СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВКИ Российский патент 2014 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к электродным покрытиям, в частности к составам электродных покрытий для износостойкой наплавки на поверхность деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с интенсивными ударными нагрузками.

Известен состав электродного покрытия, включающий железный порошок, ферромарганец, кварцевый песок, полевой шпат, каолин, мрамор, целлюлозу электродную, карбоксилметилцеллюлозу, жидкое стекло и рутил при следующем содержании компонентов, мас.%: железный порошок 1-2, ферромарганец 7-10, кварцевый песок 3-4, полевой шпат 3-4, каолин 11-13, мрамор 7-10, целлюлоза электродная 5-7, карбоксилметилцеллюлоза 0,5-1, жидкое стекло как связующее, рутил - остальное.

(RU 2293008, B232K 35/365, опубликовано 10.02.2007).

Однако данный состав электродного покрытия предназначен для электродов дуговой сварки и при нанесении на проволоку марки Св08А не обеспечивает требуемого уровня износостойкости наплавленного металла в условиях ударно-абразивного изнашивания.

Наиболее близким по технической сущности является состав электродного покрытия для износостойкой наплавки, содержащий плавиковый шпат, рутиловый концентрат, полевой шпат, хром, графит, феррованадий, алюминий, карбид титана, медный порошок, и мрамор при следующем соотношении компонентов, мас.%: плавиковый шпат 3,0-5,0; рутиловый концентрат 6,0-10,0; полевой шпат 5,0-11,0; хром 10,0-20,0; графит 5,5-6,5; феррованадий 18,0-20,0; алюминий 1,0-2,0; карбид титана 18,0-20,0; медный порошок 1,0-2,0; мрамор остальное.

(RU №2028900, B23K 35/365, 20.02 1995).

Это покрытие, нанесенное на стержни электродов из сварочной проволоки марки Св08, обеспечивает достаточно высокую износостойкость наплавленного металла в условиях ударно-абразивного изнашивания. Однако недостатком данного электродного покрытия являются низкие реологические свойства массы покрытия, которые ведут к высокому проценту брака электродного покрытия по его разрушению в процессе транспортирования и длительного хранения электродов. Кроме того, для известного состава покрытия характерно достаточно большого количества шлака и неметаллических включений в наплавленном металле и выделение вредных веществ в процессе наплавки.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение реологических свойств электродного покрытия, снижение брака покрытия при производстве, транспортировке и хранении, а также снижение уровня выделения вредных веществ (фтора и его соединений) и повышение чистоты наплавленного металла по неметаллическим включениям.

Технический результат достигается тем, что состав электродного покрытия для износостойкой наплавки содержит карбид титана, хром в виде феррохрома, графит, жидкое стекло и соль щелочного металла и карбоксиметилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид титана 9,4-10,0 Феррохром 67,0-70,0 Графит 3,2-4,0 Жидкое стекло 15,0-20,0 Соль щелочного металла и   карбоксиметилцеллюлозы 0,4-1,0

Введение в состав электродного покрытия КМЦ (соли Na или K-Na и карбоксиметилцеллюлозы) в виде порошка с содержанием активного вещества свыше 95% обеспечивает повышение реологических свойств массы покрытия, в частности улучшения пластичности, прочности сцепления покрытия электродным стержнем, снижению остаточных напряжений, которые приводят к браку покрытия по деформации и разрушению в процессе транспортирования и длительного хранения электродов.

Введение в состав электродного покрытия жидкого стекла также обеспечивает высокое качество сцепления обмазочной массы с электродным стержнем, а также высокую прочность электродов после их опрессовки, сушки и прокаливания.

Введение в состав покрытия феррохрома, например, высокоуглеродистого феррохрома ФХ 800 в больших количествах (до 70 мас.%) и карбида титана до 10% вместо плавикового шпата, полевого шпата и рутилового концентрата, которые выделяют в процессе наплавки вредные вещества и образуют значительное количество шлака, в которых находятся в большом количестве неметаллические включения (оксиды, карбонитриды и т.д.), переходящие в наплавленный металл, позволяет устранить выделение вредных веществ, а также получить высокочистый наплавленный металл по неметаллическим включениям. В то же время в процессе наплавки наплавляемый металл не окисляется, так как часть феррохрома и карбида титана окисляясь образуют слой шлака, который предохраняет расплавленный металл наплавки от контакта с воздухом.

Пример технологического процесса изготовления сварочных электродов.

1. Промывка кусковых материалов.

2. Крупное и среднее дробление кусковых материалов

3. Сушка электродных материалов.

4. Размол электродных материалов.

5. Пассивирование активных ферросплавов.

6. Приготовление жидкого стекла.

7. Приготовление шихты и обмазочной массы

8. Подготовка электродных стержней

9. Опрессовка - нанесение покрытия на стержни

10. Сушка

11. Прокаливание

12. Расфасовка и упаковка.

Сравнительные испытания известного электродного покрытия и по изобретению представлены в таблице, где приведено содержание компонентов в известном и предлагаемом составе покрытия, наличие или отсутствие выделения вредных веществ в процессе наплавки, количество неметаллических включений в единице объема наплавленного металла и процент брака покрытия по его разрушению в процессе транспортирования и длительного хранения электродов.

Как видно из данных таблицы, состав электродного покрытия по изобретению обеспечивает снижение брака покрытия по разрушению с 8% до 0,02%, что значительно повышает срок годности электродов, исключает выделения в процессе наплавки вредных для здоровья веществ и приводит к отсутствию неметаллических включений в наплавленном металле.

Таблица Компоненты покрытия Содержание компонентов в покрытии, мас.% По изобретению Известное Карбид титана 9,4 9,7 10,0 19,0 Феррохром 16,0 17,0 18,0 - Графит 3,2 3,6 4,0 6,0 Жидкое стекло 15,0 17,5 20,0 - Соль щелочного металла и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) 0,5 1,0 1,5 - Плавиковый шпат - - - 4,0 Рутиловый концентрат - - - 8,0 Полевой шпат - - - 8,0 Хром - - - 15,0 Феррованадий - - - 19,0 Алюминий - - - 1,4 Медный порошок - - - 1,6 Мрамор - - - остальное Выделение вредных веществ нет нет нет да Количество неметаллических включений - - - 10 Брак покрытия по разрушению, % 0,02 0,02 0,02 8,0

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с интенсивными ударными нагрузками. Покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: карбид титана 9,4-10,0, феррохром 67,0-70,0, графит 3,2-4,0, жидкое стекло 15,0-20,0, соль щелочного металла и карбоксиметилцеллюлозы 0,4-1,0. Состав покрытия обеспечивает повышение его реологических свойств, снижение брака покрытия при производстве, транспортировке и хранении, а также снижение уровня выделения вредных веществ и повышение чистоты наплавленного металла по неметаллическим включениям. 1 табл.

Покрытие электрода для износостойкой наплавки, содержащее карбид титана, хром, графит и жидкое стекло, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит соль щелочного металла и карбоксиметилцеллюлозы, а хром введен в виде феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Карбид титана 9,4-10,0 Феррохром 67,0-70,0 Графит 3,2-4,0 Жидкое стекло 15,0-20,0 Соль щелочного металла и   карбоксиметилцеллюлозы 0,4-1,0