СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ Советский патент 1995 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано как покрытие электродов, предназначенных для сварки особо ответственных конструкций из углеродистой и низколегированной сталей, работающих в особо сложных условиях эксплуатации.

Для сварки указанных конструкций используются электроды с фтористо-кальциевым покрытием, которые обеспечивают необходимые эксплуатационные характеристики сварного соединения.

Однако электроды с фтористо-кальциевым покрытием имеют ряд недостатков: требуют применения постоянного тока, имеют повышенную склонность к порошкообразованию, менее технологичны в изготовлении в сравнении с электродами с другим типом покрытия (органическое, рутиловое, ильменитовое).

Известно также покрытие, содержащее следующие компоненты, мас. Мрамор 51-53 Плавиковый шпат 15-18 Ферросилиций 3-5 Ферромарганец 2-7 Ферротитан 12-15,5 Кварц 8-9
Электроды с указанным покрытием нетехнологичны в изготовлении, при сварке в положениях, отличных от нижнего, как трубопроводов, так и металлоконструкций, склонны к образованию "козырьков" и пор в металле шва, не позволяют проводить сварку на переменном токе.

Цель изобретения улучшение сварочно-технологических свойств электродов.

Для достижения поставленной цели в состав электродного покрытия, содержащего мрамор, плавиковый шпат, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, дополнительно введены целлюлоза и андезин при следующем соотношении компонентов, мас. Мрамор 50-54 Плавиковый шпат 12-18 Ферротитан 2-10 Ферромарганец 3-6 Ферросилиций 3-7 Целлюлоза 1-2 Андезин 10-20
В соответствии с химической формулой андезина (Na, Ca), (Si, Al) AlSi₂O₈ он может быть отнесен к группе алюмосиликатов при следующем содержании основных компонентов, мас. SiO₂ 54,5; Al₂O₃ 24; СаO 9,14; MnO 2,23; Na₂O-4,8, остальное примеси железа, калия и т. д.

Целлюлоза используется при изготовлении электродов, особенно с рутиловым покрытием.

В данном случае целлюлоза введена для уменьшения склонности к образованию "козырька" при сварке.

По химическому составу андезин относится к широкой группе алюмосиликатов, введение которых в состав электродных покрытий известно, например слюда, каолин, полевой шпат.

Известны покрытия электродов, содержание слюды в которых составляет 1,0-3,0 мас. которая введена для улучшения сварочно-технологических свойств электродов, в частности для повышения стабильности горения сварочной дуги и улучшения опрессовываемости электродов при их изготовлении.

Низкое содержание слюды не обеспечивает достаточно стабильного горения дуги при сварке на переменном токе, а повышение ее в составе покрытия приводит к увеличению содержания водорода в металле шва, что ухудшает эксплуатационную надежность сварного соединения и снижает ударную вязкость металла шва.

Такое явление можно объяснить тем, что слюда (каолин, тальк и т. д.) содержат связанную влагу, которая, разлагаясь при сварке, насыщает металл шва водородом.

Для улучшения сварочно-технологических свойств электродов в состав фтористокальциевых покрытий вводят полевой шпат.

Введение полевого шпата стабилизирует горение дуги, но ухудшает формирование шва при его содержании более 1 мас. так как образующийся при сварке шлак становится более "длинным" за счет увеличения в составе шлака диоксида кремния.

Введение андезина в покрытие для улучшения сварочно-технологических свойств электродов позволяет получить максимальный положительный эффект (высокая стабильность горения дуги, хорошее формирование шва, снижение токсичности электрода).

Это объясняется тем, что андезин в своем составе, в сравнении с другими алюмосиликатами, содержит оксид марганца, кальция и практически не содержит связанную влагу.

При разработке покрытия были подготовлены и испытаны 4 варианта электродов с составами покрытия, приведенными в табл. 1.

При изготовлении электродов в качестве связующего использовалось жидкое калиево-натриевое стекло. Покрытие наносилось на металлические стержни из проволоки СВ-08А диаметром 4 мм способом опрессовки.

При сварке использовался трансформатор ТД-500 и выпрямитель ВДУ-506. Сила сварного тока составляла 100-130А.

Перед сваркой электроды просушивались при 380^оС.

При определении сварочно-технологических свойств электродов проводилась сварка стыкового шва на вертикальной плоскости (табл.2).

При разработке покрытия установили оптимальное содержание андезина в покрытии, которое составляет 10-20 мас. Введение в покрытие менее 10 мас. не дает значительного улучшения свойств электрода, а увеличение более 20 мас. ухудшает формирование шва.

Содержание ферротитана, ферросилиция, ферромарганца менее 2-3 мас. соответственно снижает механические свойства, а их содержание более 10, 7, 6% вес соответственно приводит к неоправданному росту прочностных характеристик металла шва.

За оптимальный состав был принят второй вариант (см. табл. 1) покрытия.

Электроды с составом покрытия в указанных пределах позволяют вести сварку на переменном токе, не склонны к образованию "козырька" и пор при удлинении дуги, более технологичны в изготовлении.

Использование: ручная дуговая сварка конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. Сущность изобретения: состав электродного покрытия содержит мас. мрамор (50 54), плавиковый шпат (12 18), ферромарганец (3 6), ферросилиций (3 7), ферротитан (2 10), андезин (10 20), целлюлоза (1 2). Позволяет повысить сварочнотехнологические свойства электродов. 2 табл.

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ, содержащий мрамор, плавиковый шпат, ферротитан, ферромарганец, ферросилиций, отличающийся тем, что, с целью повышения сварочно-технологических свойств электродов, состав дополнительно содержит целлюлозу и андезин при следующем соотношении компонентов, мас.

Мрамор 50 54
Плавиковый шпат 12 18
Ферромарганец 3 6
Ферросилиций 3 7
Ферротитан 2 10
Андезин 10 20
Целлюлоза 1 2