Закономірності формування зносостійких покриттів при електрошлаковому наплавленні з дисперсними модифікуючими домішками

Abstract

У роботі узагальнено та експериментально обґрунтовано закономірності формування зносостійких покриттів, отриманих електрошлаковим наплавленням у струмопідвідному кристалізаторі з використанням дисперсних модифікуючих домішок. Показано, що ключову роль у формуванні структури й експлуатаційних властивостей наплавленого шару відіграють умови тепло- і масоперенесення у шлаковій ванні, які визначаються електричними параметрами процесу, конструкцією кристалізатора та складом флюсу. Встановлено, що тепловиділення внаслідок омічних втрат електричної енергії при проходженні струму через електропровідний шлак у поєднанні з керованим тепловідводом забезпечує стабільність температурного поля, завершення металургійних процесів та формування щільного бездефектного шару. Обґрунтовано функціональну роль компонентів флюсу АНФ-29 як активного регулятора тепло- і масоперенесення, зокрема вплив електропровідності та в’язкості шлаку на інтенсивність конвективного перемішування, транспорт і диспергування модифікуючих домішок, а також характер взаємодії на межі «шлак–метал». Показано, що застосування додаткового індукційного підігріву дозволяє збільшити час перебування металу в перегрітому стані та зберегти необхідну плинність до моменту кристалізації, проте потребує оптимізації з метою запобігання локальному перевищенню температури й надмірному розчиненню дисперсної фази. Експериментально підтверджено, що узгодження інтенсивності тепловиділення, тепловідводу через кристалізатор і параметрів масоперенесення створює умови для цілеспрямованого структуроутворення, що забезпечує підвищення твердості та зносостійкості наплавлених покриттів. Отримані результати мають практичну значущість для відновлення та зміцнення деталей, які працюють в умовах абразивного та абразивно-корозійного зношування. Уточнено інженерні рекомендації щодо вибору складу порошкових дротів і режимів ЕШН-СПКдля забезпечення твердості 58–62 HRCта приросту зносостійкості до 44%. Отримані закономірності можуть бути використані під час зміцнення й ремонту валів, втулок та елементів портового обладнання, що працюють у режимах гідроабразивного й корозійно-ерозійного зношування.