Состав порошковой проволоки Советский патент 1979 года по МПК B23K35/368 

Железный порошок0,01-20

Плавиковый шпат0,5-3

Скандий, содержаший

компонент0,1 -1,5

Малоуглеродистая стальная оболочкаОстальное Скандий вводится в виде металлического порошка или в составе лигатур на основе никеля, магния, алюминия, титана с содержанием скандия до 30%. Скандий оказывает мрдифици,руюш,ее действие в количествах 0,1% и выше. При введении в проволоку более 1% скандия наблюдается обратный эффект: в структуре наплавленного чугуна наряду с шаровидным появляется графит снежинковидной и неправильной формы.

Для уменьшения отбела наплавленного чугуна, количество вводимых элементовграфитизаторов: углерода и кремния - должно быть достаточно высоким. Сум.ма соответствуюш;их компонентов шихты порошковой проволоки графита и фер,росилиция составляет 11 -12%, более высокому содержанию графита соответствует меньшее содержание ферросилиция, и наоборот. содержании в проволоке более 10% графита углерод не усваивается в сварочной ванне и выделяется в виде графитной спели. Верхний предел по ферросилицию Обусловлен тем, что количество кремния в наплавке должно быть ограничено для получения высоких пластических свойств.

Введение в состав плавикового шпата способствует лучшему усвоению скандия, уменьшению его угара и улучшает сварочно-технологические свойства проволоки. При содержании более 3% плавикового шпата ванна зашлаковывается, и шлаковые включения обнаруживаются в наплавке.

Введение в проволоку железного порошка улучшает ее технологические свойства и повышает производительность выплавки. При обеспечении химического состава проволоки по модифицируюш,и.м (скандий) и графитизируюш,им (углерод, кремний) элементам -следует стремиться к вводу максимально возможного количества железного порошка, которое составляет до 20;% от обш,его веса проволоки.

Скандий, введенный в порошковую проволоку, изменяет условия кристаллизации наплавленного чугуна и способствует-образованию графитовых включений шариковидной формы. В результате .металл шва или наплавки, а также соединение в целом, имеют высокие механические свойства.

Порошковая проволока диаметром 3 мм изготавливается из -стальной малоуглеродистой ленты и порошкообразной шихты на обычных протяжных станках. Кромки соединяются встык. Сварка и наплавка производятся на постоянном токе прямой полярности. Используются стандартные полуавтоматы и источники питания. Ниже приводятся примеры применения заявляемой порошковой проволоки.

Пример 1. Использовалась порошковая проволока, компоненты которой взяты в 5 следующем весовом соотношении, %: графит 8,0, ферросилиций 4,5, железный порошок 14,0, скандий металлический 0,2, плавиковый шпат 0,7, малоуглеродистая сталь оболочки остальное. Режим наплавки: сва10 рочный ток 400-420 А, напряжение дуги 34-35 В, скорость подачи проволоки 159 м/час. Структура наплавки: графит шаровидный (ГШД-2, ГШД-3) равномерно распределенный, основа перлит и отдель15 ные разрозненные включения цементита, вокруг глобулей ферритная отрочка. Твердость наплавки НУ 320-350, переходной зоны НУ 460-480. После отжига при температуре 800°С в течение 2 ч и бхлажде20 ния с печью структура основы становится ферритной с твердостью НУ 195-205.

Пример 2. Использовалась порошковая проволока, компоненты которой взяты в следуюш,ем весовом соотношении, %: трафит 9,0, ферросилиций 3,0, железный порошок 15,0, скандий металлический 0,8, плавиковый шпат 1,0, малоуглеродистая с таль оболочки остальное. Режим наплавки: сварочный ток 410-430 А, напряжение дуги 0 33-34 В, скорость подачи проволоки 159 м/час. Структура нанлавки: графитшаровидный (ГШД-3) и компактный, равномерно распределенный, основа перлит и участки ледебурита. Твердость наплавки 5 НУ 370-380, переходной зоны НУ 490- 500. После отжига (по тому же режиму) структура основы перлитоферритная, твердость НУ 220-250.

Во всех случаях -процесс .наплавки был 0 стабильным, без разбрызгивания. Наплавленный чугун получался плотным, без пор и подрезов.

Механические свойства чугуна (после отжига при температуре 800°С в течение 5 2 ч) находятся на уровне свойств высокопрочного чугуна: предел прочности 50- 62 кгс/мм, предел текучести 38-50 кгс/мм, удлинение 3-6%; ударная вязкость 2- 5 кгс-м/см2.

0 Введение скандия способствует п-ерлитизации металлической основы чугуна, что позволяет использовать такие порошковые проволоки для сварки высокопрочных чугунов с перлитной металлической основой 5 (без дополнительного ввода элементов, стабилизирующих перлит), а также для наплавки деталей, работающих в условиях износа и частых теплосмен.

Действие скандия как глобулятора гра0 фита в наплавленном чугуне сильнее, чем иттрия, церия и других редкоземельных ме. таллов, а с учетом степени усвоения во много раз эффективнее, чем магния и кальция. Несмотря на повышенную по сравнению с другими модификаторами стоимость

скандия, экономический эффект достигаетсяблагодаря использованию в порошковой проволоке весьма малых его количеств (0,1-0,2%).

Благодаря этому обеспечив аются высокие гигиенические показатели процесса сварки. Валовые выделения пыли (твердой составляющей аэрозоля) при сварке порошковой прдволокой, содержащей скандий, не п.ревышают 15 г/кг, в то время как при сварке проволокой с необходимым количеством магния 30 г/кг и более; кальция 24,5 г/кг. Концентрация окиси углерода и окиси азота в зоне дыхания сварщика во много раз ниже предельно допустимых концентраций. Отходящие пыль и газы не содержат токсичных веществ.

Формула изобретения

Состав порошковой проволоки, состоящий из малоуглеродистой стальной оболочки и шихты, содержащей графит, ферросилиций, железный порошок и плавиковый шпат, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств металла шва, в состав дополнительно вводят скандий, содержащий компонент, а компоненты взяты в следующем соотношении, вес. %: Графит5-10

Ферросилиций2-7

Железный порошок0,01-20

Плавиковый шпат0,5-3

Скандий, содержащий компонент0,1 -1,5 Малоуглеродистая стальная оболочка Остальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 38Э8246, кл. 219-146, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 526477, кл. В 2ЭК, 1977.