Состав электродного покрытия Советский патент 1992 года по МПК B23K35/365 

С/

С

Использование: при сварке, в частности составы покрытий электродов для сварки конструкционных сталей. Сущность изобретения: состав электродного покрытия содержит следующие компоненты, мас.%: плавиковый шпат 14-19: кварцевый песок 5-9; ферросилиций 2-3; ферромарганец 4-5; ферротитзн 5-7; эвдиалит 17-11; мрамор-остальное. Введение в состав электродного покрытия эвдиалита способствует повышению пластических свойств и ударной вязкости наплавленного металла.3 табл.

Изобретение относится к сварке, в частности к составу электродного покрытия, предназначенного для сварки конструкционных сталей.

Известен состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, ферромарганец, ферросилиций, фер- ротитан, гексатитонат калия, кварц (авт.св, № 1180217, кл. В 23 К 35/365, 1984г.).

Недостатком этого покрытия является повышенное разбрызгивание электродного металла, а также высокая вязкость шлака, что ведет к образованию пор и затрудняет сварку в вертикальном и потолочном положении.

Наиболее близким к предлагаемому составу покрытия и достигаемому эффекту является состав, содержащий мрамор, плавиковый шпат, кварц, ферротитан. ферромарганец, ферросилиций, оксалат кальция (авт.св. № 1090519, кл. В 23 К 35/365, 1983г.).

Электроды с покрытием этого состава нетехнологичны в изготовлении. Покрытие быстро затвердевает и имеет малую пластичность, что приводит при изготовлении к. эксцентричности. Поэтому при сварке часто возникают поры при изменении длины сварочной дуги.

Цель изобретения - повышение пластических свойств и ударной вязкости металла шва. а также снижение потерь металла на разбрызгивание и улучшение сварочно-тех- нологических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что в состав электродного покрытия содержащего мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций, ферротитан, ферромарганец и компонент, содержащий оксид кальция в качестве компонента, содержащего оксид кальция вводится эвдиалит при елеxj х|

Os

ел ю VI

дующем соотношении компонентов, мас,%: плавиковый шпат 14 -19; кварцевый песок 5 - 9; ферросилиций 2 - 3; ферромарганец 4 - 5; ферротитан 5 - 7; эвдиалит 17-22; мрамор остальное.

Введение в состав электродного покрытия обогащенного компонента минерала эвдиалита, представляющего природную окисленную лигатуру, состоящую из компонентов, мас.%; ZnOz 25-40; N0205 5; РЗМ205 10; ТЮ2 2; А120з 0,5; SI02 0,1; Ре20з 1; FeO 5; МпО 5; СаО остальное, в количестве 17-22% способствует повышению пластических свойств и ударной вязкости наплавленного металла за счет микролегирования и модифицирования металла окислами ниобия, циркония РЗМ, входящими в состав этого минерала.

При введении в электродное покрытие минерала снижается содержание вредных примесей в наплавленном металле, таких как S и Р. Повышенное содержание серы в металле шва образует с железом легкоплавкие эвтектики с температурой плавления 1195°С, что ведет к появлению горячих трещин. Уменьшению концентрации серы в металле шва, а следовательно повышению его пластических свойств, способствуют окислы МпО, СаО, А120з. SlOa, входящие в состав минерала эвдиалита, облегчая переход серы в шлак. Кроме того, эти окислы образуют с серой следующие соединения, не дающие легкоплавкие эвтектики: MnS, CaS, AteSs т.пл. 1610°С, 1590°С, 1550°С соответственно, a SI02, соединяясь с серой, образует сильфид кремния SIS2, улетучивающийся из расплава с газами.

Уменьшению содержания фосфора в металле шва способствуют окислы FeO, Рв20з, МпО, СаО, которые связывают его в шлакующиеся комплексные соединения.

Снижение содержания серы и фосфора в металла шва улучшает механические свойства и повышает ударную вязкость при низких температурах сварного соединения.

8 процессе диссоциации минерала эвдиалита в зоне сварочной дуги выделяются ионы редкоземельных металлов, обладающие низким потенциалом ионизации, обеспечивающие повышение стабильности горения дуги, способствующие мелкокапельному переносу металла, снижающие потери металла на разбрызгивание при сварке и получение наплавленного металла без пор при неизбежных колебаниях дуги в монтажных условиях.

Наличие окислов FeaOa, СаО, МпО обеспечивает при остывании шлака его расширение, что приводит к растрескиванию и

легкому удалению шлака с поверхности шва.

Введение эвдиалита в состав покрытия менее 17% не обеспечивает достаточно высокую стабильность горения дуги, снижение содержания серы и фосфора в металла шва незначительное. Увеличение содержания эвдиалита в покрытии более 22% ведет к снижению показателей пластичности, что

0 вызвано пересыщением наплавленного металла тугоплавкими окислами, входящими в состав эвдиалита.

Плавиковый шпат вводится в состав электродного покрытия в количестве 145 19% с целью более полного удаления водорода из зоны сварки путем связывания его в стойкое соединение HF, которое переходит в шлак. Плавиковый шпат увеличивает жидкотекучесть шлака, что способствует бо0 лее полному выделению газов из сварочной ванны.

Снижение содержания плавикового шпата ниже 14% не обеспечивает удаление водорода в необходимом количестве. При

5 содержании более 19% ухудшается стабильность горения дуги из-за влияния ионов фтора.

Содержание мрамора, кварцевого песка в составе электродного покрытия в ко0 личестве 41-49,5% соответственно определено из условия обеспечения надежной газовой и шлаковой защиты сварочной ванны. Введение этих компонентов ниже 41% и 5% не обеспечивает надежной газо5 вой и шлаковой защиты от Оа№Н2, паров НаО, что ведет к образованию пор, снижает ударную вязкость наплавленного металла. Увеличение содержания мрамора ниже 49,5% ведет к зашлаковке Сварочной ванны,

0 а содержание кварцевого песка ниже 9,5% понижает пластические свойства наплавленного металла, так как образуются силикаты марганца, который присутствует в покрытии.

5 Ферромарганец, ферросилиций, ферротитан вводятся в покрытие в качестве раскислителей. Содержание ферромарганца, ферросилиция, ферротитана ниже 4%, 2%, 5% соответственно не обеспечивает

0 достаточного раскисления металла шва, снижает пластические показатели наплавленного металла. Повышение содержания ферросплавов свыше 3% ферросилиция, 7% ферротитанэ, 5% ферромарганца способству5 ет образованию шлака более вязкого, густого, тягучего, плохо обтекающего валик, ухудшает стабильность горения дуги.

Для экспериментальной проверки предлагаемого электродного покрытия были изготовлены пять составов-ингредиентов, из которых 2, 3. 4 составы показали оптимальные результаты.

Предлагаемые составы покрытия представлены в табл.1. Покрытие наносилось на проволоку марки Св08А (Св08) диаметром 3-4 мм. Сварка производилась на постоянном токе обратной полярности от серийно выпускаемых источников питания.

В табл.2 приведены химические составы наплавленного металла, выполненного электродами с покрытием 2,3,4. Механические свойства наплавленного металла представлены в табл.3.

Анализ результатов испытаний показал, что по механическим свойствам метал- ла шва электроды с данным покрытием относятся к типу 350А. По сравнению с прототипом полученные значения д , ip, а показывают, что сварные швы обладают повышенными пластическими свойствами, гарантируют требуемый уровень ударной вязкости наплавленного металла при нормальных и низких температурах.

Электроды с предлагаемым покрытием позволяют производить сварку во всех про- странственных положениях, обеспечивают

Химический состав наплавленного металла

хорошее формирование шва. значительно снижают разбрызгивание металла, шлаковая корка легко отделяется, обеспечивается высокая стабильность горения дуги.

Формула изобретения Состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций, ферротитан, ферромарганец и компонент, содержащий оксид кальция, отличающийся тем, что, с целью повышения пластических свойств и ударной вязкости металла шва, а также снижения потерь металла на разбрызгивание и улучшения сварочно-технологических свойств, в качестве компонента, содержащего оксид кальция, состав содержит эвдиалит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

14-19;

5-9;

2-3;

4-5;

5-7;

17-22;

остальное.

Таблица 1

Таблица 2

Механические свойства наплавленного металла

Таблица 3