Strženske žice za reparaturno vzdrževanje Flux-Cored Wires for Maintenance by Repair VVelding R, Kejžar1, ZRMK Ljubljana M. Ogrizek, GRADIŠ - Strojno prometna operativa Ljubljana Prejem rokopisa - received: 1995-10-04; sprejem za objavo - accepted for publication: 1995-12-22 V industriji se vsakodnevno srečujemo z obrabo in lomi najrazličnejših strojnih delov in orodij. S hitro zamenjavo poškodovanih delov delno ublažimo škodo zaradi izpada proizvodnje. Ekonomsko najprimerneje pa je, da poškodovane strojne elemente obnovimo. Razvite tehnike in tehnologije varjenja in navarjanja omogočajo sprotno popravljanje poškodovanih ali obrabljenih elementov strojev in naprav tako kakovostno, da ima obnovljeni del celo boljše mehanske in tribološke lastnosti ter je pogosto vzdržljivejši od novega. Popravljanje z varjenjem in navarjanjem je večinoma najgospodarnejši način vzdrževanja v industriji. Za reparaturno vzdrževanje so posebno perspektivne strženske žice. So univerzalen dodajni material. Izdelamo jih lahko praktično za vse namene varjenja in navarjanja v industriji. Združujejo prednosti ročno obtočnega varjenja z oplaščenimi elektrodami s prednostmi polavtomatskih in avtomatskih postopkov varjenja v zaščitnih medijih. Varjenje in navarjanje s strženskimi žicami je zato zanesljivo in produktivno, zvari in navari pa so zelo kvalitetni. Gospodarnejša izdelava in podaljševanje dobe trajanja strojnim elementom, napravam in delovnim sredstvom mora postati naša prvenstvena razvojna usmeritev. Ključne besede: strženske žice, legiranje navara preko stržena - postopek MIG/MAG, strženske žice iz cevi in iz traku, kvaliteta in produktivnost navarjanja, obnavljanje obrabljenih strojnih delov z navarjanjem - vzdrževanje z navarjanjem In industrial plants, wear and fracture of various machine parts and tools is a daily routine. Damage caused by stoppages on the production line can partly be diminished by a quick exchange of the parts damaged. The most cost-effective way is, however, to renovate the machine parts damaged. Welding and surfacing technologies already developed permit a prompt repair of damaged or worn-out machine elements on such a high-quality level that a part renovated may even have better mechanical and triboiogical properties and be often more wear-resistant than a new one. Repair carried out by vvelding and surfacing is in most cases the most cost-effective way of maintenance in industrial plants. For maintenance by repair vvelding, flux-cored vvires seem to have very good prospects. They are a universal filler material. They can be manufactured for any vvelding and surfacing task in industrial plants. They combine advantages of manual are vvelding vvith covered electrodes and of semiautomatic and automatic vvelding processes in shielding media. VVelding and surfacing vvith flux-cored vvires is, therefore, reliable and produetive vvhiie vvelds and surfacings are of high quality. A more cost-effective manufacture and extension of life of machine elements, apparatuses and means of production should become our priority in development. Key vvords: flux-cored vvires, alloying of the surfacing by the core - MIG/MAG process, flux-cored vvires in the form of a strip or a tube, quality and productivity in surfacing, renovation of worn-out machine parts by surfacing - maintenance by surfacing 1 Prednosti strženskih žic Strženske žice združujejo prednosti ročno obločnega varjenja z oplaščenimi elektrodami s prednostmi polavtomatskih in avtomatskih postopkov varjenja z golimi žicami v zaščitnih medijih (plinih ter pod žlindro in praškom). Polnitev ima pri strženskih žicah iste naloge kot obloga pri oplaščenih elektrodah1"4: - pomaga vzdrževati električni oblok (vsebuje komponente, ki izboljšajo ionizacijo obloka) - sodeluje pri oblikovanju vara (varilna žlindra tudi prepreči zlivanje kopeli vara po varjencu) ter - uravnava potek metalurških reakcij med varjenjem (s komponentami v polnitvi dezoksidiramo in legiramo var ter ščitimo raztaljeno kovino pred oksidacijo). Varjenje s strženskimi žicami je zato zanesljivo, zvari pa so zelo kvalitetni. Ker dovajamo električni tok na žico pri varjenju s strženskimi žicami enako kot pri varjenju z masivnimi žicami, je varjenje s strženskimi žicami zelo produktivno (glej sliko 1) ter ga lahko razmeroma enostavno avtomatiziramo. 1 Prof.dr. Rajko KEJŽAR. dipLiližJaSm. Zavod za raziskavo materiala in konstrukcij KHM! Ljubljana, Dimičeva 12 Naše in tuje raziskave so pokazale, da so strženske žice univerzalen, zelo zanimiv in perspektiven dodajni material. Izdelamo jih lahko praktično za vse namene varjenja in navarjanja v industriji4-9. 2 Boj proti obrabi z navarjanjem 2.1 Strženske žice za navarjanje V industriji se vsakodnevno srečujemo z obrabo. Posledica je ogromna gospodarska škoda zaradi propadanja najrazličnejših delovnih sredstev, elementov strojev in naprav ter procesne opreme. Povečujejo jo pa še izpadi proizvodnje. S hitro zamenjavo poškodovanih strojnih elementov lahko delno ublažimo škodo zaradi obrabe. Nemogoče oziroma predrago pa bi bilo, da bi imeli vse strojne dele, ki so izpostavljeni obrabi, stalno na zalogi. Znatno ceneje je, če obrabljene strojne elemente obnavljamo z navarjanjem. Razvite tehnike in tehnologije navarjanja omogočajo popravljanje poškodovanih delov strojev in naprav tako kakovostno, da ima obnovljeni del celo boljše mehanske in tribološke lastnosti ter je vzdržljivejši od novega. Vse pogosteje se v industriji uveljavlja praksa, da obrabno obremenjene površine in robove novih strojnih delov, naprav in orodij oplemenitimo z \arilnihk (A)_ Slika 1: Vpliv varilnega toka na produktivnost pri obločnih postopkih varjenja Figure 1: Influence of welding current on productivity in are welding processes a) bi Slika 2: Videz presekov strženskih žic: a) strženska žica iz cevi, b) strženski žici iz traku (najpogostejša načina zvijanja traku v žico) Figure 2: Appearance of cross-sections of flux-cored wires: a) flux-cored wire made from a tube, b) flux-cored wire made froin a strip (the two most frequent ways of folding a strip into a wire) navarjanjem. Se bolj gospodarno pa je, če jih izdelamo iz cenejših žilavih jekel z navarjanjem obrabno odpornih prevlek10"19. Za reparaturno vzdrževanje so posebno perspektivne strženske žice. Če z njimi varimo po postopku MIG/MAG, geometrija strojnih elementov skoraj ne vpliva na izvedbo popravila. Prednosti varjenja s stržen-skimi žicami pred varjenjem z masivnimi žicami po postopku MIG/MAG pa so še naslednje: - večja produktivnost - manjša nagnjenost k poroznosti varov (kvalitetnejši vari) in - manj intenzivno uvarjanje v osnovo, kar je velika prednost, posebno pri navarjanju močno legiranih nanosov na konstrukcijska jekla. Poznamo dve vrsti strženskih žic (slika 2). Strženske žice iz cevi lahko izdelamo praktično povsem z enakimi dimenzijami kot iz masivne žice - do 1,2 (1,0) mm. Njihova aplikacija na obstoječih varilnih strojih je tudi povsem enakovredna masivni žici. Nasprotno pa so strženske žice, izdelane iz traku, zelo občutljive pri pogonu na varilnih strojih zaradi nevarnosti odpiranja. Izdelava tankih dimenzij (pod <|> 2,4 mm) in pobakritev je pri strženskih žicah iz traku problematična. Ker pa omogočajo skoraj neomejene možnosti legiranja, so posebno perspektivne za navarjanja ek-stremno legiranih obrabno odpornih nanosov7"9'20-21. Proizvajalci dodajnih materialov ponujajo v svojih katalogih že zelo pester izbor strženskih žic za navar-janje. Glede na sestavo navarov (po skupinah zlitin, DIN 8555) smo nekaj najbolj zanimivih strženskih žic za navarjanje obrabno odpornih prevlek zbrali v tabeli 1. Iz tabele 1 je razvidno, da so obrabno odporni navari zelo močno legirani. Le čisti navari prvih treh strženskih žic vsebujejo manj kot 20% legirnih elementov. Ker legi-ramo navar pri navarjanju s strženskimi žicami po postopku MIG/MAG praktično samo preko stržena, je izdelava strženskih žic iz cevi omejena na strženske žice za navarjanje manj legiranih navarov. Strženske žice za navarjanje močneje legiranih navarov pa so izdelane iz traku. Pri uvajanju navarjanja s strženskimi žicami v reparaturno vzdrževanje smo imeli s stržensko žico FILTUB DUR 16 (FIPROM, Jesenice), ki ustreza žici z oznako FC-DUR 600 (tabela 1), zelo lepe uspehe. 2.2 Praktični primeri reparaturnega vzdrževanja z navarjanjem s strženskimi žicami a) Navarjanje lopatic in strgal mešalnikov Obrabljene robove lopatic in strgal v protitočnem mešalniku lahko navarjamo z oplaščenimi elektrodami ročno obločno ali s strženskimi žicami polavtomatsko po postopku MIG/MAG (slika 3). b) Navarjanje žlice nakladača Tudi obrabljene robove in drsne ploskve žlice nakladača lahko obnovimo in zaščitimo pred obrabo z ročno obločnim navarjanjem z oplaščenimi elektrodami ali polavtomatsko po postopku MIG/MAG s strženskimi žicami. Ker so dolžine navarov in količina obrabno odpornega materiala, ki ga moramo navariti pri obnavljanju žlice nakladača, velike, je polavtomatsko navarjanje s strženskimi žicami nesporno znatno primernejše od Tabela 1: Kemična sestava in koeficient obrabe za enoslojne in večslojne navare z izbranimi strženskimi žicami22'23 Oznaka stržen- Sk.zlitine Kemična sestava čistega navara (%) Koef.obr.(%) ske žice (22) (DIN 8555) C Si Mn Cr W Mo Ti Nb 1 .sloj 3. sloj FC-DUR Mn 14 7 1,0 0,5 14,0 3,5 - - - - - - FC-DUR 600 3(4) 0,5 0,9 1,6 6.0 1,5 1,5 - - 50 35 FC-DUR 56 TC 6(21) 2,0 0,3 1,5 7,0 - 1,5 5,0 - 7 2 FC-DUR 58 10(21) 4,5 0,8 1,0 28,0 - - - - 5 0,5 FC-DUR 59 10(21) 5,0 0,5 0,7 23,0 - - - 7,0 0,5 0,3 FC-DUR 64 10(21) 5,5 0,7 0,8 23,0 2,0 7,0 - 7,0 0,3 0,25 Slika 3: Videz navarjenih robov lopatic in strgala (spodaj) Figure 3: Appearance of surfaced blade edges and scraper edges (below) vzpodbudne rezultate. Če z njimi varimo v zaščiti plinov (postopek MIG/MAG), geometrija strojnih elementov skoraj ne vpliva na izvedbo popravila. Strženske žice so univerzalen dodajni material. Združujejo prednosti ročno obločnega varjenja z oplaščenimi elektrodami s prednostmi polavtomatskih in avtomatskih postopkov v zaščitnih medijih. Varjenje in navarjanje z njimi je zato zanesljivo in produktivno, zvari in navari pa so zelo kvalitetni. Pri uvajanju navarjanja s strženskimi žicami v reparaturno vzdrževanje smo imeli s stržensko žico FILTUB DUR 16 (SŽ-ŽJ, FIPROM Jesenice) zelo lepe uspehe. Obnavljanje obrabljenih robov in zaščita drsnih površin žlice nakladača je potekala približno petkrat hitreje s stržensko žico po postopku MAG, kot z oplaščenimi elektrodami ročno obločno. Praktično ugotavljanje kvalitete navarov še ni končano, vendar je že iz dosedanjih opazovanj obnovljenih robov in oplemenitenih drsnih površin razvidna zelo dobra obrabna odpornost navarov (po 345 obratovalnih urah na navarjeni žlici še ni opaziti sledi obrabe). Slika 4: Skica navarjenih delov žlice nakladača Figure 4: Sketch of surfaced parts of a loader shovel ročno obločnega navarjanja z oplaščenimi elektrodami (slika 1). Pri praktičnem obnavljanju žlice nakladača VOLVO 4600 smo ugotovili, da je varjenje s stržensko žico FILTUB DUR 16 C 5 mm). Obnovljeni robovi in z navarjanjem protio-brabno zaščitene drsne plošče (slika 4) so tudi pri praktični uporabi žlice pokazali dobro obrabno odpornost. Praktični preizkus je še v teku, vendar že dosedanja opazovanja nakazujejo, da bi bilo primerno obrabno obremenjene robove in drsne plošče tudi pri novih žlicah nakladačev oplemenititi z navarjanjem. 3 Sklep Za reparaturno vzdrževanje je zelo perspektivno navarjanje obremenjenih robov in površin. Posebno polavtomatsko navarjanje s strženskimi žicami daje zelo 4 Literatura 1 O. Morigaki, T. Matsumoto, Y. Takemoto: Development of basic type flux cored wire for high current CO2 are welding. IIW Doc. XII.-B-181-75 2 D. Lončar: Stanje i tendencije razvoja zavarivanja punjenim žicama u SSSR-u. Zavarivanje, 1975, 2, 58-62 3 F. Matsuda, M. Ushio, T. Tsuji, T. Mizuta: Are characteristics and metal transfer of flux-cored electrode in GMA vvelding. Transactions ofJWRI. 9, 1980, 1, 39-46 4R. Kejžar: Desoxydationsvorgange in der Schweissnaht beim Schweissen mit Fiilldrahten. DVS Berichte, 42, 1976, 247-264 Deoxi-dation processes by welding with cored vvires. IIW Doc. 212-365-76 ' I. K. Pohodnja, V. N. Šlepakov: State of flux-cored wire-production in the USSR. IIW Doc. XIl-B-274-79 ' B. E. Paton, N. M. Voropaj: Aktivne elektrodne žice za mehanizirano elektrolučno zavarivanje. Zbornik referatov "Dodatni materijali za zavarivanje", Sarajevo 1983, 141-146 7R. Kejžar: Razvoj dodajnih materialov v obliki strženskih žic (strženske žice - univerzalen dodajni material za varjenje, navarjanje, spajkanje in nabrizgavanje). Varilna tehnika, 33, 1984, 4, 104-108 8 G. Rihar: Razvoj strženskih žic za navarjanje. Varilna tehnika, 34, 1985, 4, 95-97 9 J. Tušek: Predlog razvrstitve strženskih žic. Varilna tehnika, 43, 1994, 4, 107-113 10 N. Vukelic: Reparaturno obnavljanje istrošenih in polomljenih strojnih elemenata. Zbornik referatov "OMO 81", Split 1981, 327-342 11 Weld Surfacing and Hardfacing. The Welding Institute Abington 1980 12 H. Uetz: Abrasion und Erosion. Carl Hanser Verlag Miinchen Wien 1986 13 R. Kejžar: Razvoj varilnih postopkov obnavljanja in oplemenitenja površin. Strojniški vestnik - Tribologija, 31, 1985, 7-8, 179-183 14 R. Kejžar: Applicability of building-up processes to manufacture and restoration of tools. Proceedings of the International conference on the joining of materials, JOM-4, Helsingor 1989, 26-36 13 R. Kejžar: Produktivno navarjanje orodij. Strojniški vestnik - Tribologija, 36, 1990, 10-12, 217-220 16 R. Kejžar: Navarjanje močno legiranih nanosov na konstrukcijska jekla. Varilna tehnika, 41, 1992, 4, 96-101 ' R. Kejžar: Platiranje konstrukcijskih jekel z navarjanjem. Kovine, zlitine, tehnologije, 28, 1994, 1-2, 95-100 18 R. Kejžar: Produktivno navarjanje obrabno odpornih prevlek. Grad-beni vestnik, 43, 1994, 6-8, 181-185 ABKADVH u, /iiMnja n, \ '"R. Kejžar: Wear-resistance of built-up claddings. Proceedings of the international conference on the joining of materials, JOM-7, Helsin-gor 1995, 261-272 20 J. Begeš: Strženske žice - nov dodajni material za polavtomatsko varjenje. Varilna tehnika, 34, 1985, 2, 35-39 211. Lakota: Strženske žice nov proizvod Železarne Jesenice. Varilna tehnika, 42, 1993, 2, 45-51 22 Dodajni materiali za varjenje. Katolog Železarne Jesenice, 1991 23 Fiilldrathe fiir die Auftragschweissung. Soudometal/lnterweld