ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ ПОД ВОДОЙ Российский патент 1998 года по МПК B23K35/368 

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к порошковым проволокам для дуговых сварочных процессов, и может быть использовано для механизированной резки и строжки металлоконструкций при выполнении подводно-технических работ.

Наиболее близкой к заявляемой по составу компонентов шихты является порошковая проволока, состав которой защищен авт.св. СССР N 1600178, приоритет от 22.12.88, кл. B 23 K 35/368.

Состав проволоки-прототипа характеризуется следующим соотношением компонентов, мас.%:
Перекись бария - 20 - 30
Железная окалина - 20 - 50
Двухромовокислый калий - 10 - 20
Алюминиевый порошок - 5 - 15
Гетероцепной полимер - 5 - 40
Недостатком данного состава является понижение скорости резки с увеличением глубины, а также наличие токсичных ингредиентов в шихте.

Все растворимые соединения бария относятся к токсичным и их содержание регламентировано ГОСТ 12.1-005-76.

Кроме того, экономичность резки проволокой-прототипом снижается из-за высокой стоимости шихты на основе перекиси бария и полимеров.

Поставлена задача создать такую порошковую проволоку для резки металлов под водой, которая могла бы повысить скорость реза с увеличением глубины и не содержала бы вредных и дорогостоящих компонентов.

Указанная задача решена таким образом, что порошковая проволока для резки металлов под водой, состоящая из стальной оболочки и шихты, содержащей железную окалину, алюминиевый порошок, дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Железная окалина - 70 - 75
Алюминиевый порошок - 21 - 24
Графит - 4 - 6
при этом коэффициент заполнения составляет 25 - 30%.

Графит введен в проволоку в виде оптимально измельченного порошка марки ГЛ-1 ГОСТ 5278-74. Данный компонент отличается высокими температурами плавления и кипения. Точки плавления и кипения составляют 3800 и 4200^oC соответственно. Наличие столь высокой температуры дает мощную термоэлектронную эмиссию. При этом дуга обладает большой устойчивостью даже при сравнительно малых токах.

Железная окалина в составе проволоки обеспечивает шлаковую защиту, назначение которой дополнительно защитить от воздействия окружающей среды (особенно при больших глубинах) зону горения дуги и замедлить процесс остывания расплавленного металла и кромок реза.

Алюминиевый порошок введен в состав шихты для усиления экзотермического эффекта и повышения тепловой мощности режущей струи.

В реальных условиях подводная резка выполняется на глубинах, доступных водолазу, т. е. в условиях стабилизированного процесса. Однако, как установлено в результате экспериментальных исследований, при подводной резке порошковой проволокой уже на глубине до 10 м процесс нестабилен из-за резких изменений в объеме газового пузыря вокруг столба дуги и больших скоростей охлаждения, что вызывает нарушения устойчивости параметров дуги и скорости резки.

В связи с этим для определения технологических параметров резки с использованием заявляемой проволоки были проведены испытания в гидробарокамере, имитирующей реальные условия гидростатического давления.

Испытания проволок диаметром 2 мм проводились при подводной резке образцов низкоуглеродистой стали толщиной 20 мм на токе 550 - 600 A при рабочем напряжении 45 - 50 B под гидростатическим давлением, соответствующим глубине 10, 30, 60 м.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Из полученных результатов испытаний видно, что при увеличении гидростатического давления с ростом глубины от 10 до 60 м процесс резки происходит стабильно, скорость резки возрастает.

Таким образом, порошковая проволока с заявленным составом за счет стабилизации параметров под водой обеспечивает достижение основной цели изобретения - увеличение скорости резки в условиях гидростатического давления.

Содержание графита в пределах 4 - 6% является оптимальным. Верхний предел 6% связан с технологическими ограничениями. Уменьшение его содержания менее 4% снижает скорость резки.

Увеличение в составе шихты количества железной окалины более 75% и менее 70% снижает устойчивость горения дуги и скорость реза.

Содержание алюминиевого порошка свыше 24% снижает стабильность процесса резки, а менее 21% - приводит к уменьшению экзотермического эффекта.

Таким образом, оптимальным вариантом состава шихты заявляемой порошковой проволоки следует считать состав N 3, который по сравнению с оптимальным составом прототипа обеспечивает увеличение скорости резки на 40% и снижение стоимости в 2 раза.

Использование: механизированная резка и строжка металлоконструкций при выполнении подводно-технических работ. Сущность изобретения: шихта порошковой проволоки содержит следующие компоненты, мас.%: железная окалина 70-75; алюминиевый порошок 21-24; графит 4-6. Изобретение позволяет увеличить скорость резки за счет повышения тепловой мощности режущей струи и снижения теплоотвода. 1 табл.

Порошковая проволока для резки металлов под водой, состоящая из стальной оболочки и шихты, содержащей железную окалину, алюминиевый порошок, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Железная окалина - 70 - 75
Алюминиевый порошок - 21 - 24
Графит - 4 - 6
при этом коэффициент заполнения составляет 25-30%.