ФЛЮС-ДОБАВКА Российский патент 2015 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам-добавкам, предназначенным для примешивания к сварочным флюсам.

Известен выбранный в качестве прототипа керамический флюс-добавка, предназначенный для примешивания к плавленым флюсам, содержащий пыль электрофильтров алюминиевого производства и в качестве связующего вещества калиево-натриевое жидкое стекло в следующем процентном соотношении, мас. %

Пыль электрофильтров алюминиевого производства 5-41,66 Калиево-натриевое жидкое стекло 58,34-95

причем керамический флюс-добавка примешивается к плавленым флюсам в количестве 9,5-24% [1].

Существенными недостатками данного керамического флюса-добавки являются:

- повышенный уровень загрязненности сварного шва неметаллическими включениями и, как следствие, снижение значений ударной вязкости при отрицательных температурах;

- высокий уровень твердости сварного шва по сравнению с уровнем твердости основного металла за счет значительного науглероживания сварного шва из-за выбранного неоптимального соотношения керамического флюса-добавки и плавленого флюса;

- высокая стоимость и дефицитность калиево-натриевого жидкого стекла.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- повышение общего уровня механических свойств сварного шва, в частности ударной вязкости при отрицательных температурах, за счет снижения уровня загрязненности неметаллическими включениями;

- стабилизация уровня твердости сварного соединения за счет снижения разности концентраций углерода в сварном шве и основном металле в связи с оптимизацией состава компонентов в керамическом флюсе-добавке;

- снижение стоимости флюс-добавки за счет использования более дешевого и недефицитного натриевого жидкого стекла.

Для этого предлагается флюс-добавка, предназначенный для

примешивания к сварочным флюсам, на основе жидкого стекла, который содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и натриевого жидкого стекла при соотношении компонентов, мас. %:

Пыль электрофильтров алюминиевого производства 41,67-60 Натриевое жидкое стекло 58,33-40

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемых при сварке швов, стабильности процесса сварки и требуемых механических свойств.

Для изготовления флюса-добавки использовали пыль электрофильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, мас. %:

Аl₂О₃ =20-46,23; F^- =16-26,7; Na₂O =7,6-15; K₂O =0,4-6, СаО =0,6-2,3; SiO₂ =0,5-2,48; Fe₂O₃ =2,1-3,27; С_общ =11,8, 5-30, 2, MnO =0,07-0,9, MgO =0,06-0,9, S =0,08-0,19, Р =0,09-0,18.

Натриевое жидкое стекло имело значение силикатного модуля 2,0-3,5 при плотности растворов 1,30-1,60 г/см³.

Изготовление заявляемого флюса-добавки проводили смешением пыли электрофильтров алюминиевого производства и натриевого жидкого стекла. Полученная смесь перемешивалась в течение 15-45 минут до получения однородной массы, сушилась при комнатной температуре в течение 6-12 часов, после чего производился помол. Далее осуществлялся просев через сито (ячейка 3×3мм), при этом гранулы большего размера измельчались и направлялись на рассев. После чего гранулы прокаливались при температуре 150-300°C в течение 10-50 мин. Заявляемый флюс-добавка примешивалась к сварочным флюсам АН-348А, АН-60, АН-67, после чего осуществлялась сварка образцов с использованием сварочных тракторов ASAW-1250. Технологические испытания проводили при сварке шва на образцах из стали марки 09Г2С длиной не менее 500 мм. Для сравнения проводили сварку под флюсами АН-348А, АН-60, АН-67 с использованием керамического флюса-добавки согласно прототипу. Влияние изменения химического состава компонентов с граничными, заграничными и заявляемыми пределами, а также с присадкой керамического флюса-добавки согласно прототипу (столбец 9) на механические свойства сварного шва (предела прочности - σ_B, Н/мм², предела текучести - σ_Т, Н/мм², относительного удлинения δ, %, ударной вязкости при температуре минус 40°C KCU ^{-40 C}, Дж/см², а также длины строчки оксидных неметаллических включений приведено в таблице.

Использование заявляемой смеси по сравнению с прототипом позволяет:

1) повысить общий уровень механических свойств сварного шва, предел текучести σ_т и предел прочности σ_В на 4-6 Н/мм², относительное удлинение на 2%, ударную вязкость при отрицательных температурах на 3-7 Дж/см², за счет снижения длины строчки оксидных неметаллических включений на 0,1-0,6 мм;

2) стабилизировать уровень твердости сварного соединения за счет снижения разности между значениями твердости в основном металле и сварном шве на 2-4 НВ;

3) снизить стоимость флюса-добавки на 1,09 руб/т за счет использования более дешевого и недефицитного натриевого жидкого стекла.

Литература

1. Патент 2484936 РФ, МПК⁸ В23К 35/362. Керамический флюс-добавка / Козырев Н.А., Игушев В.Ф., Крюков Р.Е., Голдун З.В.; ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет». - №2012104939/02 (007484), Заявл. 13.02.2012.

Таблица Влияние соотношения ингредиентов керамического флюса-добавки механические свойства сварных швов Ингредиенты Содержание в керамическом флюсе-добавке, мас.% Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Калиево-натриевое жидкое стекло                 58,34-95 Пыль электрофильтров алюминиевого производства 39 40 44 49 51 57 60 39 5-41,66 Натриевое жидкое стекло 61 60 56 51 49 43 40 61   Количество примешиваемой добавки, % 0,09 од 1 3 5 8 10 10,1 0 σ_В, H/мм² 450 465 476 495 510 512 503 508 450-508 σ_Т, H/мм² 300 308 351 368 390 388 379 384 300-384 δ,% 19 20 20 21 23 22 21 22 19-22 KCU^-40C, Дж/см² 78 85 89 95 143 147 140 140 78-140 Длина строчки оксидных неметаллических включений, мм 0,2 0,12 0,17 0,15 0,09 0,07 0,19 0,28 0,2-0,7 Разность между значениями твердости в основном металле и сварном шве, НВ 4 4 4 4 2 2 4 4 8-12

Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам. Флюс-добавка, предназначенный для примешивания к сварочным флюсам, на основе жидкого стекла содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и натриевого жидкого стекла при соотношении компонентов, мас.%: пыль электрофильтров алюминиевого производства 40-60, натриевое жидкое стекло 60-40. Изобретение позволяет повысить общий уровень механических свойств сварного шва и стабилизировать уровень твердости сварного соединения. 1 табл.

Флюс-добавка на основе жидкого стекла, предназначенный для примешивания к сварочным флюсам, отличающийся тем, что он содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и натриевого жидкого стекла при соотношении компонентов, мас.%:
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 41,67-60 Натриевое жидкое стекло 58,33-40