КОМПОНЕНТ ПОКРЫТИЙ СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ Российский патент 2003 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано как компонент в покрытии электродов для сварки низкоуглеродистых сталей.

Известен компонент покрытий сварочных электродов, включающий в качестве пластифицирующего и газообразующего компонента лигнин рисовой лузги (см. а. с. СССР 1782198, кл. МПК⁷ В 23 К 35/365, опубл. 15.12.92 г.).

Недостатком такого компонента является то, что в процессе сварки, вследствие содержания в нем органического вещества, происходит наводороживание сварочного шва, что ухудшает его механические характеристики.

Наиболее близким к заявляемому компоненту является минерал опоки, введенный в состав электродного покрытия в количестве 9 - 11%, улучшающий его пластифицирующие свойства за счет того, что кремнезем в нем находится не в кристаллической, а в аморфной форме (см. Патент РФ 2049636, кл. МПК⁷ В 23 К 35/365, опубл. 10.12.95 г.). Недостатком использования опоки в качестве пластифицирующего компонента является то, что он содержит в своем составе до 10% влаги, что приводит к повышению содержания водорода в наплавленном металле и увеличению вероятности образования трещин в сварном соединении.

Задачей предлагаемого технического решения является применение дешевого и легко доступного сырья в качестве одного из компонентов в составе электродного покрытия, являющегося одним из шлакообразующих и одновременно пластификатором и стабилизатором горения дуги, позволяющим улучшить сварочно-технологические свойства низкоуглеродистых фтористо-кальциевых электродов.

Технический результат заключается в снижении содержания в сварочных швах диффузионного водорода, улучшении опрессовываемости покрытия и, как следствие, достижении тестированных значений эксцентриситета покрытий, равномерности плавления электродов при сварке на вертикальной плоскости, повышении устойчивости горения сварочной дуги.

Этот технический результат достигается тем, что в качестве одного из компонентов покрытий сварочных электродов используют туфогенный песок вулканического происхождения.

Данный компонент позволяет повысить пластичность покрытия и его стабилизирующие свойства, удешевить стоимость электродов за счет использования отходов вулканического происхождения, которых достаточно в районах Северного Кавказа и, в частности, в Северной Осетии, а также улучшить опрессовываемость покрытий и снизить склонность к образованию "козырьков" при сварке вертикальных швов, за счет большей равномерности его плавления.

Туфогенный песок имеет следующий состав, в %:
Двуокись кремния (SiO₂) - 64 - 66
Окись алюминия (Аl₂О₃) - 18 - 18,5
Окись железа (Fe₂О₃) - 3 - 5
Окись кальция (СаО) - 4 - 4,5
Окись магния (MgO) - 3 - 4
Окиси натрия и калия (Na₂O+К₂О) - 4 - 5,5
Сepa(S) - 0,005 - 0,015
Фосфор (Р) - 0,003 - 0,015
В состав покрытий фтористо-кальциевых электродов туфогенный песок входит в количестве 7-12%.

Экспериментально установлено, что при содержании туфогенного песка менее 7% в составе покрытий сварочных электродов снижается пластичность обмазочной массы, что не позволяет достичь значений эксцентриситета покрытия е≤0,2 мм, необходимых по ГОСТу 9466-75 для электродов диаметром 4 мм.

Повышение содержания туфогенного песка более 12% приводит к ухудшению сварочно-технологических свойств, что проявляется в значительном укорачивании шлака и ухудшении его отделимости.

Для проведения контрольных испытаний были изготовлены электроды диаметром 4 мм с составами, представленными в табл. 1. Количество жидкого стекла для всех вариантов составляло 25-27%, модуль стекла - 2,8; плотность - 1,45; вязкость - 700 сП.

Данные по содержанию диффузионного водорода в наплавленном металле и результаты механических испытаний сварных швов представлены в табл. 2. Данные в таблицах приведены в соответствии с прототипом.

Содержание диффузионного водорода определялось на "карандашных" пробах (см. В. В. Благовещенская и др.) с использованием глицерина по методике, согласованной с Морским Регистром РФ.

Механические испытания проводились по ГОСТ 9466-75 на образцах типа II для растяжения, типа VI - для ударной вязкости при положительных температурах, типа IX - для ударной вязкости при отрицательных температурах.

Использование туфогенного песка позволит по сравнению с прототипом повысить ударную вязкость при сохранении механических свойств наплавленного металла, снизить содержание диффузионного водорода, улучшить технологичность опрессовки электродов, устраняя использование других пластификаторов, обеспечить снижение "козырька" электрода при сварке до значений, не мешающих обзору расплавленной сварочной ванны и наложению вертикали швов, повысить устойчивость горения дуги при сварке. Большие запасы туфогенного песка, стабильность его химического состава, легкая измельчаемость до мелкой фракции и дешевизна обеспечат его широкое промышленное применение.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для сварки низкоуглеродистых сталей. В качестве пластифицирующего и стабилизирующего компонента покрытий сварочных электродов применяют туфогенный песок вулканического происхождения. Компонент позволяет улучшить сварочно-технологические свойства электрода, является дешевым и легкодоступным сырьем. 2 табл.

Применение туфогенного песка вулканического происхождения в качестве пластифицирующего и стабилизирующего компонента покрытий сварочных электродов.