Состав электродного покрытия для холодной сварки чугуна Советский патент 1993 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий, применяемых для холодной сварки чугуна,

Целью изобретения является улучшение сварочно-технологических свойств электродов и повышение качества наплавленного металла. Это достигается тем, что в состав покрытия, содержащего мрамор, плавиковый шпат, ферросилиций, феррованадий и слюду, дополнительно вводят полевой шпат, лигатуру редкоземельных металлов, калий хромовокислый и соду, причем ферросилиций, феррованадий и лигатура РЗМ вводятся в пропорции 10:50:1, а плавиковый и полевой шпат- в пропорции

2:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мрамор16,5-20,0 Плавиковый шпат 8,0-12,0 Полевой шпат 4,0-6,0 Ферросилиций 9,0-11,0 Феррованадий 45,0-55,0 Лигатура РЗМ 0,9-1,1 Калий хромовокислый 0,5-1,5 Слюда 3,5-5,0 Сода 0,4-0,6. Новым по сравнению с прототипом является введение в состав покрытия полевого шпата, .лигатуры РЗМ, калия хромовокислого и соды в указанных количеХ|

Ю

CJ

со

ствах, причем ферросилиций, феррованадий и лигатура РЗМ вводятся в пропорции 10:50:1, а плавиковый шпат и полевой шпат-в пропорции 2:1.

Применение ферросилиция, феррованадия и лигатуры РЗМ в составе покрытия для холодной сварки чугуна в пропорции 10:50:1 неизвестно и дает новый эффект- уменьшает ширину мартенситной прослойки по линии сплавления и позволяет стабильно получать необходимую твердость наплавленного металла НВ 180-200. что исключает образование трещин в переходной зоне и наплавленном металле. При этом обеспечивается высокое: качество наплавленного металла и возможность механической обработки сварного соединения. ;

Заявляемое соотношение компонентов ферросилиций, феррованадий, лигатура РЗМ представляет собой новую легирующую систему SI-V-P3M оптимального состава... ... ; - .- .. :- . ..: Y:, ; /

Легирование высокоуглеродйстого с содержанием более 1 % С стального шва ванадием приводит к резкому снижению твердости наплавленного металла в результате образования карбидов ванадия, которые связывают основное количество углерода, обедняя им твердый раствор и способствуя образованию ферритнрй матрицы. Карбид ванадия в виде дисперсных включений равномерно распределяется; в ферритной матрице, обеспечивая твердость наплавленного металла НВ 160-200.

Кремний, наряду с расшсленйем сварочной ванны при сварке чугуна, уменьшает растворимость углерода в железе, так как межатомные связи с железом у него сильнее, чем у углерода, что, в свою очередь, способствует уменьшению ширины мартен- ситной прослойки. V

Малые добавки РЗМ в высокоуглероди- стом сплаве оказывают графитизирующее воздействие за счет образования дополнительных центров кристаллизации графита, что, в свою очередь, снижает вероятность образования закалочных структур в зоне сплавления, уменьшает ширину мартенситной прослойки, исключает образование трещин в наплавленном металле и переходной зоне. Кроме того, введение РЗМ, обладающих большим сродством к кислороду, сере, способствует очищению границ зерен ферритной матрицы за счет образования окси дов и оксисульфидов РЗМ и/Как следствие, повышает стойкость наплавленного металла и переходной зоны против образования трещин и пор.

В качестве лигатуры РЗМ могут использоваться лигатуры с РЗМ на железо-кремниевой основе марок ФсЗОРЗМЗО, ФсЗОРЗМ20 по ТУ 14-5-136-81. лигатура магний-иттрий-по ТУ 48-05-46-71, алюминий-иттрий по ТУ 48-0504-17-75 или кремний-иттрий по ТУ 14-141-97-87.

Введение ферросилиция, феррованадия и лигатуры РЗМ в количествах соответ-. ственно менее 9, 45 и 0,9% и уменьшение соотношения ферросилиция, феррованадия

и лигатуры РЗМ менее 10:50:1 приводит к повышению твердости наплавленного металла и переходной зоны и увеличивает вероятность образования трещин.

При содержании ферросилиция, феррованадия и лигатуры РЗМ в количествах соответственно более 1.1, 55 и 1,1% и увеличении соотношения более 10:50:1 приводит к ухудшению сварочно-технологиче- с.ких свойств электродов из-за

недостаточного количества газо-и шлакроб- разующих компонентов покрытия, снижений;) качества металла шва из-за загрязнения металла неметаллическими

ВКЛЮЧенИЯМИ. . : .

Введением в состав покрытия электродов плавикового шпата и полевого шпата в

количествах «.ответственно 8-12 и 4Н5% при соотношении 2:1 достигается оптимальная газб-щлаковая защита высоколегиррванного аплава, образующегося при плавлении электрода. Образующийся шлак характеризуется хорошей газопронйцаемо ..стью, необходимой вязкостью и отличной отделимостью з.а счет введения полев ого

шпата, что обеспечивает возможность заварки глубоких разделок и дефектов в отливках из чугуна без послойной очистки шлака. Приуменьшении количества.плавикового и

полевого шпата менее 8 и 4% и уменьшении пропорции менее 2:1 ухудшается шлаковая защита металла шва и повышается склонность к образованию пористости наплавленного металла. При увеличении содержания плавикового и полевого шпата более 12 и 6% и увеличении пропорции более 2:1 повышается склонность металла шва к зашлаковкам, затруднена заварка литейных дефектов без зачистки каждого валика, ухудшается отделимость шлака, повышает- ся его вязкость.

Сода вводится в состав покрытия в количестве 0,4-0,6% в качестве пластификатора обмазки при изготовлении электродов .методом опрессовки. Кроме того, сода вы- полняег роль стабилизатора сварочной дуги и газовой защиты металла шва. При содержании соды в покрытии менее 0,4% ухудшается процесс опрессовки электродов, а также снижается стабильность горения дуги ухудшается газовая защита. При введении

оды в количестве более 0,6% увеличиваетя разбрызгивание электродного металла, а прессовочные свойства покрытия остаютя такими же..

Хромовокислый калий вводится в сотав покрытия в количестве 0,5-1,5% как 5 стабилизатор сварочной дуги. При содержании его в покрытии менее 0,5%. стабильность горения дуги ухудшается, особенно в омент зажигания. Введение в покрытие более 1,5% хромовокислого калия ухудгйэёт 1Q процесс изготовления электродов методом ; опрессовки из-за быстрого затвердевания обмазочной массы, .:

Таким образом, входящие в покрытие , мрамор, плавиковый шпат, полевой шпат. 15 ферросилиций, феррованадий, лигатура

РЗМ, калий хромовокислый, слюда и сода при отношении ферросилиция, феррованадия и лигатуры РЗМ как 10:50:1: и отндше- нии плавикового шпата и полевогошпата 20 как 2:1 обеспечивают получение эффекта; выразившееся в повышений качества наплавленного металла и улучшении свароч- : но-технологических свойств еварочиргА электрода.: / ....; ; :-- ;:;.:,.

Технология изготовления электродов с заявляемым покрытием не отличается:от из- вестной. В качестве электродного стержня; используется сварочная проволока марок Св08илй.Св08А ГОСТ , . , ;;:; 3

Изготовлены и испытаны электроды пяти вариантов с заявляемым -покрытием и электрод-прототип. Варианты изготовлен- ;: ых электродовi приведены в табл. .

Результаты технологической проверки 35 электродов С заявляемым составом покрытия и протбтийа приведены в табл. 2;

ур,ля определения кауества наплавлен ного. металла и сварочнр-технологичёских свойств электродов п рЬизвоДйли мн6го-40 слойную заварку разделки глубиной 20 мм и длиной 10б мм с углом раскрйтия 70° на пластине из серого чугуне марки СЧ 21 толщиной 30 мм. Сварку производили электро- ; дами диаметром 4 мм на постоянном токе 45 обратной полярности. Сила тока 1|бО-180 А;

Результаты испытаний сварочнр-тёхно- логических свойств и качества наплавленного металла показывают, что оптимальным является состав покрытия вариантов 2. 3 и 4, обеспечивающий высокое качество наплавленного металла (отсутствие трещин и пор, уменьшение ширины прослойки с по- выщенйрй твердостью, снижение твердости) и хорошие сварочно-технологические свойства электрбдЬв при холодной сварке

Чугуна,. -;;Л:; ;;;; ;.:;. ::.;: .. :.:..;;.. :..

Эл роднрё покрытие вариантов 1 и 5, содержащее соответственно пониженное и flQ№ wft$& $&&i&jBo заявляемых компо- нентШ м « у ов тврряющее указанным в ше Пропорциям, не обеспечивает достижений проставленной цели.;

образом, испбдьзование в покрытий указанных компойентЬв в ;определён- йрм v срчетании и о пределен н ых пропорциях, обеспечивают достижение по- 0тЙй :1 лй ;- вы срки:е:свароч 1о-техно-- лргйчесциё свойства электрода и качество наплавЛеннЬгр металла, позволяют производить многослойную холодную электроду- говук) сварку чугунных деталей и заварку дефектр а; в йтливюах, создавать сварочно- /5и;тйе конструкции с обеспечением высокого качества швов и возможности их Обработки режущим инструментом.

/формула изобретения

Способ электродного покрытия для хо- лодной сва.рки чугуна, держащий мрамор, плавиковый шпат, ферросилиций, ферроаа- наДий и слюду, 6 т л и ч а ю Щ и и с я тем, что, с целью улучшения сваррчно-технологи- ческих свойств электрода и повышения качества напяавйённого металла, он дополнительно содержит лигатуру редкоземельных металлов, хр61мовокислый калий, полевой шпат и соду при следующем соотношении компонентов, мас.%: мрамор 16,5-2010; плавиковой шпат 8,0-12,0; лоле- вой шпат: 4vO--6,0; ферросилиций 9,0-11,0; феррованадий 45,0-55,0 лигатура РЗМ 0,9- слюда - 3,5-5,0; хромовокислый калий 0,5-1,5; сода 0,, Причем соотношение фёрросйлйцйяч феррованадия и лигатуры РЗМ рст вляет 10:50:1,асрртношение пла- вйК10йог полевого шпата - 2:1.

Таблица 1

Использование: составы электродных покрытий, применяемых для холодной сварки чугуна, заварки дефектов литья, ремонта чугунных деталей. В состав покрытия входят следующие компоненты, мас.%: мрамор 16,5-20,0; плавиковый шпат 8,0-12,0; полевой шпат 4,0-6,0; ферросилиций 9,0-11,0; феррованадий 45,0-55,0; лигатура РЗМ - 0,9-1,1; хромовокислый калий 0,5-1.5; слюда 3,5-5,0; сода 0,4-0,6, при этом ферросилиций, феррованадий и лигатура РЗМ вводятся в пропорции 10:50:1, а плавиковый и полевой шпат - в пропорции 2:1. 2 табл.

Таблица 2

Продолжение табл. 2