Обмазка электродов для дуговой электрической сварки Советский патент 1943 года по МПК B23K35/365 B23K35/04 

Электрическая соединительная сварка и наплавка высокоуглеродистых, среднеуглеродистых и низколегированных сталей существующими типами электродов очень затруднительна из-за выгорания углерода основного металла и наплавки, имеющего своим следствием образование газовых пор в наплавке, трещин в зоне сплавления и наплавке « пониженные механические показатели сварки.

Предлагаемая обмазка, устраняя перечисленные недостатки, дает возможность получать высокие механические показатели наплавленного металла щва и наплавки.

При этом наплавленный металл получают низколегированным хромом, марганцем и углеродом, щ количестве, примерно, углерода в пределах- 0,15 до 0,40%, хрома - 0,30 до 0,50% и марганца-1,50 до 2,50%. Для этого, согласно изобретению, обмазка в сухом виде имеет следующий состав: ма-рганцевой руды - около 34,5%, полевого шпата - около 19,2%, мела около 7,3%, ферромарганца-около 24,47о, крахмала- около 11,5% и феррохрома - около 2,5%. Содержание феррохрома можно изменять от О до 7,5% с соответствующей компенсацией изменения содержания ферромарганца.

У получающегося низколегированного хромом, марганцем и углеродом, при одновременном их присутствии, наплавленного металла эвтектоидная точка понижается и сдвигается влево, и он приобретает сорбитную микроструктуру С незначительным содерлчанием феррита, при более низком содержании углерода, чем это имеет место в обычной углеродистой электродной стали, содержащей 0,3% углерода.

Вследствие образования сорбитной микроструктуры наплавленного металла, он приобретает высокие механические свойства: так, временное сопротивление разрыву возрастает почти в два раза, достигая 71 - 77 KSJMM, без заметного понижения пластических свойств металла, соответствуя временному сопротивлению высокоуглеродистой стали.

Такая микроструктура наплавленного металла соответствует микроструктуре высокоуглеродистой стали, хотя и содержит меньщее количество углерода, что и дает возможность сваривать и наплавлять среднеN 62602- 2 -

углеродистые, высокоуглеродистые и низколегированные стали без опасности образования трещин на границе сплавления между основным и наплавленным металлами, между тем все существующие электроды дают микроструктуру наплавленного металла ферритного характера с незначительным содержанием перлита, что всегда ведет к образованию трещин на границе нап.чавки при сварке или наплавке ими даже среднеуглеродистых сталей, не говоря уже о высокоуглеродистых или низколегированных сталях.

Принцип построения предлагаемой обмазки основан на силикатной системе марганца, алюминия, кальция и щелочных металлов, являющейся реакциош-юй средой, в которую вводятся раскислители, легирующие присадки и газообразующие .вещества, защищающие сварочную дугу от атмосферных воздействий. Эта силикатная система, благодаря отсутствию в ней окислов высшего порядка и окислов железа, уже сама в достаточной мере является раскислителем наплавленного металла, вследствие способности каждого из ингредиентов системы образовывать с окисью железа химические соединения или твердые растворы, что способствует переводу окиси железа, растворенной в жидком нанлавденном металле, в шлак, раскисляя наплавленный металл. Обеднение наплавленного металла закисью железа в растворенном состоянии ведет к снижению выгорания углерода в наплавленном металле, устраняя образование вредных газовых пор, и сохраняет выеокие механические свойства раскисленного наплавленного металла шва или наплавки. Отдельные ингредиенты системы; кальций, марганец и щелочные металлы, вводимые в форме окислов и силикатов, также имеют назначение удалять ИЗ наплавленного металла в шлак вредные примеси - серу и фосфор - благодаря их способности образовывать соответствующие еульфиды и фосфаты, переходящие в шлак, что также повышает механические свойства наплавленного металла шва и наплавки и, уменьшая его способность к красноломкости и хладноломкости, устраняет возможность образования горячих и холодных трещин в зоне сплавления в раскисленном -наплавленном металле. Щелочные металлы, помимо всего указанного, повышают стабильность электросварочной дуги.

Для компенсирования выгорающего из наплавленного металла углерода и марганца, для более полного раскисления наплавленного металла и для легирования наплавки марганцем в систему добавляется ферромарганец, как раскислитель и как легирующий марганцем и углеродом ингредиент. Углерод, находящийся в ферромарганце, находится в форме карбидов марганца и железа - форме, наиболее легко растворимой в жидком нaплaiвлeннoм металле. Ферромарганец защищает также от выгорания специальные легирующие присадки обмазки. Легирование наплавленного металла ведется хромом и имеет цель получения нацлавки, низколегированной хромом, через обмазку. Хром вводится в форме феррохрома или же сталинита с .соответственным перерасчетом.

Для защиты дуги от атмосферных воздействий и от азотирования наллавлениого металла, а также для предупреждения выгорания из него легирующих примесей в систему вводится органический ингредиент, в качестве какового могут быть применены: крахмал, древесная мука, целлюлозная масса бумажного производства и т. д. Образующаяся при сгорании органических ингредиентов газообразная окись углерода понижает «ад жидким наплавленным металлом парциальное давление серы, что способствует также и понижению содержания серы в наплавленном металле.

Получающаяся низколегированная хромом и марганцем наплавка обладает высокими механическими показателями и высокой твердостью

и износоустойчивостью, что делает эту обмазку вполне пригодной для работ по наплавочным и соединительным сваркам на рельсах, бандажах, железнодорожных крестовинах, движущем механизм локомотивов, сварке низколегированных сталей и других работах. В качестве присадочного металла применяется обычная малоуглеродистая электродная проволока.

Электроды с предлагаемой обмазкой изготовляются обычным для производства электродов для дуговой сварки так называемым способом погружения электродных прутков в ванну с обмазочной пастой, пли же способом нанесения обмазки под давлением на электродные прутки, или же другими известными cнocoбa iи. Обмазочная паста готовится замешиванием всех ингредиентов обмазки в тонкоразмолотом виде на водном растворе растворимого стекла. Сухая обмазочная Aiacca может в размолотом виде подаваться непосредственно в шов при автоматической электродуговой еварке и наплавке голым электродом.

Предмет изобретения

1.Обмазка электродов для дуговой электрической сварки и наплавки высокоуглеродистых, среднеуглеродистых и низколегированных сталей, отличающаяся тем, что, с целью получения наплавленного металла, низколегированного хромом, марганцем и углеродом в количестве, примерно, углерода в пределах 0,15-0,40%, хрома - 0,30-0,50% и марганца-1,50-2,50%, она содержит в сухой смеси: марганцевой руды около 34,5%, полевого шпата (калиевонатриевого - около 19,2%, мела - около 7,8%, ферромарганца около 24,4%, крахмала - около 11,5% и феррохрома - около 2,6%.

2.Видоизменение обмазки по п. 1, отличающееся тем, что она содержит феррохром в пределах от О до 7,5% с соответствующей компенсацией изменения содержания феррол1арганца.