Материал неплавящегося электрода Советский патент 1984 года по МПК B23K35/22 B23K9/16 

эо о со 4

СП Изобретение относится к сварочно му производству, а именно к составам материалов неплавящихся электродов, используемых для контактной сварки металлов плавлением. Известны составы материалов неплавящихся электродов, содержащие как чистый вольфрам, так и вольфрам с присадками оксидов тория, иттрия или лантана С13. Известен также состав материала электрода на основе вольфрама с присадкой оксида иттрия (2,3 вес.% и микроприсадками молибдена, никеля и борида вольфрама 2 . Однако вольфрам хорошо смачивает ся многими металлическими расплавами (например, железом, сталью, титаном, алюминием ) и растворяется в них, что является причиной образования локальной пористости в свар ном шве и разрушения сваренных узло по шву. Незначительные добавки к вол вольфраму химически инертных к таким расплавам тугоплавких оксидов н оказывает существенного влияния на смачиваемость и химическую инертнос электродов. Кроме того, технология изготовления вольфрамовых и вольфрам содержащих прутков сложная и дорогая: заготовки прессуют из порошка, подвергают двойному спеканию при 2200-2300°С, а затем обрабатывают горячей ковкой на ротационноковочных Машинах, все операции выпол няются в вакууме или в среде водорода. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является . состав материала неплавящегчэся электрода, оЬдержащий, мас.%, оксид алюминия 4-13, нитрид титана 9-34, фольфрам 62-83. Электрод из материала этого состава получают методом порошковой металлургии: прессованием смеси порошков и последующим спека-% нием в среде азота при 2050-2200°С. Электрод обеспечивает получение рав нопрочности шва и свариваемых деталей З . Однако он недостаточно термостоек что обусловлено интенсивной рекристаллизацией и значительным ростом зерна материала при высокой темпеиатуре спекания. Цель изобретения - повышение тер мостойкости электрода и улучшение его технологичности при спекании. Указанная цель достигается тем, что состав материала электрода, содержащий тугоплавкий металл VIB гру пы периодической системы и нитриды тугоплавких металлов IVB группы периодической системы дополнительно содержит муллит и никель, при следующем соотношении компонентов, мае. %: Тугоплавкий металл VIB группы периодическойсистемы20-35 Муллит20-30 Никель0,2-0,8 Нитриды тугоплавких металлов IVB группы периодической системыОстальное Введение в состав материала электрода муллита позволяет получить высокоплотный электрод путем жидкофазного спекания при сравнительно невысоких температурах 1840-18бО°С Снижение температуры спекания электрода на 200-350° улучшает технологичность электрода и повышает его термостойкость за счет торможения процесса рекристаллизации и роста. зерен материала. Термостойкость электродов повышается также и вследствие того, что муллит обладает высокой термостойкостью благодаря низким значениям коэффициента термического расширения и модуля упругости. Добавка .никеля активирует уплотнение электрода при спекании и делает его поверхность более гладкой. Требуемый уровень электропроводное- ти регулируется содержанием электропроводных компонентов - нитридов и металлов. Значительные количества в составе материала нитридов и муллита, несмачиваемых и невзаимодействующих со многими металлическими расплавами, способствует получению высокого качества сварного соединения. В табл. 1 приведены примеры количественного соотнсяиения ингредиентов предлагаемых составов, из которых готовят неплавящиеся электроды С стержни 0 8 мм и длиной 45 мм с относительной плотностью материала 96-98%. . Таблица 1 Молибден .Вольфрам ,Нитрид титана . Нитрид циркония

Технология изготовления электродов заключается в совместном мокром размоле порошков указанных ингредиентов в нужном соотношении до получения порошка со средним размером частиц 1-3 мкм, пластифицировании смеси порошков раствором каучука в бензине, формовании электродов методом мундштучного прессования и жидкофазном спекании в среде азота при 1840-1860С.

Свойства электродов, изготовленных из составов 1-3 (табл. 1) прГед-. 5 лагаемого, известного (стержни 08 мм и длина 45 мм) и вольфрамового (пру,ток 0 б мм материалов приведены в табл. 2. |Таблица2

й

98

64 36 48,5

96

97

5,5 97 29,9

Как видно из табл. 2, электроды из предлагаемого состава имеют более высокую термостойкость и улучшенную технологичность при спекании: они спекаются при температурах на 250-300° ниже, чем известные что обеспечивает экономию электроэнергии и повышает срок службы печного оборудованияi Кроме того, использование электродов предлагаемого состава позволяет сни270

1840

6 300 1860

5,6 1840 270

6

2300

190 2150

зить расход дефицитного вольфра-, а.

Используемые в промышленности вольфрамовые неплавящиеся электроды (базовый объект сравнения | имеют практически неограниченную термостойкость. Однако взаимодействие вольфрама со свариваемым материалом приводит к снижению качества сварного шва, что делает W -электроды малопригодными для контактной сварки плавлением.