ЭЛЕКТРОДНОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 1997 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам, применяемым преимущественно для сварки высоко- и среднеуглеродистых сталей.

Известен состав электронного покрытия [1] содержащий, мас.

Мрамор 36-38
Плавиковый шпат 20-24
Двуокись титана 8-10
Железный порошок 12-18
Кремне-марганцево-алюминиево-цирконотитановая лигатура 5-11
Цирконовый концентрат 8-10
Алюминиево-магниевый сплав 1-2
Сода кальцинированная 0,8-1
Известное техническое решение характеризуется невысокими показателями по пластичности металла сварного шва и стабильности горения дуги. Фторсодержащий компонент, как правило, присутствующий в покрытиях основного вида, повышает токсичность электрода.

Наиболее близким решением по технической сущности к предлагаемому является электродное покрытие ЦМ9 [2] применяемое в промышленности и содержащее следующие компоненты, мас.

Рутил 48
Магнезит 5
Полевой шпат 30
Ферромарганец 15
Декстрин 2
Основными недостатками известного технического решения являются: невысокие показатели по пластичности и твердости металла сварного шва, по стабильности горения дуги и надежности сварного соединения. Кроме этого, сварка средне- и высокоуглеродистых сталей, в том числе и электродом, с известным покрытием на практике затруднена и требует подогрева сварного соединения до, во время и после сварки для получения качественного шва.

В основу изобретения положена задача разработки такого состава покрытия электрода, который позволил бы улучшить сварочно-технологические свойства электрода и качество сварного шва.

Поставленная задача решается тем, что электродное покрытие для сварки преимущественно средне- и высокоуглеродистых сталей, содержащее шихту покрытия ЦМ9, включающую, мас. рутил 48; ферромарганец 15; магнезит 5; декстрин 2, дополнительно содержит бадделеитовый концентрат и древесную муку при следующем соотношении компонентов в покрытии, мас.

Щихта покрытия электрода ЦМ9 53-60
Древесная мука 5-7
Бадделеитовый концентрат остальное
При этом электродное покрытие включает бадделеитовый концентрат с содержанием основных компонентов, мас. оксид циркония 47-49; оксид кремния 20,2-21,5; оксид кальция 4,02-4,8; оксиды железа 1,5-2,2; оксид алюминия 1,3-1,6.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается в том, что оксид циркония и оксид кремния в большом количестве образуют при расплавлении кислые шлаки, в результате чего происходит восстановление закиси железа углеродом, присутствующим в свариваемой стали и сердечнике электрода. При этом углерод выводится из металла шва, увеличивая его пластичность. Содержание бадделеитового концентрата в составе покрытия менее 35% не обеспечивает условий для полного протекания реакции восстановления закиси железа углеродом. Предельные значения содержания бадделеитового концентрата и рутила в составе шихты покрытия электрода ЦМ9 определяют оптимальное их соотношение, компенсирующее жидкотекучесть шлака при увеличении содержания рутила и вязкость шлака при увеличении бадделеитового концентрата выше 40% Увеличение концентрации шихты ЦМ9 более 60% а бадделеитового концентрата менее 35% не обеспечивает оптимальных условий достижения высокой кроющей способности шлака и отделимости шлаковой корки. Кроме этого, уменьшение содержания бадделеитового концентрата снижает эффект измельчения зерна за счет образования труднорастворимых карбидов циркония, увеличивает чувствительность к концентраторам напряжений.

Ферромарганец в шихте при содержании ее менее 53% не обеспечит необходимого уровня раскисления металла шва, а при содержании ее более 60% ухудшит отделимость шлаковой корки и увеличит возможность загрязнения наплавленного металла шлаковыми включениями.

Полевой шпат при содержании шихты менее 53% и более 60% не оказывает положительного влияния на стабильность горения дуги. Мука в заявленных пределах обеспечивает дополнительную газовую защиту сварочной ванны от внешней среды.

Пример. Шихта покрытия электрода ЦМ9 перемешивается с порошком бадделеитового концентрата с содержанием основных компонентов, мас. оксид циркония 48; оксид кремния 21; оксид кальция 4,5; оксиды железа 1,8; оксид алюминия 1,5, и древесной мукой при поддержании компонентов в смеси, мас.

Шихта покрытия электрода ЦМ9 56,5
Мука 6
Бадделеитовый концентрат 37,5
В полученную смесь добавляют жидкое натриевое стекло до получения пастообразной массы, которую затем подвергают брикетированию. На электродообмазывающем прессе наносят покрытие на стальной сердечник из проволоки Св-0,8 диаметром 4 мм, толщина покрытия соответствует соотношению диаметров электрода с покрытием и электрода без покрытия, равному 1,8:1,0. Затем электроды термообрабатывают в муфельной печи при 120-150^oC в течение 2-2,5 часов. Этими электродами проводили сварку стальных пластин с содержанием углерода 0,75% Сварку проводили от стандартного трансформатора на режимах: ток 160-240 А, напряжение на дуге 28-30 В.

Результаты исследований представлены в таблице.

Предлагаемое техническое решение при использовании позволит:
повысить надежность сварного соединения за счет улучшения качества сварного шва по пластичности, разбрызгиванию металла, шлакоотделимости, измельчению зерна и уменьшению чувствительности к концентраторам напряжений;
улучшить стабильность горения дуги и исключить операцию термообработки свариваемого соединения до, во время и после сварки трудносвариваемых средне- и высокоуглеродистых сталей.

Использование: сварочные материалы для высоко- и среднеуглеродистых сталей. Сущность изобретения: покрытие содержит, мас. %: шихта покрытия электродов ЦМ-9 53-60; древесная мука 5-7; бадделеитовый концентрат - остальное. Покрытие электродов ЦМ-9 включает, мас. %: рутил 48; полевой шпат 30; ферромарганец 15; магнезит 5; декстрин 2. Бадделеитовый концентрат содержит следующие основные компоненты, мас. %: оксид циркония 47-49; оксид кремния 20,2-21,5; оксид кальция 4,02-4,8; оксиды железа 1,5-2,2; оксид алюминия 1,3-1,6. Изобретение позволяет повысить надежность сварного соединения, улучшить стабильность горения дуги, исключить термообработку сварного соединения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Электродное покрытие для сварки преимущественно средне- и высокоуглеродистых сталей, содержащее шихту покрытия электродов ЦМ9, включающую, мас.

Рутил 48
Полевой шпат 30
Ферромарганец 15
Магнезит 5
Декстрин 2
отличающееся тем, что оно дополнительно содержит бадделеитовый концентрат и древесную муку при следующем соотношении компонентов в покрытии, мас.

Шихта покрытия электрода ЦМ9 53 60
Древесная мука 5 7
Бадделеитовый концентрат Остальное
2. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит бадделеитовый концентрат с содержанием основных компонентов, мас.

Оксид циркония 47 49
Оксид кремния 20,2 21,5
Оксид кальция 4,02 4,8
Оксиды железа 1,5 2,2
Оксид алюминия 1,3 1,6о