (BRM-2)
3	- counter - weel; whetstone (H 10)
Vzorec za določanje obrabe enoslojnih navarov smo pripravili z navarjanjem petih varkov prečno preko ploščice iz izbranega jekla (glej sliko 3).
Slika 3: Skica priprave vzorca /o določanje obrabe; enoslojni navar Figure 3: Sheme of preparaling specimen of vvear determination; one layer surfacing
Rezultati določanja obrabe so za enoslojne navare z elektrodami "Abradur" na konstrukcijsko jeklo (0.17 '/'< C; 0.24 ' i Si in 0,65 c/< Mn) podani v tabeli 3.
Tabela 3: Rezultati meritev obrabe enoslojnih navarov in njihov koeficient relalivne obrabe "e"
V/orec. ki mu določamo	1 .Protikolešček (BRM 2)	2.Protikolešček (brus-HKI)
obrabno odponiosl	1\= 1000 N./cm: v=(l.4 ni/s; 1=2 min	Px=200 N/Vin; v-l.O m/s; 1=1 min
ploščica	Obraba v me "e"	Obraba v mg "e"
Primerjalna v/orca:		
konstrukcijsko jeklo	/	524.6; 620.5
navar zel. EVB 50	174: /	378.7:662.8
Obrabilo odporni navari:
Abradur 54	13.(1;
Abradur 58	8.5:2.S
Abradur 64	2.4:1.1:1.9
Abradur 66	3.8; 1,2:2.5
Obraba navara (mg) • 100
Koeficient relalivne obrabe "e " =-----
Obraba primerjalnega vzorca (mg)
Kot primerjalni vzorec je konstrukcijsko jeklo primernejše od navara z elektrodo F.VB 50. Pri navarjanju z. varjenjem toplotno obdelamo (normaliziramo) predhodne varke. Posledica so lahko velike razlike v obrabili obstojnosti med zadnjim in predhodnimi varki (glej tabelo 3; konst. jeklo - odstopanje rezultatov le 15 '/<; navar z el. EVB 50 - odstopanje rezultatov 43 °/c).
Z uporabo brusa (H 10) kot protikoleščka smo dobili znatno boljše rezultate, kot v primerih, ko je bil protikolešček navarjen
z obrabno odporno prevleko BRM-2. Pri uporabi brusa dejansko ugotavljamo abrazijsko odpornost materialov. Tudi ponovljivost rezultatov je zelo dobra.
3.0 Zaključek
Za navarjanje obrabno odpornih nanosov so posebno primerne elektrode znamke "ABRADUR" (SŽ-ŽJ. FI PROM -Elektrode. Jesenice). Z debelo oplaščenima elektrodama Abradur 04 in 66. dobimo močno legirane in obrabno zelo odporne nanose že z enoslojnim navarjanjem na nelegirano ali malolegirano konstrukcijsko jeklo.
Predpogoj za kvalitetno oplemenitenje obrabno obremenjenih površin in robov je poznavanje triboloških mehanizmov obrabe. Abrazijsko obrabno odpornost navarov lahko razmeroma enostavno in hitro določimo na tribometru "AMSLER" (protikolešček: brus-FI 10).
Rezultati raziskav triboloških mehanizmov obrabe morajo postati osnova za razvoj in. izbiro dodajnih materialov in tehnologij navarjanja.
Literatura
R. Kejžar: Hardlacing bv Submerged Are Welding. Pioccetlings of the 7'' International Conference on Tooling, Neue Werkstoffe und Verfahren Fur Werkzeuge. Bochum, 1989. .3111 -3 14 R. Kejžar: Platiranje strojnih elementov / nav arjan jem pod praškom /a zaščito proti obrabi. Strojniški i estnik - Trihologija. 34. ll)S8. 7-9. 139-142
' R. Kejžar: Oplemenitenje površin /. navarjanjem in metalizacijo. Kovine zlitine tehnologije, 26. 1992. 1-2. 7l>-84 R. Kejžar: Produktivno navarjanje orodij. Storjniški vestnik -Trihologija. 36. 1990, 10-12, 217-220 ' R. Kejžar: Platiranje konstrukcijskih jekel / navarjanjem. Kovine zlitine tehnologije. 28. 1994, 1-2. 95-100 " Weld Surfacing and Hardlacing. The VVelding Institute Abington. 1980
A. Diebold: Verschleiss - und Korrosionsminderung. Sclnveissrechnik, .32. 1978, 7. 129/133 s Dodajni materiali za varjenje. Katalog Železarne Jesenice. I1'1-)! " R. Kejžar: Navarjanje močno legiranih nanosov na konstrukcijska jekla. Varilna tehnika. 41. 1992, 4. 96-101
R. Kejžar: Produktivno navarjanje obrabno odpornih prevlek. Gradbeni vestnik-lnformacije. 4.3. 1994. 6-8. 181-185 " H. Uetz: Abrasion und Erosion, Carl Hanser Verlag Miinchen Wien 1986
75	122.1:122.2	21
32	135.(1:1(17.1	2!
10(6)	35.2: 39.3	h
14(7)	43.3: 34.9