Состав порошковой проволоки Советский патент 1980 года по МПК B23K35/368 

1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к составам проволок для сварки чугуна. Предложенный состав порсвиковой проволоки j предназначен для сварки изделий из модифицированного чугуна с шаровидным графитом при получении неразъемных сварных соединений, для заварки и ремонта деталей из высокопрочного |Q чугунас шаровидным графитом.

Известен 1 состав порсжшовой проволоки для сварки высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, содержащий следующие компоненты, вес.%: 5 Силикокальций 5,6-9,32 Графит5,2-7,8

Ферромарганец 1,2-3,7 Ферросилиций 3,2-6,3 |Иалоуглеродистая20

сталь оболочки Остальное Однако высокое содержание кремния в наплавленном металле приводит к образованию силикоферрита, который значительно повьндает твердость металла 25 наплавки и снижает пластические свойства шва.

Известен 2 состав порошковой проволоки, содержащий следукиие компоненты, вес,%:30

Итрийсодержащая

0,2-10

лигатура 5-11

Графит 1-6

Ферросилиций 0,5-3

Плавиковый шпат 0,01-20

Железный порошок

Малоуглеродистая

Остальное

сталь оболочки

В данном составе порошковой проволоки глобуляризация графита достигается за счет модифицирования чугуна иттрием и магнием иттрийсодержащей лигатуры. Наличие в металле шва сильных карбеддостабилизирующих элементов (иттрия и магния) даже при наличии в проволоке звачительных количеств графита и кремния (вводится в виде ферросилиция) приводит к образованию структур отбела в наплавленном металле. Для устранения этих структур требуется проведение специальной термической обработки чугунных изделий.

Это усложняет и удлиняет производственный процесс изготовления сварной чугунной конструкции,, увеличивает расход тепловой энергии, а в отдельных случаях исключает возможность применения этого состава проволоки.

С целью снижения твердости и повышения пластичности металла шва предлагав «лй состав дополнительно содержит окисел лантана и силикокальций при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Графит 5,8-7

Ферросилиций 1,6-4 Плавиковый шпат 2,5-3,6 Железный порошок 1,4-11,3 Окисел лантана 1-4,5 Силикокальций 3,8-5,5 Малоуглеродистая сталь оболочки Остальное Предложенный состав позволяет снизить твердость и повысить пластичность металла шва в состоянии после сварки за счет исключения возможности образования в нем структур отбела и силикоферрита и,таким образом, исключить необходимость применения последуйщей термообработки сварных соединений .

Влияние содержания в проволоке окисла лантана и силикокальция на снижение твердости и повышение пластичности металла шва проявляется путем предотвращения образования в наплавке в состоянии после сварки струтур отбела и силикоферрита следующим образом. Исключение из состава порошковой проволоки сильных карбидостабилизирующих элементов (иттрия и магния) создает предпосылки кристаллизации металла сварочной ванны по стабильной (Fe-C) системе в тех же условиях охлаждения сварного соединения.

Глобуляризирующую роль исключенны элементов (иттрия и магния) в предлагаемом составе порошковой проволоки выполняют лантан и кальций, которые в условиях дуговой сварки восстанавливаются из соответствующих соединений ( и CaSi) .

Известно, что кальций проявляет кроме глобуляризирующего действия и графитизирующее. Однако модифицирование чугуна только силикокальцием для достижения 100%-ной глобуляризации графита требуется введение в проволоку не менее 5,6% CaSi, при котором возможно уже образование, силикоферрита. Это-исключает для данной цели модифицирование металла шва только силикокальцием.

Экспериментально установлено, что примеь/ение в отдельности только различньох окислов редкоземельных металлов способствует образованию ледебурита в металле шва. При совместном введении отдельных окислов редкоземельных металлов с силикокальцием лучшие результаты получены в случае применения окисла лантана.

Так структуры отбела в металле шва отсутствуют при содержании окисла J лантгша не более 4,5%. Для достижеНИ.Ч полной глобуляризации графита при содержании 4,5% требуется 3,8% CaSig. Чтобы компенсировать в этом случае проявление лантаном карбкдостабилизирукадего действия требуется введение 4% ферросилиция.

Верхний предел содержания в проврлоке силикокальция 5,5% определен из условия исключения образования в

5 металле шва силикокарбидной эвтектики. При таком количестве силикокальция для достижения полной глобуляризации графита требуется всего лишь 1,0% окисла лантана. Естественно,

0 при таком небольшом количестве лантана его карбидостабилизирукадее действие компенсируется 1,6% ферросилиция , содержащегося в порошковой проволоке .

Компоненты шихты порошковой проволоки (силикокальций, графит, плавиковый шпат и ферросилиций) предварительно дробят до состояния, обеспечивающего содержание пылевидных частиц более 60% от веса объема. Перед навеской составов по рецепту все компоненты шихты просеиваются через сито с размером ячейки 0,056 мм. Непосредственно перед изготовлением порошковой проволоки готовая шихта

5 просушивается при 130-170 с.

.Одним из способов изготовления порошковой проволоки является волочение, которое ведется на одноили многобарабанных волочильных станах, где производится свертывание ленты в трубу с одновременным заполнением ее ших-той и последующим уплотнением шихты путем многЬкратногс5 протягивания проволоки через волоки уменьшающихся диаметров. Конечный диаметр проволоки предлагаемого состава равен 2,8-3,0 мм.

Для заварки чугуна порошковой проволокой предлагаемого состава рекомендуется следующий режим сварки:

0 Гсв 100-600 А, Ug 24-30 В, вылет

электрода - 50-60 мм, ток постоянной прямой полярности и температуры предварительного подогрева 600°С.

Примеры конкретных составов порошковой проволоки для сварки высокопрочного чугуна с шаровидным графитом приведены в т.аблице. Как видно из данных таблицы порошковые проволоки предлагаемого состава обеспечивают получение наплавленного металла в состоянии после сварки, соответствующего по показателям прочности, пластичности и твер дости высокопрочным чугунам марок ВЧ 50-2, ВЧ 60-2 и ВЧ 70-3. Наиболее благоприятное сочетание свойств (высокая прочность и пластичность при низкой твердости) имеет металл, наплавленный порошковой проволокой состава № 2 (оптимальный состав). Использование предлагаемого состава порошковой проволоки позволяет получить в наплавленном металле чугун с шаровидным графитом и без струк тур отбела и силикоферрита в металли ческой матрице в состоянии после свар ки. В этом случае не требуется приме нения высокотемпературной термической отработки сварных соединений после сварки, что значительно сокращает про изводственный цикл изготовления деталей, достигается экономия тепловой энергии и, таким образом, уменьшается себестоимость оборудования с использованием деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, которые подвергались сварке. Расчетный экономический эффект от использования проволоки - 80 тыс.руб в год при программе выпуска литья ;1000 т. Формула изобретения Состав порсхиковой проволоки для сварки высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, состоящий из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащий графит, ферросилиций, плавиковый шпат, железньй порошок, отличающий с я тем, что, с целью снижения твердости и повышения пластичности металла шва, он дополнительноiсодержит окисел лантана и силикокальций при следующем соотношении компонентов, вес.%: Графит5,8-7 Ферросилиций 1,6-4 Плавиковый шпат 2,5-3,6 Железный поретиок 1,4-11,3 Окисел лантана 1-4,5 Силикокальций 3,8-5,5 Малоуглеродистая сталь оболочки Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 468735, кл. В 23 К 35/368, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 428891, кл. В 23 К 35/368, 1972 (прототип).