СОСТАВ ПОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ СВАРКИ ЧУГУНА Российский патент 1998 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к области сварки, а именно к электродным покрытиям для холодной сварки чугуна, и может быть использовано при ремонте чугунных деталей.

Известно электродное покрытие, содержащее 50% мрамора и 50% гематита, разработанное для электродов на основе проволоки СВ-08 (патент СССР 2785, кл. B 23 K 35/365, 1927).

Наиболее близким покрытием к предложенному является покрытие электродов для сварки чугуна, содержащее 7-15 мас.% мела (CaCO₃) и 85-93 мас.% бертолетовой соли (Иванов В.Г. Сварка и резка чугуна. М., 1977, с. 65).

К недостаткам известных покрытий можно отнести высокую гигроскопичность покрытия и недостаточную шлаковую защиту ванны. Кроме того, известные покрытия не обеспечивают при низких значениях сварочного тока получение наплавленного металла или металла шва в виде мягкой стали с высокой степенью обрабатываемости.

Задачей изобретения является разработка покрытия электродов для сварки и наплавки чугуна, обеспечивающего при низких значениях сварочного тока (как постоянного, так и переменного) получение наплавленного металла шва в виде мягкой стали с высокой степенью обрабатываемости.

Поставленная задача решается тем, что состав покрытия содержит следующие компоненты, мас. %: бертолетова соль (KClO₃) 59-61; карбонат кальция (CaCO₃) 9-11; титаномагнетитовая руда Куранахского месторождения 28-32.

При сварке чугуна происходит термическая реакция входящих в состав покрытия компонентов по реакциям:
1. 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂
2. CaCO₃ = CaO + CO₂
2.1. CO₂ = CO + O
3. Fe₂O₃ = FeO + FeO₂
3.1. FeO₂ = FeO + O
4. TiO₂ = TiO + O.

Кислород окисляет в процессе сварки углерод чугуна, а также марганец, кремний, серу и фосфор. Реакции аналогичны реакциям в кислородном конвертере. Образующийся тугоплавкий окисел SiO₂ совместно с CaO и другими окислами образует пленку шлака.

Получается комбинированная защита сварочной ванны (углекислый газ и шлак). Присутствующая в покрытии двуокись титана придает шлаку свойство жидкотекучести и легкой всплываемости.

Все эти процессы способствуют повышению вязкости металла и улучшению его обрабатываемости.

При изменении соотношения компонентов ухудшается формирование шва, отделяемость шлаковой корки, появляются поры и шлаковые включения.

Для оценки качества и технологичности наплавленного металла была изготовлена опытная партия электродов с предложенным составом покрытия. Химический состав покрытия и его влияние на технологичность сварки приведен в табл. 1.

После предварительного измельчения компоненты покрытия просушивались при температуре 250-300^oC в течение 2 ч, просеивались на сите с размером ячейки не более 0,1 мм, смешивались в необходимых пропорциях. Затем добавлялось жидкое стекло плотностью 1,42-1,45, как связующий компонент в количестве 50-55% от веса сухой шихты.

Обмазка наносилась на стержни из низкоуглеродистой стали СВ-08 диаметром 3-4 мм. Электроды изготовлялись методом окунания, подвяливались на воздухе и просушивались в сушильном шкафу при температуре 100-120^oC в течение 2 ч. Относительная масса покрытия изменяется в пределах 18-22%. Прочность сцепления покрытия со стержнем высокая, загорание дуги на переменном и постоянном токе обратной полярности первого прикосновения. Потребляемая сила тока не более 30 А на 1 мм диаметра проволоки.

Сварка осуществлялась на серый чугун марки СЧ-15 и СЧ-24. Производилась заварка дефектов блока двигателя B-2 (СЧ-15) и картера двигателя Д-6 (СЧ-24).

Проводился химический анализ состава шва, выполненного электродом, изготовленным на основе стержня из стали СВ-08, диаметром 3 мм с покрытием, состоящим из 60% бертолетовой соли, 30% титаномагнетитовой руды Куранахского месторождения и 10% карбоната кальция (мела). Наплавка осуществлялась на серый чугун, коэффициент покрытия 21%. Стружка для химического анализа состругивалась на строгальном станке, отбор пробы проводился в соответствии с ГОСТ 7122-54.

В табл. 2 приведен химический состав некоторых элементов шва.

Анализ показывает, что выделяемый при сварке кислород окисляет не только углерод, но и марганец, кремний, фосфор и серу, что повышает вязкость шва.

Изобретение может быть использовано при холодной сварке чугуна, а также при ремонте чугунных деталей. Состав покрытия электродов для сварки чугуна содержит следующие компоненты, мас.%: бертолетова соль 59-61; карбонат кальция 9-11 и титаномагнетитовая руда Куранахского месторождения 28-32. Данное покрытие обеспечивает при низких значениях сварочного тока получение наплавленного металла или металла шва в виде мягкой стали с высокой степенью обрабатываемости. 2 табл.

Состав покрытия электродов для сварки чугуна, содержащий карбонат кальция и бертолетову соль, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титаномагнетитовую руду Куранахского месторождения при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бертолетова соль - 59 - 61
Карбонат кальция - 9 - 11
Титаномагнетитовая руда - 28 - 32о