Электродная проволока Советский патент 1993 года по МПК B23K35/368 

Изобретение относится к сварке, а именно к электродной проволоке, предназначенной для механизированной и роботизированной сварки в углекислом газе швов, расположенных в нижнем и горизонтальном положениях, металлоконструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Цель изобретения - исключение образования шлаковой корки на поверхности сварных швов, обеспечение стабильного горения дуги, с мелкокапельным переносом и минимальным разбрызгиванием, а также увеличение коэффициента перехода электродного металла в шов.

Для достижения указанной цели в электродной проволоке, состоящей из низкоуглеродистой стальной основы и флюсового сердечника, составляющего 5-15% от массы проволоки и включающего шлакообразу- ющие компоненты, компоненты содержащие , элементы-раскислители и соединений щелочных и щелочно-земельных металлов, в качестве шлакообразующих

компонентов взяты компоненты, содержащие оксиды железа, при следующем содержании ингредиентов, мас.%: Компоненты,содержащие оксиды железа36,0-65,0

Компоненты.содержащие элементы-раскислители 20,0-55,0 Соединения щелочных или щелочно-земельных металлов5.0-15,0

причем суммарное содержание элементов- раскислйтелей в компонентах их содержащих составляет 40-85%, а отношение количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислйтелей находится в пределах 1,2-4,0.

Применение компонентов,содержащих оксиды железа в качестве шлакообразующих компонентов позволяет получить на по- верхности капель, образующихся в .процессе сварки на торце электрода, шлак

С ВЫСОКОЙ ПОВерХНОСТНОЙ аКТИВНОСТЬЮ И НИ.Э;

ким поверхностным натяжением. | При со- держании компонентов, содержащих

(Л

С

00

со о ю о ел

со

оксиды железа, в количестве 36-65%, от массы флюсового сердечника, расплавленный шлак на поверхности капель имеет минимальное поверхностное натяжение и способствует образованию и равномерному отрыву капель минимальных размеров (диаметр капель не превышает 1,5 диаметра электрода при сварке на оптимальных режимах). Введение компонентов, содержащих оксиды железа в количестве менее 36,0%, является недостаточным для обеспечения мелкокалельвого переноса металла. При введении компонентов, содержащих оксиды железа более 65,0%, также резко ухудшается перенос электродного металла. Капли неодинаковых размеров хаоточно перемещаются вокруг электрода и, отрываясь от него, часто вместо сварочной ванны попадают на сопло горелки w спариваемое изделие. Возрастает при этом угар элементов из проволоки и ухудшаются еа гигиенические характеристики-. Присутствие во флюсовом сердечнике соединений щелочных или щелоадо-земеяырлх металяоэ в количестве 5,0-15,0% обеспечивает необходимую степень ионизации «дугового промежутка, что обеспечивает мягкое, стабильное горение дупл и заставляет капли электродного металла сооско со сварочной дугой лететь а сварочную ванну. Введение стабилизирующих добавок менее 5,0% не оказывает благоприятного влияния на стабилизацию процесса сварки и возбуждение сварочной дуги, а количество превышающее 15,0% отрицательно сказывается на равномерности отрыва капель от торцз электрода, Компоненты, вводимые в виде ферросплавов, металлических порошков в количестве 20,0-55,0.% и содержащие элементы-рас- кислители (например, кальций, алюминий, титан, кремний, марганец и другие), обладающие более высоким сродством к кислороду чем железо, восстанавливают железо из его оксидов и предохраняют от дальнейшего окисления до полной кристаллизации сварочной ванны, способствуя образованию сварных швов без шлаковой .корки. В процессе плавления электродной проволоки элементы-раскислители частично реагируют: на поверхности капель с расплавленным шлаком, а частично переходят в металл .капель жидкого металла, образующихся на торце электрода, и предохраняют их от окисления атмосферой

ДУГИ .. ; .-; -Ч -: -- .. -..

По мере снижения температуры жидкого металла капель и перехода капель в сварочную ванну раскисляющая способность элементов-раскислителей возрастает, и расплавленный металл предохраняется от

окисления атмосферой дуги до полной кристаллизации.

Таким образом, элементы-раскислители еще на стадии образования капель частично вступая во взаимодействие с шлакообразующими компонентами восстанавливают железо. Процесс восстановления продолжается до полной кристаллизации сварочной ванны, а благо0 даря тому, что шлакообразующими компонентами являются компоненть содержащие оксиды железа,на поверхности сварочной ванны не образуется шлаковой корки, а эле- менты-раекисяители присоединив кислород

5 и, образовав оксиды, всплывают на поверхность сварочной ванны, образуя небольшие островки шлака, которые при остывании отделяются самопроизвольно. Причем полное восстановление железа и минимальная по0 верхность, занимаемая шлаковыми островками, возможны только, когда суммарное содержание элементов-раскислителей в ферросплавах и металлических порошках составляет 40-85% и соблюдается отноше5 ние количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов раскислителей в пределах 1,2-4,0.

При содержании элементов-раскислителей в ферросплавах и металлических по0 рошках меньшем 40% возрастает количество железа, которое находится в этих компонентах, что снижает скорость охлаждения и затвердевания металла шва, способствуя его окислению атмосферой ду5 ги. При отношении количества оксидов железа к суммарному количеству элементов-раскислителей превышающем 4,0;железо из оксидов железа восстанавливается не полностью и из оставшихся окси0 довжелезаиоксидов

элементов-раскислителей образуется шлаковая корка. При соотношении количества оюеидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей менее 1,2 и со5 держании элементов-раскислителей в фер-. росплавах и металлических порошках превышающем 85%, содержание элементов-раскислителей во флюсовом сердечнике увеличивается. Они, полностью восстанав0 ливая железо из оксидов железа и присоединив кислород из атмосферы дуги, образуют большое количество оксидов элементов-раскислителей, которые всплывая на поверхность сварочной ванны, затверде5 вают в виде трудноотделимых островков шлака, занимающих значительную поверхность сварных швов.

В табл, 1 приведены примеры проверенных на практике электродных проволок с флюсовым сердечником, шлакообразующими компонентами которого являются компоненты,содержащие оксиды железа. В опытных проволоках 1-10 ингредиенты флюсового сердечника соответствуют заявляемым пределам и отношению количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей в компонентах их содержащих, а в опытных проволоках 11-15 ингредиенты флюсового сердечника выхо- дят за рамки заявляемых пределов и отношения между оксидами железа и элементами-раскислителями.

В электродных проволоках 1-15 в качестве компонентов,содержащих оксиды же- леза применяли гематит и магнетит/ В электродных проволоках в качестве компонентов; содержащих элементы-раскислите- ли,использовали: опытные проволоки 1, 2, 11 - ферромарганец, ферросилиций, порошок алюмомагниевый. Опытные проволоки 3, 4, 12 - силикомарганец, силикокальций. марганец металлический, порошок железный. Опытные проволоки 5. 6, 13 - силико- цирконий, ферротитан, марганец металлический, кремний металлический. Опытные проволоки 7, 8, 14 - силикокальций, порошок титановый, ферромарганец, порошок алюмомагниевый, ферросилиций. Опытные проволоки 9, 10, 15- ферротитан, силикомарганец, силикоцирконий, порошок алюминиевый, порошок железный.

Флюсовый сердечник от массы электродной проволоки составлял:

В опытных проволоках 1, 2, 3, 4, 12, 13 5%;... .

В опытных проволоках 5, 6, 7, 11, 14 10%; . ;. .

В опытных проволоках 8, 9. 10.15 15% Сварку производили проволоками диаметром 1,6 мм на постоянном токе обратной полярности, в среде углекислого газа, в сравнении с электродными проволоками Св-08Г2С. ПП-АН8, АН-АН2. Сварочный ток 340 А, напряжение на дуге 32 В.

Проверку сварочно-технологических свойств проводили следующим образом. Испытываемую проволоку взвешивали, затем на предварительно взвешенной пластине из стали Ст.З в течение 30 с, в нижнем положении, накладывали валик шва. После чего испытываемую проволоку и пластину опять взвешивали.

Затем шлак, образовавшийся на поверхности шва, аккуратно снимали и взвешивали. После этого пластину тщательно очищали от брызг и нагара и взвешивали.

На основании полученных данных определяли потери электродного металла на угар и брызги, образование шлака и коэффициент перехода электродного металла в

шов. Опыт производили каждой проволокой на трех пластинах. Результаты сведены в табл. 2.

На основании результатов проведенных опытов можно сделать вывод, что при использовании в качестве шлакообрэзую- щих компонентов компоненты,содержащие оксиды железа, при суммарном содержании элементов-раскислителей в компонентах их

содержащих в заявляемых пределах и соблюдении соотношения между количеством оксидов железа и суммарным содержанием элементов-раскислителей электродная проволока приобретает новый комплекс

свойств. Опытными проволоками 1-10 можно производить сварку низкоуглеродистых и низколегированных сталей в нижнем и горизонтальном положении без образования шлаковой корки при стабильном горении дуги с мелкокапельным переносом и минимальным разбрызгиванием электродного металла, а в сравнении с электродными проволоками Св-08Г2С, ПП-АН8, АП-АН2 и другими проволоками с флюсовым сердечником рутилового типа позволяют наиболее эффективно использовать электродный металл.

Формула изобретения

Электродная проволока для механизированной сварки в углекислом газе металло- конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, состоящая из низкоуглеродистой стальной основы и флюсового сердечника, включающего шлакооб- разующие компоненты, компоненты, содержащие элементы-раскислители, соединения щелочных и щелочноземельных металлов, отличающаяся тем, что, с

целью исключения образования шлаковой корки на поверхности сварных швов, обеспечения стабильного горения дуги с мелко- капельным переносом и минимальным разбрызгиванием, а также увеличения коэффициента перехода электродного металла в шов, масса сердечника составляет 5-15% от массы проволоки и содержит в качестве шлакообразующего компонент, содержащий оксиды железа при следующем соотношении ингредиентов, мзс.%: компонент, содержащий оксиды железа - 36,0-65.0; компоненты, содержащие злементы-рас- кислители - 20,0-55.0; соединения щелочных или щелочноземельных металлов 5,0-15,0; причем суммарное содержание элементов-раскислителей в компонентах, их содержащих, составляет 40-85%. а отношение количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей составляет 1,2-4,0.

Таблица t

Использование: механизированная сварка в углекислом газе металлоконструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Сущность изобретения: проволока состоит из низкоуглеродистой основы и флюсового сердечника в количестве 5-15% от массы проволоки. Сердечник содержит. мас.%: оксиды железа 36,0-65,0; компоненты, содержащие элементы-рас- кисяители 20,0-55,0; соединения щелочных или щелочноземельных металлов 5,0-15,0. Суммарное содержание элементов-раскис- лителей в компонентах их содержащих составляет 40-85%. Отношение количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей составляет 1,2- 4,0. 2 табл.

Таблица 2

Продолжение табл. 2