Порошковая проволока Советский патент 1992 года по МПК B23K35/368 

Порошковая проволока относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использована для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Известна порошковая проволока с шихтой, обеспечивающая с высокой производительностью сварку металлоконструкций в нижнем положении с толщиной металла от 6 мм и выше. Сварка металла меньшей толщины этой проволокой затруднена из-за неудовлетворительного качества швэ при сварке на малых токах (80-160А).

Наиболее близкой по составу является порошковая проволока с шихтой состава, мас.%:

Феррит бария2-8

Порошок мартенситностареющей стали3-10

Плавиковый шпат10-18

Карбонаты8-12

Компонент с диоксидом

титана или циркония10-17

Ферросплав щелочноземельных металлов Ферромарганец Ферротитан Железный порошок

1,5-3 3-5 2-8 Остальное

Проволока позволяет получить стабильные показатели механических свойств металла шва и хорошую отделяемость шлаковой корки, однако из-за узкого диапазона режимов сварки не позволяет выполнять качественную сварку тонколистового металла.

Цель изобретения - снизить нижний предел рабочего тока и толщину свариваемого металла.

С этой целью в состав шихты, преимущественно для сварки углеродистых и низколегированных сталей, содержащей плавикошпатовый концентрат, карбонаты, оксид группы железа, компонент с диоксидом титана или циркония, ферросплав с марганцем, ферросплав с титаном, дополнительно введен термореагирующий порошок алюмоникелевой стали со следующим соотношением компонентов, мас.%: Порошок алюмоникелевой стали ПТ-Ю5Н20-40 Карбонаты5-15 Оксид группы железа3-8 Компонент с диоксидом титана или циркония8-28 Ферросплав с марганцем3-8 Ферросплав с титаном 3-12 Плавиковошпатовый концентрат Остальное В качестве термореагирующего порошка алюмоникелевой стали взят порошок марки ПТ-Ю5Н по ТУ 14-1-3926-85, (см, Порошки металлические для защитных покрытий. Каталог НПО Тулачермет г.Тула, 1986-18с.).

В качестве карбонатов взят магнезит или мрамор. В качестве оксида группы железа взят гематит или оксид кобальта.

Компонентом, содержащим диоксид титана или циркония, взят рутил или циркон. В качестве ферросплава с марганцем взят силикомарганец или ферромарганец; в качестве ферросплава с титаном взят ферро- титан или ферросплав марки СМгТи (ТУ 14-5-150-83) состава, мас.%: Si 55-60; TI 5-7; Мд 3-5; AI 1; Fe остальное.

Использование в шихте заявляемой проволоки термореагирующего порошка стали позволило расширить диапазон рабочих токов и снизить толщину свариваемого металла.

Такой эффект объясняется тем, что известные порошковые проволоки с шихтой на основе основных оксидов при сварке на малых токах образуют шов с большим усилием и неправильной формы. Повышение напряжения на дуге с целью улучшения формы шва приводит как правило, к образованию пор в наплавленном металле. Причиной неудовлетворительного качества швов при сварке на малых токах (180-160А) является недостаточный нагрев проволоки на вылете перед расплавлением в дуге.

Температура в любой точке на вылете порошковой проволоки в процессе сварки состоит из начальной температуры (Тм), температуры, которая образуется при прохождении тока за счет сопротивления на вылете (Тв) и температуры, возникшей при плавлении порошковой проволоки от воздействия электрической дуги (Тд).

Общая температура нагрева запишется:

Т Т„ + Тв + Тд. - - -

При нагреве вылета, проходящим сварочным током за счет омического сопротивления, при температуре 580-590°С

начинает выделять тепло термореагирующий порошок алюмоникелевой стали. Порошок способен дополнительно выделять тепло до 120 Дж/г.

Дополнительный нагрев на вылете (Тв)

шихты проволоки обеспечивает лучшее взаимодействие компонентов шихты при сварке на малых токах и способствует получению качественных швов.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков по сравнению с прототипом обеспечивает достижение положительного эффекта, заключающегося в улучшении качества швов при сварке на малых

токах,

Для получения порошковой проволоки были изготовлены смесь ингредиентов (табл. 1). Каждый вариант смеси был использован для изготовления порошковой проволоки диаметром 2,2 мм трубчатой конструкции с коэффициентом заполнения 27-30%. Для изготовления проволоки использовали стальную ленту марки св.08кп размером 0,5x12 мм.

Испытание качества шва выполнено на контрольных пластинах из стали Ст.Зсп толщиной 2 мм, шириной 150 мм и длиной 450 мм. Качество сварного соединения испытывали путем вырезки образцов и их испытании на разрыв и загиб в соответствии с ГОСТ6996-66.

Сварку пластин выполняли на режиме: -скорость подачи проволоки 88 м/ч, ток сваркибО-ЮОА, напряжение дуги 20-22В. Сварку выполняли от источника питания дуги ПСГ-500 на сварочном полуавтомате А-765. Результаты испытаний проволоки представлены в табл. 2.

Испытания вариантов заявляемой порошковой проволоки показали, что она обеспечивает качественную сварку на токах 60...100А и позволяет качественно сваривать тонкий металл мм. Содержание в

шихте проволоки термореагирующего алю- моникелевого порошка сплава менее 20% масс, не влияет заметно на нагрев вылета проволоки и не оказывает положительного действия на снижение нижнего значения

рабочего тока. Превышение термореагирующего алюмоникелевого порошка сплава 40% масс снижает механические свойства металла шва. Оптимальное количество карбонатов от 5 до 15% масс обеспечивает необходимые защитные свойства наплавленного металла в процессе плавления порошковой проволоки, Содержание компонента с диоксидом титана или циркония ниже 8% масс нарушает формирующие

свойства шлака, э превышение 28% масс.

резко ухудшает кроющую способность шлака.

Содержание оксида группы железа от 3 до 8% масс, обеспечивает регулирование окислительно-восстановительной реакции с ферросплавами.

Содержание плавиковошпатового концентрата е шихте способствует снижению температур ы плавления шихты и водорода в металле шва.

Применение заявляемой порошковой проволоки на строительномонтажных работах расширяет возможность применения механизированной сварки. Увеличивает скорость и производительность сварки.

Формула изобретения

Порошковая проволока для сварки углеродистых и низколегированных сталей, состоящая из углеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащая

карбонаты, компонент с диоксидом титана или циркония, ферросплав с марганцем, ферросплав с титаном, плавиково-шпато- вый концентрат, отличающаяся тем, что. с целью получения качественного шва на малых токах,firt/ixfa дополнительно со- Де ржит порЪ шЬ к алюмой икёлМв бй стали и оксид группы железа при следующем соотношении KOMrtWteflfoB, мас.%:

Порошок алюмони- келевой стали20-40

Карбонаты5-15

Оксид группы железа3-8

Компонент с диоксидом

титана или циркония 8-28

Ферросплав с марганцем3-8

Ферросплав с титаном ,3-12

Плавиково-шпатовый

концентратостальное,

причем коэффициент заполнения порошко- вой проволоки составляет 27-30%.

Использование: сварка углеродистых и низколегированных сталей, Сущность изобретения; порошковая проволока состоит из углеродистой стальной оболочки шихты. Шихта имеет в составе, мас.%: карбонаты 5-15, компонент с диоксидом титана 8-28, ферросплав с марганцем 3-8, ферросплав с титаном 3-12, оксид группы железа 3-8, тер- мореагирующий порошок алюмоникеле- вой стали 20-40 и плавикошпатовый концентрат - остальное. За счет дополнительного нагрева шихты проволоки на вылете возможно снижение нижнего предела рабочего тока сварки и толщины свариваемого металла.2 табл.

Варианты порошковой проволоки

Таблица 1

7 17821998

Таблица 2 Нижний предел и толщина свариваемого металла порошковыми проволоками