СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ СВАРКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к сварке, а именно к составам электродного целлюлозного покрытия для изготовления электродов, и может быть использовано для сварки конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву не менее 45 кгс/мм².

Известен состав целлюлозного покрытия марки ЭКР [1]. В состав покрытия входят целлюлоза, двуокись титана, ферромарганец, полевой шпат, магнетитовый порошок, селитра калиевая.

Недостатком таких электродов является склонность металла шва к порообразованию, низкие показатели ударной вязкости металла шва.

Известен состав органического покрытия типа Э-42 марки ОМА-2 [2]. В состав покрытия входят мука пищевая (при изготовлении электродов методом опрессовки пищевая мука заменяется электродной целлюлозой), титановый концентрат, марганцевая руда, селитра калиевая, ферромарганец углеродистый, ферросилиций 45%-ный.

Недостатком данных электродов является потеря электродного металла на разбрызгивание до 25 - 35%, низкая производительность и технологичность.

Наиболее близким аналогом являются электроды типа Э-42 марки ЦЦ-1 для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей [3].

В состав покрытия входят,%:
Целлюлоза - 45
Двуокись титана - 25
Ферромарганец - 20
Тальк - 10
Недостатком этого покрытия являются гигроскопичность покрытия, повышенное содержание водорода в металле шва и относительно жесткий шлак, что затрудняет сварку изделий типа трубного.

Задачей изобретения является разработка состава целлюлозного покрытия для изготовления покрытых электродов, обеспечивающих при низких значениях сварочного тока (постоянного и переменного) повышение механических свойств металла до уровня электродов типа Э-46 в соответствии с требованием ГОСТов 9466-75, 9467-75.

Поставленная задача решается тем, что состав электродного покрытия содержит следующие компоненты, мас.%:
Целлюлоза электродная ЭЦ (ТУ-81-04-393/75) - 40 - 43
Титаномагнетитовая руда Куранахского месторождения Амурской области (ТУ-14-9-386-92) - 38 - 40
Ферромарганец ФМп 78А (ГОСТ 4755-80) - 19 - 20
В качестве связующего используется жидкое натриево-калиевое стекло (ТУ-21-23-109-73) плотностью 1,42 - 1,45 - 30 - 35% от массы сухой смеси.

Высокое содержание целлюлозы в покрытии обеспечивает газовую защиту расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны от воздействия кислорода и азота воздуха.

Титаномагнетитовая руда Куранахского месторождения Амурской области по содержанию вредных примесей (серы, фосфора) отвечает требованиям к сварочным материалам и содержит следующие основные компоненты, мас.%: FeO > 27,7; Fe₂O₃ > 37,5; TiO₂ > 15,9; P₂O₃ < 0,02; V₂O₅ < 0,64; SO₃ < 0,36.

Значительное количество оксидов железа, содержащихся в руде, способствует формированию кислого шлака, хорошо смачивающего и покрывающего сварочную ванну, что улучшает защиту расплавленного металла сварочной ванны в процессе сварки от кислорода и азота воздуха и снижает вероятность образования пор.

Присутствующая в руде двуокись титана придает шлаку свойства жидкотекучести и легкой всплываемости.

Оксиды железа и титана, перешедшие из покрытия в шлак, препятствуют растворению водорода в жидком металле и тем самым предупреждают образования пор из-за его выделения. Для раскисления металла сварочной ванны в состав покрытия введен ферромарганец.

При изменении соотношения компонентов ухудшается формирование шва, снижаются механические свойства сварного шва и соединения, появляются поры, увеличивается разбрызгивание электродного металла.

После предварительного измельчения компоненты покрытия просеиваются на сите 04 (320 ячеек на 1 см), смешиваются в необходимых пропорциях, добавляется жидкое стекло. Затем составляющие покрытия тщательно перемешиваются, спрессовываются в брикеты и опрессовываются на электродные стержни из низкоуглеродистой стали марок СВ-08 или СВ-08А. Коэффициент покрытия 18 - 20%. По мере нанесения покрытия электроды провяливаются при комнатной температуре, а затем прокаливаются при 110 - 120^oC в течение 45 мин. Использование электродов рекомендуется не ранее чем через двое суток после восстановления естественной влажности покрытия.

Результаты оценки качества электродов приведены в таблице.

При выполнении всех требований по составу и технологии изготовления электроды обеспечивают сварку на постоянном и переменном токах во всех пространственных положениях низкоуглеродистых и низколегированных сталей малых толщин. Сварной шов имеет следующий химический состав, мас.%: C ≤ 0,12; Mn ≤ 0,57; Si ≤ 0,16; S <0,025.

Результаты испытаний механических свойств металла шва (средние): временное сопротивление разрыву 45 кгс/мм²; относительное удлинение 20 - 22%; ударная вязкость 19 кгс/см².

Коэффициент потерь на угар и разбрызгивание 8 - 10%.

Анализируя полученные результаты, заключаем, что данные электроды соответствуют требованиям ГОСТов 9466-75; 9467-75 к электродам типа Э-46.

Изобретение может быть использовано для сварки конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву не менее 45 кгс/мм². Состав покрытия содержит следующие компоненты, мас.%: титаномагнетитовая руда Куранахского месторождения 38 - 40; целлюлоза 40 - 43; ферромарганец 19 - 20. Состав позволяет повысить механические свойства металла при низких значениях сварочного тока. 1 табл.

Состав электродного покрытия для изготовления электродов для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий целлюлозу и ферромарганец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титаномагнетитовую руду Куранахского месторождения Амурской области при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Целлюлоза - 40 - 43
Титаномагнетитовая руда - 38 - 40
Ферромарганец - 19 - 203