ЭЛЕКТРОД ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЕРЛИТНЫХ СТАЛЕЙ Российский патент 2011 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано для ручной дуговой сварки низколегированных сталей перлитного класса, в частности, марок 10ГН2МФА, 15Х2НМФА, 15Х2НМФАА, 15Х3НМА, 15Х3НФАА, работающих при температуре до 350°C.

Известны электроды для сварки сталей перлитного класса, например SU 1666285 А1, 30.07.1991 /1/, RU 2319590 С2, 12.04.2006 /2/.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого электрода является покрытый электрод для ручной дуговой сварки по SU 880673 А1, 15.11.1981 131. Покрытие электрода /3/ содержит, мас.%: мрамор 35-40, рутил 12-18, ферросилиций 6-9, ферромарганец 5-8, ферротитан 1-4, железный порошок 5-10, гематит 1,9-6,0, графит 0,1-0,5, плавиковый шпат - остальное. Электрод обеспечивает получение наплавленного металла с высокими функциональными свойствами. Его недостатком можно признать нестабильность переноса электродного металла в сварочную ванну и некоторую нестабильность формирования шва и шлака при сварке в потолочном и вертикальном положениях.

Задачей изобретения является разработка электродов с улучшенными сварочно-технологическими свойствами и стабильно высокими механическими свойствами металла шва.

Технический результат, обеспечиваемый решением указанной задачи, состоит в повышении прочностных и пластических свойств металла при температуре до 350°C за счет сбалансированного его состава и унифицированного переноса расплавленного металла в сварочную ванну путем регулирования поверхностных свойств взаимодействующих расплавленного металла и шлака.

Поставленная задача решается тем, что в электроде для ручной дуговой сварки низколегированных сталей перлитного класса, включающем стержень из низколегированной стали и нанесенное на него покрытие, содержащее мрамор, плавиковый шпат, рутиловый концентрат, двуокись титана, ферросилиций, ферротитан, марганец металлический, графит, гематит и железный порошок, покрытие дополнительно содержит слюду и пластификатор при следующем содержании компонентов, мас.%:

мрамор 35-40 плавиковый шпат 12-17 рутиловый концентрат 10-16 двуокись титана 3-5 ферросилиций 4-7 ферротитан 5-7 марганец металлический 3-7 графит 0,1-0,3 гематит 1,0-3,0 слюда 1,0-3,0 пластификатор 1,0-3,0 железный порошок остальное,

при этом соотношение между содержанием в покрытии графита к суммарному содержанию гематита и слюды составляет 0,02-0,10.

Стержень электрода может быть выполнен, например, из проволоки марок Св-10ГН1МА. В качестве пластификатора покрытие электрода может содержать поташ.

Шлакообразующие компоненты покрытия подобраны таким образом, чтобы оно соответствовало рутил-основному виду.

Введение гематита совместно с графитом улучшает сварочно-технологические свойства электродов. Гематит позволяет повысить окисленность зоны плавления, в результате чего снижается поверхностное натяжение взаимодействующих капли и шлака, что способствует измельчению и улучшению переноса капель, обусловливающего высокое качество металла шва.

Слюда, введенная в состав покрытия, способствует не только пластифицированию обмазочной массы при изготовлении электродов, но и влияет на поверхностные свойства расплавленного металла.

Соотношение между содержанием в покрытии графита и суммарным содержанием гематита и слюды, равное 0,02-0,10, обеспечивает согласованное плавление стержня и покрытия и стабильный перенос электродного металла в сварочную ванну.

Марганец (возможно его введение в виде ферромарганца) улучшает механические свойства сварного шва при комнатной и повышенной температуре. Совместное введение в покрытие таких компонентов, как марганец, ферросилиций и железный порошок в предлагаемых количествах, позволяет регулировать в широком диапазоне химический состав, теплофизические и механические свойства сварного шва, а также структуру наплавленного металла.

Ферросилиций и ферротитан обеспечивают глубокое раскисление наплавленного металла и снижают склонность к старению.

Железный порошок позволяет регулировать активность покрытия и шлака при горении дуги.

В качестве двуокиси титана может быть использован рутил или чистая двуокись титана. Указанные материалы могут быть использованы также и совместно.

Изобретение реализуется следующим образом.

Для изготовления электродов использовали стержни из проволоки Св-10ГН1МА. 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 360°C в течение 1,5 часа.

Испытания электродов проводили следующим образом. Были сварены пластины из стали 10ГН2МФА, из которых изготовили образцы для механических испытаний наплавленного металла.

В таблице 1 приведены составы покрытия электрода в соответствии с формулой изобретения. Покрытие нанесено на стержень из проволоки Св-10ГН1МА диаметром 4 мм при коэффициенте массы покрытия 42-46%.

Таблица 1 Компоненты покрытия Номер состава покрытия 1 2 3 мрамор 35 39 40 плавиковый шпат 12 17 15 рутиловый концентрат 16 12 10 двуокись титана 3 4 5 ферросилиций 4 6 7 ферротитан 7 6 5 марганец металлич. 3 4,5 7 графит 0,1 0,2 0,3 гематит 1,0 1,8 3,0 слюда 1,0 2,0 3,0 поташ 3 1,0 2 железный порошок 14,9 6,5 2,7

В таблице 2 приведены фактические значения механических свойств металла шва, полученные при сварке пластин из стали 10ГН2МФА с использованием электродов с покрытием из табл.1, при комнатной температуре (20°C) и при температуре плюс 350°C.

Образцы были подвергнуты высокому отпуску при температуре 650±10°C с выдержкой 10±0,5 ч.

Таблица 2 Температ. испытаний Т, °C Механические свойства металла шва (наплавлен.металла) Временное сопротивл. разрыву, МПа (кгс/мм²) Предел текучести, МПа (кгс/мм²) Относител. удлинение, % Относител. сужение, % Ударная вязкость, Дж/см², (кгс·м/см²) 20 539(55) 343(35) 20 59 53(5)* 350 490(50) 294(30) 19 57 - * При испытании на образцах типа IX по ГОСТ 6996

Изобретение может быть использовано для ручной дуговой сварки низколегированных сталей перлитного класса, в частности, марок 10ГН2МФА, 15Х2НМФА, 15Х2НМФАА, 15Х3НМА, 15Х3НФАА, работающих при температуре до 350°С. Электрод включает стержень из низколегированной стали и нанесенное на него покрытие. Покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: мрамор 35-40, плавиковый шпат 12-17, рутиловый концентрат 10-16, двуокись титана 3-5, ферросилиций 4-7, ферротитан 5-7, марганец 3-7, графит 0,1-0,3, гематит 1,0-3,0, слюда 1,0-3,0, пластификатор 1,0-3,0, железный порошок - остальное. Соотношение между содержанием в покрытии графита к суммарному содержанию гематита и слюды составляет 0,02-0,10. Стержень электрода может быть выполнен, например, из проволоки марок Св-10ГН1МА. В качестве пластификатора покрытие электрода может содержать, например, поташ. Электрод обеспечивает повышение прочностных и пластических свойств металла при температуре до 350°С за счет сбалансированного его состава и унифицированного переноса расплавленного металла в сварочную ванну путем регулирования его поверхностных свойств. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Электрод для ручной дуговой сварки низколегированных сталей перлитного класса, включающий стержень из низколегированной стали и нанесенное на него покрытие, содержащее мрамор, плавиковый шпат, рутиловый концентрат, двуокись титана, ферросилиций, ферротитан, марганец металлический, графит, гематит и железный порошок, отличающийся тем, что покрытие дополнительно содержит слюду и пластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
мрамор 35-40 плавиковый шпат 12-17 рутиловый концентрат 10-16 двуокись титана 3-5 ферросилиций 4-7 ферротитан 5-7 марганец металлический 3-7 графит 0,1-0,3 гематит 1,0-3,0 слюда 1,0-3,0 пластификатор 1,0-3,0 железный порошок остальное,

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что его стержень выполнен из проволоки Св-10ГН1МА.

3. Электрод по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора покрытие содержит поташ.