СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКРЫТЫХ ЭЛЕКТРОДОВ Российский патент 2009 года по МПК B23K9/67 B23K9/14 

Изобретение относится к области сварки, в частности к дуговой сварке покрытыми электродами, и может найти применение при создании новых покрытых электродов.

Известен способ экспертной оценки характера повторного зажигания дуги при замыкании электрода на изделие (Булат А.В. Оценка качества электродов // Сварочное производство. 2000, №11. - С.45-49). Способ состоит в следующем. Предварительно выбирается эталон для сравнения характера повторного зажигания дуги. Несколько авторитетных экспертов сравнивают характер повторного зажигания испытываемых электродов и эталона. Качественная сравнительная оценка предлагается следующая: лучше эталона, на уровне эталона, хуже эталона, гораздо хуже эталона. Предложены следующие критерии оценки при сравнении с эталоном: лучше эталона и на уровне эталона - зажигание мгновенное после полного охлаждения электрода без разрушения втулочки, образовавшейся на торце электрода; хуже эталона - зажигание мгновенное после кратковременного перерыва (10-30 с) в горении дуги без разрушения втулочки; гораздо хуже эталона - зажигание замедленное после кратковременного перерыва (10-30 с) в горении дуги и полного разрушения втулочки.

Недостатками известного способа являются: несмотря на введенные критерии характера повторного зажигания дуги оценка является качественной и субъективной; так как известный способ не имеет количественных критериев (оценка только в баллах), то он не позволяет в полной мере использовать математические методы при выборе оптимального состава покрытия электродов.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ определения надежности повторного зажигания дуги (Белов Ю.М., Ранцев А.А. О выборе путей улучшения повторного зажигания дуги // Электродное производство на пороге нового тысячелетия. Сборник материалов научно-технического семинара. Май 2000. - С.106-110), принятый авторами за прототип, заключающийся в том, что оценку производят по электропроводности электродного покрытия, определяемой расчетным путем в зависимости от компонентов покрытия. По известным в технической литературе данным повторное зажигание дуги в значительной степени определяется содержанием в покрытии двуокиси титана и железного порошка. Чем больше в покрытии указанных компонентов, тем надежнее повторное зажигание. Связано данное явление с тем, что при большом содержании двуокиси титана и железного порошка электропроводность покрытия повышается. У электродов с содержанием двуокиси титана около 10% и железного порошка около 10-15% дуга повторно не зажигается без разрушения втулки на торце электрода.

Недостатками известного способа, принятого за прототип, являются низкая точность оценки надежности повторного зажигания дуги, так как не учитывается влияние всех компонентов, входящих в покрытие электродов, и не учитывается тот факт, что надежность повторного зажигания определяется электропроводностью не покрытия и не жидкого расплава, а затвердевшего на торце электрода и на внутренней поверхности втулки окисной пленки или шлаковой корки. Кроме того, электропроводность оценивается расчетным путем по имеющимся в технической литературе данным (в основном, это данные об электропроводности шлаковых расплавов), которых недостаточно для эффективной оценки.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - повышение точности оценки надежности повторного зажигания дуги в зависимости от состава компонентов покрытия и технологии изготовления электродов.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе оценки надежности повторного зажигания дуги при сварке покрытыми электродами, надежность определяют по величине электропроводности между оплавленным при сварке торцом электрода и изделием, установленными в контакте, при этом, чем больше электропроводность, тем выше надежность.

Сущность изобретения состоит в следующем. Электрод после прекращения сварки и полного охлаждения (или без охлаждения) устанавливают в специальный штатив, замыкают на изделие и определяют электропроводность контакта между свариваемым металлом и оплавленным торцом электрода, и по величине найденной электропроводности делают заключение о надежности повторного зажигания. При этом, чем выше электропроводность, тем выше надежность повторного зажигания. Определенная электропроводность при этом включает электропроводность втулки покрытия электрода и затвердевшего шлака на внутренней стенке втулки. Если втулки не образуется, то определяется электропроводность окисной пленки и затвердевшего шлака, находящихся на обгоревшем торце электрода.

Отличие предлагаемого способа от способа-прототипа состоит в том, что надежность определяют по величине электропроводности между оплавленным при сварке торцом электрода и изделием, установленными в контакте, при этом, чем больше электропроводность, тем выше надежность. Это позволяет учесть влияние всех компонентов, входящих в состав покрытия электрода. При этом определяется фактическая электропроводность на торце электрода, что дает достаточно высокую точность оценки повторного зажигания дуги.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображена схема исследовательской установки.

Осуществление предлагаемого способа оценки повторного зажигания дуги можно показать на следующем примере.

Исследуемый электрод 1 после оплавления зажимали вертикально в штативе, при этом оплавленный торец упирался в металлическую пластину 2 (см. чертеж). На другой конец электрода 1 цепляли зажим с проводом, и подавался "+" источника, а к металлической пластине "-" от источника питания (выпрямитель ВРН-1М). В электрическую цепь входили два R₁ шунтирующих сопротивления по 39 кОм каждое, одно параллельно цепи электрода 1, другое последовательно. В цепь параллельного сопротивления входил амперметр А на 50 мкА с R_A внутренним сопротивлением 2 кОм.

После того, как электрическая схема была полностью собрана, включали источник питания с выпрямителем, и подавалось напряжение. Величину напряжения плавно повышали от ноля. При определенном значении напряжения стрелка микроамперметра начинала отклоняться. Путем регулировки источника питания стрелку микроамперметра фиксировали в пределах 10-20 мкА и записывали показания вольтметра на источнике питания и микроамперметра. Таким образом замерялись все исследуемые электроды. Затем проводился расчет электропроводности 1/R_x на контакте «торец оплавленного электрода - металлическая пластина».

Были исследованы электроды производства ОАО «Уралхиммонтаж» г.Пермь типа Э-46 марки МР-3 ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, ТУ 36.23.25-007-90 и электроды производства ЗАО «Сибэс» г.Тюмень по лицензии ESAB (ISO 2560: Е43 3R11) типа Э-46А марки ОК-46 ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, а также экспериментальные электроды ЭЛУР со следующим составом табл.1. Расчетное значение электропроводности оплавленного торца промышленных и экспериментальных электродов приведено в табл.2.

Таблица 1 Состав покрытия экспериментальных электродов, мас.% № эл-да SiMn Слюда FeTi Графит Мрамор 1 10 15 3 2 9 2 18 15 1 0 15 3 22 12 2 1 12 4 6 12 2 2 12

Таблица 2 Расчетные значения электропроводности оплавленного торца промышленных и экспериментальных электродов Электрод 1/R_x, 1/МОм 1/R_xcp, 1/МОм 1 2 3 4 5 МР-3 0,00638 0,02219 0,02737 0,02851 0,02414 0,10859 Ок-46 0,05133 0,02565 4,46429 0,02932 0,03911 4,60970 №1 0,41356 0,20597 0,18716 0,27503 0,28563 1,36736 №2 0,01539 0,08217 0,03421 0,13712 0,10277 0,37166 №3 0,01796 0,06845 0,08217 0,20597 0,02565 0,40020 №4 0,41356 0,25773 0,23552 0,28653 0,34423 1,53758

Предлагаемый способ определяет фактическую электропроводность в контакте торца электрода и изделия, позволяет учесть влияние всех компонентов, входящих в состав покрытия электрода, следовательно, дает достаточно высокую точность оценки надежности повторного зажигания дуги в зависимости от состава компонентов покрытия и технологии изготовления электродов.

Изобретение может найти применение при создании новых покрытых электродов. Оценку надежности повторного зажигания дуги при исследовании покрытых электродов осуществляют по величине фактической электропроводности, которую определяют в контакте между оплавленным торцом исследуемого электрода и металлической пластиной, собранными в электрическую цепь. По полученным значениям фактической электропроводности исследуемых электродов судят о надежности их повторного зажигания: чем больше электропроводность, тем выше надежность. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки надежности повторного зажигания дуги в зависимости от состава компонентов покрытия и технологии изготовления электродов. 1 ил., 2 табл.

Способ исследования покрытых электродов, включающий оценку надежности повторного зажигания дуги при сварке, отличающийся тем, что оценку надежности повторного зажигания дуги осуществляют по величине фактической электропроводности, которую определяют в контакте между оплавленным торцом исследуемого электрода и металлической пластиной, собранными в электрическую цепь.