ЭЛЕКТРОД ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ДУПЛЕКСНЫХ И РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ Российский патент 2011 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано для ручной дуговой сварки дуплексных и разнородных сталей, в частности углеродистых с низколегированными или среднелегированными закаливающимися сталями, аустенитных или аустенитно-ферритных сталей, в т.ч. броневых, с аустенитными, а также любых их сочетаний.

Известен покрытый электрод для ручной дуговой сварки высоколегированных и разнородных сталей по RU 2248869 С1, 27.03.2005 /1/. Электрод /1/ состоит из стержня из аустенитной стали и покрытия, содержащего, мас.%: мрамор 10-28, ферромарганец или марганец 6-15, ферросилиций 1-9, феррохром или хром 5-20, магнезит 3-12, железный порошок 2-10, диоксид титана остальное. Электрод допускает сварку как постоянным, так и переменным током. Его недостатком можно признать невозможность использования для сварки между собой широкого спектра сталей, а также некоторую склонность к образованию трещин в наплавленном металле.

Задачей изобретения является создание универсального электрода, пригодного для сварки различных сочетаний свариваемых сталей, в т.ч. трудносвариваемых.

Технический результат, обеспечиваемый решением указанной задачи, состоит в получении металла сварного шва (наплавленного металла) с гарантированным отсутствием трещин за счет регулирования содержания ферритной фазы (от 10 до 25%), выбранного в зависимости от состава свариваемых сталей.

Поставленная задача решается тем, что электрод для ручной дуговой сварки дуплексных или разнородных сталей включает легированный стержень и нанесенное на него покрытие, содержащее доломит и/или мрамор, плавиковый шпат, рутил, двуокись титана, полевой шпат, кварцевый песок, периклаз, слюду мусковит, гематит, углерод, оксид хрома, хром металлический, ферросилиций, марганец, молибден, железный порошок и пластификатор, при следующем содержании компонентов, мас.%:

доломит и/или мрамор 5-20 плавиковый шпат 3-15 рутил 10-25 двуокись титана 5-20 полевой шпат 2-10 кварцевый песок 2-10 периклаз 1-8 слюда мусковит 1-5 гематит 1-5 графит 0,1-0,3 оксид хрома 1-4 хром металлический 6-20 ферросилиций 2-8 марганец 1-8 молибден 1-8 железный порошок 3-10 пластификатор 0,5-3,0

В качестве пластификатора покрытие электрода может содержать поташ и/или альгинат-гель.

Стержень электрода может быть выполнен из проволоки Св-06Х24Н6ТАМФ.

Марганец может быть введен в покрытие в виде ферромарганца, а молибден - в виде ферромолибдена.

Шлаковая основа покрытия подобрана таким образом, чтобы электрод соответствовал рутилосновному виду, при этом наличие в покрытии рутила и двуокиси титана в указанном соотношении обеспечивает возможность сварки как переменным током, так и постоянным током.

Дуплексные стали содержат наряду с аустенитной фазой порядка 15-25% ферритной фазы, что гарантирует исключение образования трещин.

Введением в состав покрытия ферросилиция, хрома и молибдена регулируется содержание в сварном шве ферритной фазы, а за счет изменения содержания железного порошка и марганца регулируют количество аустенитной фазы. Сбалансированное соотношение указанных компонентов дает возможность получения наплавленного металла с заданным соотношением феррита и аустенита.

Введение гематита совместно с графитом улучшает сварочно-технологические свойства электродов, в частности унифицирует перенос электродного металла в сварочную ванну, что в свою очередь, стабилизирует состав и свойства металла шва. Слюда также влияет на поверхностные свойства наплавленного металла. Совместное введение указанных компонентов обеспечивает согласование плавления стержня и покрытия и стабильный перенос электродного металла в сварочную ванну.

Периклаз введен в состав покрытия для снижения окислительной способности газовой фазы при высоких температурах.

Высоколегированная проволока Св-06Х24Н6ТАМФ гарантирует образование 15-20% ферритной фазы в наплавленном металле. Может быть использована и другая хромоникелевая проволока в зависимости от необходимого соотношения ферритной и аустенитной фазы.

Изобретение реализуется следующим образом.

Для изготовления электродов использовали стержни из проволоки Св-06Х24Н6ТАМФ. Все компоненты покрытия измельчали, а затем смешивали со связующим, в качестве которого использовали натриевое или натриево-калиевое жидкое стекло.

Составы покрытий электродов, включающих ингредиенты в предлагаемом соотношении, приведены в таблице 1.

Электроды изготавливали опрессовкой, а затем подвергали сушке и прокалке при температуре 280-300°C в течение 1 часа.

В табл.1 приведены составы покрытия электрода в соответствии с формулой изобретения. Покрытие нанесено на стержень из проволоки Св-06Х24Н6ТАМФ диаметром 4 мм при коэффициенте массы покрытия 42-44%.

Содержание ферритной фазы в металле, наплавленном с использованием электродов, имеющих состав покрытия 1, 2 и 3, составляет от 25 до 40%.

В табл.2 приведены результаты механических испытаний наплавленного металла на образцах, полученных с использованием электродов с покрытием из табл.1. Все образцы не имеют трещин в наплавленном металле.

Таблица 1 Компоненты покрытия Номер состава покрытия 1 2 3 доломит 17 15 5 плавиковый шпат 3 10 13 рутил 22 10 12 двуокись титана 5 13 15 полевой шпат 7 3,3 2 кварцевый песок 2 6 8 периклаз 6 2 1 слюда мусковит 1 3 5 гематит 4 3 1 углерод 0,2 0,1 0,3 оксид хрома 1 2 4 хром металлический 18 14 6 ферросилиций 2 5 8 марганец 7 3 1 молибден 1 3,6 7 железный порошок 3 5 9 поташ - 2 0,7 альгинат-гель 0,8 - 2

Таблица 2 Номер состава покрытия Механические свойства металла шва (наплавлен. металла) Временное сопротивл., σ_в, МПа Предел текучести, σ₀₂, МПа Относител. удлинение, % Относител. сужение, δ,% 1 860 651 30 36 2 862 676 30 35 3 855 642 18,5 22

Изобретение может быть использовано для ручной дуговой сварки дуплексных и разнородных сталей, в частности углеродистых с низколегированными или среднелегированными закаливающимися сталями, аустенитных или аустенитно-ферритных сталей, в т.ч. броневых, с аустенитными, а также любых их сочетаний. Электрод включает стержень из хромоникелевой стали и нанесенное на него покрытие. Компоненты содержатся в покрытии в следующем соотношении, мас.%: доломит 5-20, плавиковый шпат 3-15, рутил 10-25, двуокись титана 5-20, полевой шпат 2-10, кварцевый песок 2-10, периклаз 1-8, слюда мусковит 1-5, гематит 1-5, углерод 0,1-0,3, оксид хрома 1-4, хром металлический 6-20, ферросилиций 2-8, марганец 1-8, молибден 1-8, железный порошок 3-10, пластификатор 0,5-3,0. В качестве пластификатора покрытие содержит поташ и/или альгинат-гель. Стержень может быть выполнен из проволоки Св-06Х24Н6ТАМФ. Электрод обеспечивает получение металла сварного шва (наплавленного металла) с гарантированным отсутствием трещин за счет регулирования содержания ферритной фазы (от 10 до 40%), выбранного в зависимости от пары свариваемых сталей. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Электрод для ручной дуговой сварки дуплексных или разнородных сталей, включающий стержень из хромоникелевой стали и нанесенное на него покрытие, содержащее доломит, плавиковый шпат, рутил, двуокись титана, полевой шпат, кварцевый песок, периклаз, слюду мусковит, гематит, углерод, оксид хрома, хром металлический, ферросилиций, марганец, молибден, железный порошок и пластификатор, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
доломит 5-20 плавиковый шпат 3-15 рутил 10-25 двуокись титана 5-20 полевой шпат 2-10 кварцевый песок 2-10 периклаз 1-8 слюда мусковит 1-5 гематит 1-5 углерод 0,1-0,3 оксид хрома 1-4 хром металлический 6-20 ферросилиций 2-8 марганец 1-8 молибден 1-8 железный порошок 3-10 пластификатор 0,5-3,0

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора его покрытие содержит поташ и/или альгинат-гель.

3. Электрод по п.1, отличающийся тем, что стержень выполнен из проволоки Св-06Х24Н6ТАМФ.