Состав покрытия для защиты поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла Советский патент 1985 года по МПК B23K35/36 

4 ОО ГО

со

Изобретение относится к сварке металлов; а именно к электродуговой сварке плавящимся электродом, и предназначено для защиты поверхностн свариваемого изделия от брызг расплавленного металла, а также для зашиты сопел плазмотронов при плазменной резке от выплесков расплавленного металла в момент пробивки отверстий и при последующей резке.

Известен состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла, содержащий углекислый натрий, поверхностно-активное вещество, силикат натрия, воду при следующем соотношении компонентов, мае. %: углекислый натрий 14-17; поверхностно-активное вещество 0,02-0,03; скллкат натрия 28-31, вода остальное I.

Однако для данного состава покрытия для защиты поверхности от брызг расплавленного металла характерно недостаточное количество сварных швов и наличие отдельных пор в покрытии, значительно влияющих ка нарушение защиты поверхности от прилипания брызг расплавленного металла.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является состав |2| покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла, содержащий двуокись кремния и связующее при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Двуокись крем 1ия28-44

Асбестовое волокно2-5

Силиконовая жидкость Остальное Однако данный состав не обладает достаточной термостойкостью в зоне, прилегающей к высокотемпературной плазме (15000°С). Состав, наносимый на сопла плазмотрона, подвергается растрескиванию, закручивается и отпадает. Кроме того, с применением этого состава связана необходимость обязательного удаления его после выполнения процесса сварки, так как присутствие асбестового волокна вызывает рыхлость поверхности и последующее нанесение грунта не обеспечивает получения гладкой поверхности. Механическое удаление или удаление покрытия путем химического растворения достаточно трудоемко.

Цель изобретения - по зыщение надеж ности защиты поверхности и улучшение сцепления покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что состав покрытия, содержащий двуокись кред нйя и связующее, дополнительно содержит хромомагнезит, двуокись циркония, окись алюминия, двуокись титана, а в качестве связующего использована магнийфосфатная сзйзка при следующем соотнощенни компонентов, мае. %:

ZlsyoKMCb кремния9-13

.Хромомагнезит20-24

Двус;.;Ись циркония Л-7

Окись алюминияГ-3

Двуокись титана0,1-0,3

Магнийфосфатная связка Остальное Двуокись кремния способствует получе нию более однородного состава покрытия, стойкого к воздействию высоких температур. Хромомагнезит в сочетании с двуокисью циркония на магиийфосфатной связке обеспечивает высокую прочность, плотность, термостойкость, надежную защиту состава покрытия, чему способствует и высокая противопригарная эффективность хромомагнезита, которая обеспечивается высокой огнеупорностью и быстрой спекаемостью при 1000-1300°С. Кроме того, хромомагнезит 5 обладает высокой теплопроводностью, постоянством объема при быстрых сменах температур, повышенной прочностью и не склонен к образованию пригара. Все вместе названное в сочетании с высокой теплоаккумулирующей способностью и низкой смачиваемостью.окислами жидкого металла хромомагнезита способствует обеспечению надежной защиты.

Магнийфосфатная связка изготавливается по ТУ6-18-167-78, разработанному В. О. «Союзсода ив оптимальном варианте co держит 11% и 89% ортофосфорной кислоты..

Двуокись титана и окись алюминия д@полнительно увеличивают прочность состава покрытия, кроме того, входящие в их состав титан и алюминий обладают большим сродством к кислороду, т. е. являются активными раскислйтелями, поэтому при случайном попадании покрыгия в сварочную ванну ведут к дополнительному раскислению, свя.зьшанию и удалению кислорода, т. е. к улучшению качества сварного щва.

При защите данным составом покрытия происходит следующее. Окись магнйя, находящаяся в хромомагнезите (до 42%) и двуокись кремния под действием высокой температуры плазмы взаимодействуют с образованием метасиликата магния, являющегося прочным химическим соедине,нием, что увеличивает адгезию покрытия, а следовательно, и надежность защиты. Компоненты, входящие в состав покрытия, имеют величину зерен не более 0,8 мМ с содержанием пылевидной фракции не более 5%. Такая зернистость компонентов способствует после нанесения покрытия получению микрорельефа защищаемой поверхности, подобно микрорельефу после пескоструйной обработки а это способствует получению высокой адгезии покрытия. Адгезионные свойства покрытия находятся на уровне

адгезионных свойств, грунтов, применяемых в лакокрасочной промышленности. Кроме того, покрытие является химически стойким по отношению к грунтам, что позволяет.

не покрытия, наносить грунт, при этан покрытие обеспечивает и дополнительную защиту от коррозии. Применение предлагаемого покрытия исключает дополнительные трудоемкие затраты для последующей

обработки поверхностей свариваемь1х Деталей.

Пример. Для проведения лабораторных испытаний готовят семь составов покрытия, содержание которых приведено в таблице

СОСТАВ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ СВАРИВАЕМОГО ИЗДЕЛИЯ ОТ БРЫЗГ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, содержащий двуокись кремния и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты поверхности и улучшения сцепления покрытия, он дополнительно содержит хромомагнезит, двуокись циркония, окись алюминия, двуокись титана, а в качестве связующего использована магнийфосфатная связка при следующем соотношении компонентов, мас.%г Двуокись кремния9-13 Хромомагнезит20-24 Двуокись циркония3-7 Окись алюминия1-3 Двуокись титана0,1-0,3 Магнийфосфатная связка Остальное

Двуокись кремния Асбестовое волокно Силиконовая жидкостьХромомагнезит Двуокись циркония Окись алюминия Двуокись титана Магнийфосфатная 70,45 66, связка

Сначала готовят магнийфосфатную связку, содержащую 11% MgO и 89% ортофосфорной кислоты плотностью 1,42 г/см. К ортофосфорной кислоте порциями добавляют AlgO и тщательно перемешивают до полного растворения MgO. Реакция сопровождается большим выделением тепла, поэтому сосуд охлаждают проточной водой. После охлаждения раствор отфильтровывают. , Изготовление составов покрытия производят, путем перемешивания компонентов.

Сначала готовят смесь, содержащую двуокись кремния, хромомагнезит и магнийфосфорную связку, путем тщательного перемешивания в течение 4-6 мин.-После этого в смесь вводят двуокись циркония, окнсь ал(оминия и двуокись титана. Общее время перемешивания 8-10 мин. Таким образом получают смесь в виде сметанообразной массы.

Указанные в таблице составы покрытий наносят на псшерхность свариваемых образцов-пластин 10X150X400 мм из стали 09Г2С, которые затем сваривают полуавтоматом А-П97 в среде углекислого газа на режиме:

а280-320 А

1}в23-25 В

И,оя р-180-210 м/ч. Вылет электрода 20-25 мм.

Оценку покрытия производят по степени прилипания орызг к поверхности сварийаё: мых образцов (измеряется процентным соотношением прилипших к поверхности металла брызг к их общему количеству).

Кроме того, все составы испытывают путем нанесения их на сопла плазмотрона ПВР 402, проводят выдержку 15 мин, просушива;эт в печи при 300°С, устанавливают их в плазмотрон и производят пробивку отверстий на листе толщиной 30 мм из нержавею: щей стали I2X8H9T, шестндесятикратным включением плазмотрона на установке воздушно-плазменной резки АНР-403.

В результате испытаний установлено, что на образцах и на соплах с покрытием составов П1, IV, V прилипших брызг нет; на образцах с покрытием составами I, П, VI.VU и по прототипу наблюдаются отдельные прилипшие брызги {количество прилипших брызг составляет 5-7% к общему количеству брызг); на соплах с покрытием составом , II, VI, Vn и по прототипу наблюдаются отдельные прилипшие брызги (количество прилипших брызг составляет 1-3% к общему количеству брызг).

Определение адгезионных свойств составов покрытия по отношению к защищаемой Поверхности и грунтам проводится путем оценки предела прочности при сдвиге. Для 10 11 12 13 14 3,35 59,8 56,25 52,749,15

этого готовят образцы из стали ВСТ.ЗСп. На одну из стальных пластин после дробеструйной обработки на участке, равном 15 мм, наносят каждый из испытуемых составов, толщина слоя 0,4-0,6 мм. Затем накладывают вторую пластину и плотно прижимают.

После просушки при 20°С и прокалки в печи при 300°С к этим пластинам прикладывают усилие на разрывной машине УМ-К 5. Таким образом, оценивается предел прочности при сдвиге соединения (металл- состав покрытия - металл). В результате установлено, что величина предела прочности при сдвиге соединений (металл - состав покрытия - металл), для составов I, II, VI:,VII и по прототипу составляет в среднем 4, МПа, а для составов III, IV, V - 8-13,5 МПа, что соответствует пределу

прочности при сдвиге соединения металл- грунт.

Результаты всех испытаний позволяют сделать вывод, что лучшие показатели по заш,ите поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла и по защите сопел плазматрона при плазменной резке от выплесков расплавленного металла в момент пробивки отверстий имеют составы III, IV, V. Те же составы способствуют и получению лучшей адгезии покрытий.

Использование предлагаемого состава покрытия обеспечивает по сравнению с существующими -более надежную защиту от брызг расплавленного металла при сварке и от выплесков при плазменной резке; равномерность слоя наносимого покрытия; повышение прочности сцепления (адгезии) состава покрытия с защищаемой поверхностью.