Материал неплавящегося электрода Советский патент 1983 года по МПК B23K35/32 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано для получения неплавящихся электродов при сварке методом местного контактного плавления сталей и других трудносвариваемых металлических материалов, особенно при больших соотношениях толщин соединяемых деталей 1:50 и более. Известно выполнение неплавящегося электрода из вольфрама, когда вольфрамовые прутки получают методом прессования заготовок из порошка с последующим двойным спеканием (при косвенном нагреве и прямым про пусканием тока) при 2200-2300 С, З тем спеченные заготовки подвергают горячей прокатке и протяжке через фильтры. Все операции по получению вольфрамового прутка осуществляют в глубоком вакууме L . Недостатками вольфрама являются сложность и дороговизна многоступенчатой и строгой технологии получения вольфрамового прутка, высокие температуры спекания заготовок и прокатки вольфрамового прутка, Кроме того, вольфрамовый элект род смачивается свариваемым материалом, и растворяется в нем. Не обес печивая высокого качества сварного шва. Электрод дефицитен. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту яв ляется электродный материал на осно ве TIN и/или ZrN - AI Ox -TiC-Mo-Ni, содержащий об.доли,Sg: 20-30 ; Mo20-30;TiC8-10;Ni 0,3-0,6;TiN и/ил ZrN остальное. . Неплавящиеся электроды на основе TIN и/или ErN-Alrj O -TiC-Mo-Ni формуют методом шликерного литья после тщательного размола и перемешивания шихты до получения по рошка со средним размеров частиц 1-3 мкм. Спекание производится в ар гоне первого сорта при избыточном давлении 1 .97 Па и в вакуумной печи типа СШВЛ 2 J, Недостатки данных электродов еле дующие. Высокие температуры спекания электродных материалов TIN и/или ZrN-Al2;0-,j-TiC-Mo-Ni, недостаточно высокая термостойкость из-за малого содержания металла, что снижает количество циклов сварки при эксплуа тации электродов, сравнительно низкая жаростойкость электродов, требующая защитной атмосферы при- сварке; использование в качестве компонента шихты сравнительно дорогого металла Мо. Цель изобретения - создание материала неплавящегося электрода для электросварки методом местного контактного плавления сталей и других трудносвариваемых материалов, отличающийся высокой термостойкостью, жаростойкостью, требующий меньших энергозатрат, не содержащий дефицитный вольфрам. Поставленная цель достигается тем, что материал неплавящегося электрода для сварки методом местного контактного плавления, содержащий по крайней мере один из нитридов А еталла 1У В группы, дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, об.: Хром 70-80 Нитрид металла 1У В груп- ; пы Остальное Получают предлагаемый материал следующим образом. Размолотые и смешанные в указанной пропорции порошки замешивают на пластификаторе (85 вес.% парафи- на + 15 вес.% воска), необходимые заготовки отливаются методом шликерного литья, которые после отгонки в них пластификатора спекаются при в з.ащитной атмосфере (аргон первого сорта, избыточное давление 1 ,9710 Па) в вакуумной печи с вольфрамовым нагревателем в тиглях из TiB/i+TiC в засыпке из крупнозернистого ZrN. Для получения неплавяцихся электродов из данного материала изготовлены цилиндрические образцы диаметром 8,10 и 12 мм и длиной 50 мм из смесей. Для сравнения также были изготовлены электроды из известного материала и испытан электрод из вольфрамового прутка 6 мм. Примеры выполнения представлены в таблице, где даны примеры и на составы, выходящие за пределы предпаг аемых составрв. Во всех случаях измерялось удельное электросопротивление, угол смачивания жидкой сталью, количество теплосмен до разрушения, жаростой3кость, экономия электроэнергии при спекании электродов партией в коли10317014честае 10 шт. Подученные результаты такжепредставлены в таблице.

I и Ф

4 X

У I S 0

§5 i

о о

«о

«об ье -л

1Л

t

VO

1Л

1Л

о оо

о ил п

о о f

01

Как видно из таЪлицы предлагавмый материал спекается при температурах на ниже чем известный. Это позволяет при изготовлении электродов экономить около 7 кВт/и электроэне эгии на партии электродов из 10 шт, что составляет 21 тыс, кВт/ч в год. При этом благодаря снижению температуры спекания электродов повышают срок службы печного оборудования .экономится технологическая вода.

Снижение содержания нитрида в материале ведет к увеличнию термостойкости и жаростойкости. Однако это приводит к уменьшению угла смачивания электрода жидкой, сталью. Уменьшение угла смачивания ниже 70 отрицательно сказывается на формировании сварного шва, значительно ухудшается его чистота и шов становится пористым. К аналогичным результатам приводит и увеличение угла смачивания более 80 . Исходя из этого установлен нижний предел содержания нитрида в материале. . .

В промышленности в качестве материала неппавящихся электродов используется вольфрам, который можно считать базовым объектом сравнения. Вольфрамовый элек-срод имеет практически неограниченную термостойкость и низкое удельное электросопротивление. Однако его низкая жаростойкость, взаимодействие ср свариваемым материалом, образование локальной пористости сварного шва, являющейся причиной разрушения узлов по сварному шву, делает вольфрам малопригодным материалом для неплавящихся электродов.

Выпускаются неплавящиеся электроды на основе нитрида титана (циркония) окиси алюминия, карбида титана, молибдена и никеля, где сохраняются все положительные качества.Сравнение термостойкости электродов из предлагаемого материала со стойкость электродов из известного материала показало, что она примерно на выше. Кроме того, электроды из предлагаемого материала обладают достатоно высокой жаростойкостью, позволяющей проводить процесс сварки без применения защиты.