Состав сварочной проволоки Советский патент 1981 года по МПК B23K35/30 C22C38/08 

1

Изобретение относится к сварке в углекислом газе низколегированных , сталей, предназначенных для работы при отрицательных температурах до .

Это вызывает необходимость в разработке высокопроизводительного и универсального процесса и сварочных материалов, которые обеспечивают получение сварных швов без последующей термической обработки с высокими значениями показателей пластических свойств при низких температурах.

Однако использование автоматической и полуавтоматической сварки в углекислом газе при изготовлении изделий из низколегированных сталей, ра:ботающих в интервале температур (-70)-(-100с) , невозможно из-за отсутствия соответствующих сварочных материалов.

Известна сварочная проволока, содержащая, вес.%:

Углерод0,01-0,8

Марганец0,5-1,8

Кремний0,1-0,5

Никель0,6-5,0

Хром0,1-2,0

молибден0,3-2,0

Алюминий0,05-0,25

Ниобий0,05-0,25

Ванадий0,01-0,025

ЖелезоОстальное

Бор0,002-0,005

которая позволяет получить высокие значения ударной вязкости при температурах до (-70)-(-130°С) при сварке под слоем флюса и в инертных газах без последующей термообработ10ки 1 .

Однако при сварке в углекислом газе в связи с высокой окислительной способностью защитной среды из-за недостаточного содержания в свароч15ной проволоке кремния (менее 0,6%) в сварном шве образуются поры. Присутствие в сварочной проволоке хрома и а.гпоминия способствует образованию на поверхности сварочной ванны

20 тугоплавких, и прочных окислов, резко ухудшающих формирование сварных швов.

Известен состав 2 сварочной проволоки, содержащий следующие компоненты, вес,%:

25

Кремний До 1, 5

МарганецДо 3

Бор0,001-0,1

Никель0,1-13

Медь0,1-1

30

Хром0,1-40

Молибден0,1-2

один или более двух раскислителей: АлюминийДо 1

ТитанДо 1

Цк конийДо 1

ВанадийДо 0,5

ЖелезоОстальное

Однако при содержании хотя бы одного нз приведенных элементов (крме углерода) в количестве, большем, чем в предлагаемом составе, сварной шов имеет высокий предел прочности и низкую пластичность.

Эта проволока не может быть использована для сварки в среде углекислого газа изделий из хладостойкой низколегированной стали марки 09Г2С.

Цель изобретения - повышение платичности металла шва при температурах (-70)-(-J.) .

Цель достигается тем, что состав взйт в следующем соотношении компонентов, вес.%1

Углерод0,01-0,11

Марганец1,4-2,5

Кремний0,3-0,9

Никель0,3-3,0

Титан0,05-0,5

Алюминий0,02-0,5

Бор0,001-0,01

ЖелезоОстальное

В качестве примесей допускается содержание меди и хрома не более 0,3%/ содержание вредных примесей фосфора и серы в суммене более 0,0

Введение бора оказывает рафинирующее действие на сварочную ванну, что связано с образованием окислов бора, имеющих малый удельный вес и находящихся при температурах сварочной ванны в жидком состоянии. Пр всплывании окислы бора захватывают твердые частички окислов и нитридов и переводят их в шлак. Увеличение ударной вязкости сварного шва обнаружено при содержании бора в сварочной проволоке более 0,001%. Увеличение концентрации бора более 0,01% способствует образованию горячих трещин, вызываемых легкоплавкой боридной эвтектикой, Легиров,ание сварочной проволоки алюминием способствует улучшению сварочно-технологических свойств проволоки за счет измельчения капель электродного металла и возрастанию ударной вязкости сварных швов при низких температурах, что обусловлено дополнительн раскислением сварочной ванны и образованием окислов на ее поверхности, препятствуницих попаданию кислорода, азота и водорода в жидкий металл. При содержании алюминия в количествах менее 0,02% эффекта его влияния на сварочно-технологические свойства проволок и эксплуатационные свойства сварных соединений не обнаружено. При содержании алюминия

в проволоке более 0,5% формирование сварных швов не удовлетворительное, что связано с образованием на поверхности, сварочной ванны сплошной окисной пленки, препятствующей рас- теканию металла. Одновременно уменьшаются значения ударной вязкости сварных швов, что обусловлено загрязнением металла окислами алюминия. Увеличение верхнего предела концентрации марганца до 2,5% улучшает формирование шва за счет образования легколлавких окислов марганца. Увеличение верхнего предела титана до 0,50% уменьшает размер электродных капель, улучшает сварочно-технологические

5 свойства проволок. Уменьшение нижнего предела концентрации кремния до 0,3% увеличивает пластичность металла как при низких, так и при высоких температурах. Как показывают результаты выполненных исследований, положительное влияние никеля на пластичность сварных швов при отрицательных температурах проявляется в широком интервале концентрации 0,3-3,0%. В

связи с тем, -что имеются такие высокоактивные к кислороду элементы как алюминий и бор, склонность металла к образованию пор снижается и получение бездефектных швов обеспечивается при концентрации кремния от 0,3%

0 и более,

в качестве примера приводят испы-. тания швов, сваренных проволоками трех составов: 1, 2, 3 - по предлагаемому варианту,

5 В таблице представлены результаты испытаний.

Выплавка слитков для опытных сварочных проволок производится в индукционной печи марки ЛПЗ-2 е1.1костью

0 30v кг. Плавка выполняется при под известковым шлаком. Разливка стали, осуществляется в круглые чугунные наложницы для слитков развесом 10 кг. Слитки свободной ковкой

f ДОВОДЯТСЯ до прутков диаметром 20 мм. Затем производится горячая прокатка полученных прутков до диаметра 7 мм и последующее волочение проволоки до диаметра 2 мм. Сварка производит

Q ся на автомате АДПГ-500 с источником питания ПГС-500. В качестве основногсз материала используются пластины из стали 09Г2С. Форма и размеры подготовленных кромок соответствуют типу шва С17 по ГОСТ 14771-76. Защита

5 сварочной ванны осуществляется углекислым газом по ГОСТ 8050/64, Образцы свариваются встык за три прохода на следующих режимах: ,5сjr 420-440 А; Ug 28-30 В Vcg 22,5 м/ч; G.

18-20 п/мин.

Для характеристики пластичности шва проводят испытания образцов на ударную вязкость.

Образцы изготавливгиотся в соответствии с ГОСТ 6996-66, ТИП.У1, Испытания производятся в соответствии с ГОСТ 9455-60 при , И .-100 С (табл. 1) .

Предлагаемые сварочные материалы обеспечивают при Сварке в углекислом газе получение сварных швов, не требующих последующей термической обработки, с гарантированными значе-. ниями ударной вязкости до температур , {-70)-(-100с) не ниже кгс.м/см..

Увеличение ударной вязкости швов, . сваренных предлагаемым составом сварочных проволок, связано с уменьшением размеров зерен и количества

неметаллических включений, а также со снижением загрязненности границ зерен, увеличением пластичности наиболее хрупкой структурной составляющей - феррита.

Внедрение новых сварочных материалов взамен известных увеличивает срок службы изделий, снижает допустимую температуру их эксплуатации, уменьшает трудозатраты на изготовление изделий эа счет исключения операции термической обработки и только laa заводах Минхиммаша обеспечивает экономический эффект более 1,0 млн. руб.

20,10 2,42 0,58 0,50 0,41 30,06 1,93 0,82 0,85 0,25

В числителе приведены средние значения ударной вязкости по 5-ти образцам, а в знаменателе - процент образцов со значениями ударной вязкости менее 2 кгс-м/см. Содержание серы и фосфора в предлагаемых проволоках не превышает 0,025%.

Формула изобретения

Состав сварочной проволоки, преимущественно для сварки в среде углекислого газа, содержащий углерод, марганец, кремний, никель, титан, алюминий, бор, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности металла шва при температурах (-70)-(), состав взят в еледующемсоотношении компонентов, вес.%:

Углерод0,01-0,11

-1

1,4-2,5

Марганец 0,3-0,9

Кремний 0,3-3,0

Никель 0,05.-0,5

Титан 0,02-0,5.

Алюминий

0 0,001-0,01

Бор Остальное

Железо

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент Японии 12258, кл. 12 В 105.1, 1968 (прототип). 0,02 0,098 15,8 12,7 О О 0,13о,005