Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла Советский патент 1991 года по МПК B23K35/36 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам, а именно к составу покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла.

При тяжелых режимах сварки, например при сварке с избирательным (направленным) отражением, обладающим высоким теплосодержанием брызг электродного металла (до 89% от их общего числа), в стороны от сварочной ванны, резко возрастает интенсивность их контакта с защитным покрытием. Под действием значительных тепловых и механических нагрузок покрытие теряет свои прочностные характеристики, поскольку сульфитно-спиртовая барда, выполняющая функцию связующего, частично выгорает. Наблюдается так называемый пробой противосварочного покрытия, ведущий к его разрушению и оголению защищаемых участков металла. Электродные капли непосредственно соприкасаются с металлом, налипая на поверхность изделия.

Целью изобретения является повышение защитных свойств покрытия в условиях больших тепловых и механических нагрузок и качества металла шва.

Гипс технический испол ьзуется встроитель- стве в качестве вяжущего материала. В данном случае гипс технический с температурой плавления 1400-1450°С введен в состав покрытия как теплоизоляционный наполнитель. Это благоприятно сказывается на термостойкости покрытия. Одним из положительных факторов является то, что он обладает незначительной водозатворностью и начинает терять связанную воду при темпеО

ю

о

ю го

ратуре Hat рева 107°С и прекращает при 11Б°С.

Температура удаления влаги из материалов влияет как на процесс высыхания (сушки) покрытия, так и на паро-газовыделения при тепловом воздействии на покрытие расплавленных электродных капель. Кроме того, образующиеся кристаллы тесно переплетаются и срастаются друг с другом, образуя пространственно сшитую структуру, чго обуславливает высокую механическую прочность затвердевшего слоя покрытия.

Асбестовый порошок широко используется в промышленности как теплоизоляционный материал. В предлагаемом покрытии асбестовый порошок используется как наполнитель, повышающий его теплостойкость. Его введение позволяет избежать пробоя защитного покрытия при сварке с направленным отражением брызг.

Карбонатно-глинисто-солевой шлам является отходом производства калийных удобрений, образующимся в результате механического обесшламливания сильвинито- вой руды. По химическому составу шлам состоит из 30-40 мас.%. легкорастворимых в воде хлоридов калия и натрия (5-10 мас.% КС) и 25-30 мэс.% NaCI) и 60-70 мас.% глинистых минералов (35-40 мас.% гидрослюды и 25-30 мас.% монтмориллонита). В настоящее время карбонатно-глинисто-со- левой шлам не находит должного применения в народном хозяйстве и, в основном, идет в отвал, ухудшая тем самым экологию окружающей среды. Совместное введение карбонатно-глинисто-солевого шлама и сульфитно-спиртовой барды обеспечивает равномерное и непрерывное распределение связующего по поверхности частиц на- полнителя, вследствие чего удельная работа адгезии достигает максимума при минимальной толщине покрытия. В резуль- та те общая механическая прочность покрытия возрастает, что важно при интенсивном разрушающем воздействии электродных капель с их направленным отражением. Сочетание в шламе солей и глинистых минералов создает возможность улучшения седиментационной устойчивости, повышения термостойкости защитного покрытия при высоких температурах.

Наличие в карбонатно-глинисто-соле- вом шламе NaCI и KCI позволяет повысить прочность и скорость отвердевания покрытия при сушке за счет кристаллизации растворенной соли по зернам наполнителя и ее плавления при более высоких температурах, и заменяет частично выгоревшее связующее (суоьфш но-спиртовую барду), и тем

самым устранить потерю прочности покрытия.

Кроме того, хлористые соли К и Na препятствуют насыщению сварочной ванны газами, образующимися при деструкции органической составляющей (сульфитно- спиртовой барды) благодаря тому, что хлор вступает во взаимодействие с водородом с образованием газообразного соединения

0 HCI, которое легко ассимилируется.

Шлам является источником легкоионизируемых натрия и калия, которые улучшают формирование металла шва. Высота неровностей поверхности шва (шероховатость)

5 уменьшается. Повышается также срок хранения покрытия, поскольку предохраняет барду от брожения.

Стеариновой кислоты кальциевая соль позволяет дополнительно обеспечить (со0 вместно с карбонатно-глинисто-солевым шламом) седиментационную устойчивость, а также легкость удаления покрытия, поскольку выполняет роль смазки между защищаемыми участками металла и

5 противосварочным покрытием.

Пульвербакелит ПК - 104 представляет собой тонкоизмельченную смесь, нерастворимую в воде. Введен как связующий материал, полимеризующийся при высоких

0 температурах. Под действием электродных капель он расплавляется, замещая частично выгорающую барду, залечивая тем самым пробой покрытия и повышая его эластичность.

5Сульфитно-спиртовая барда вводится в

состав покрытия для повышения его прочности, сцепления с поверхностью защищаемых металлических участков и его кроющей способности. Совместное введе0 ние сульфитно-спиртовой барды и гипса технического увеличивает интервал схваты- ваемости гипса.

Уменьшение количества сульфитно- спиртовой барды в покрытии по сравнению

5 с прототипом (до 3.5%) способствует лучшему распределению связующего на зернах наполнителя (карбонатно-глинисто-солевом шламе, асбестовом порошке, гипсе техническом), вследствие чего общая

0 прочность покрытия возрастает. Уменьшение толщины заметно повышает .эластичность пленок, но лишь до тех пор, пока не нарушается сплошность пленки (при содержании барды не ниже 3,0 мае %)

5Оптимальное количество вводимого в

состав покрытия гипса технического и абсе- стового порошка варьирует в предепах 1 2 мас.% и 2-4 мае % соответственно При их введении менее указанных величин покры тие не обладает достаточной термостойко

стью. При их введении более оговоренных величин снижается стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин.

Карбонатно-глинисто-солевой шлам на- иболее целесообразно вводить в количестве 18-22 мас.%. При введении шлама менее 18 мас.% механическая прочность покрытия снижается, ухудшается ионизация дугового промежутка. Увеличение содержания шла- ма более 22 мас.% приводит к появлению трещин на покрытии.

Кальциевую соль стеариновой кислоты вводят в количестве 0,7-0,9 мае. %, что обеспечивает легкость удаления покрытия после сварки.

При введении пульвербакелита более 2 мас:% в металле шва имеются поры, а при введении менее 1 мас.% наблюдается низкая термостойкость покрытия.

Покрытие готовят следующим образом.

Сульфитно-спиртовую барду, карбонат- но-глинисто-солевой шлам и воду перемешивают в смесителе в течение 2-3 мин. После этого загружают асбестовый порошок, пульвербакелит, кальциевую соль стеариновой кислоты и перемешивают еще 5-7 мин. Затем добавляют гипс и процесс пер - вмешивания продолжают еще 2-3 мин до потери им свойств схватывания. Полученную суспензию с помощью кисти или пульверизатора наносят нэ защищаемые участки металла.

Конкретные составы покрытий приве- дены в табл.1.

Оценка свойств покрытия приготовленных составов 1-5 была проведена при вибродуговой наплавке самозащитной порошковой проволокой ПП - ТН 250. При- меняли следующие режимы: Св 200-220 А, 11д 18-20 В, VH 20 м/ч. Использовали наконечник наплавляющего мундштука с цилиндрической формой рабочей поверхности

экрана, обеспечивающей около 90% отряженных от экрана электродных частиц, перпендикулярно к шву.

Определяли (визуально) наличие пор в металле шва, кроющую способность покрытия (наплывы, залысины, подтеки), эффективность защиты покрытия при направленном отражении электродных брызг (по проценту трудноудалимых брызг на защищаемых металлических пластинах), шероховатость шва (как разность максимальной и минимальной высоты шва).

Полученные результаты испытаний сведены в табл.2.

Составы покрытий 2-4 позволяют повысить защитные свойства покрытий в условиях больших тепловых и механических нагрузок и качество металла шва по сравнению с известными.

Формула изобретения Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла, содержащий сульфитно-спиртовую барду и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения защитных свойств покрытия в условиях больших тепловых и механических нагрузок и качества металла шва, состав дополнительно содержит кар- бонатно-глинисто-солевой шлам отходов производства калийных удобрений, кальциевую соль стеариновой кислоты, асбестовый порошок, технический гипс и пульвербакелит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфитно-спиртовая барда 3,0-3,5 Карбонатно-глинисто-солевой шлам отходов производства калийных удобрений18-22 Кальциевая соль стеариновой кислоты 0,7-0.9 Асбестовый порошок2-4 Технический гипс1-2 Пульвербакелит1-2 Вода Остальное.

Таблица

1аблица2

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам, а именно к составам покрытий для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла. Цель изобретения - повышение защитных свойств покрытия в условиях больших тепловых и механических нагрузок и качества металла шва. Состав содержит. мас.%: сульфитно-спиртовая барда 3,0-3,5; карбонатно-глинисто-солевой шлам 18-22; кальциевая соль стеариновой кислоты 0,7- 0,9; асбестовый порошок 2-4; технический гипс 1-2 ; пульвербакелит 1-2; вода остальное. Гипс и асбест повышают термостойкость покрытия. Шлам совместно с сульфитно-спиртовой бардой повышают механическую прочность покрытия, а также скорость его затвердевания. Пульвербакелит является эластичным связующим покрытия. 2 табл. сл С