Керамический флюс для механизированной сварки сталей Советский патент 1982 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварочным матери лам, а именно к керамическому флюсу автоматической сварки аустенитной хромоян келевой проволоки типа Х21Н10Г6 зака шваншхихся сталей типа ЗОХНМ. В настоящее время в промышленности для автоматической сварки конструкций из закаливающихся сталей применяется аустенитная хромоиикелевая проволока марки Св08Х21Н10Г в сочетании с плавлеными или керамическими флюсачш., Швы, выполненные с применением указанной проволоки, имеют высокие показатели пластических характеристик и обладают хорошей стойкостью против других разрушений. Вместе с тем, опыт сварки жест ких конструк|0 й из закаливающихся сталей (особенно больших тол{шга) показывает, что в металле шва в ряде случаев наблюдаются горячие трещины. Исследования показывают, что появление таких треищн в основном связано со значительным разбавлением высоколегированного металла шва основным углеродистым низколетироваиным металлом. Для предотвращения образования горячих трещин прибегают к уменьшению режимов сварки, что п жводит к снижению производительности сварочных работ. Повысить стойкосп швов против образования горячих трещин можио также за счет модифицироваияя и рафи10цхжа1ви металла шва с помощью кервhemcKHX флюсов. Известен керамический флюс дм наплавки стали средней гордости (1. имеющий следуюищй состав, вес.%: Магтзит25-32 Плавиковый шпат 26-30 Глииозем15-25 Мрамор5-10 Полевой lUTL-r3-8 Феррохром7-9 Ферромарганец2-3 Алюминиевый порошок1-2 Ферротитан0,5-1 Низкое стекло (по огаошеиию к сухому веществу) 17-22 38 Применение такого флюса в сочетании с аустенитной проволокой типа Х21Н1ХТ6 при сварке закаливающихся сталей позволяет повысить стойкость швов против образования горячих трещин. Однако сварные швы, а особенно при сварке на повышенных режимах имеют низкую стойкость против образования треищн ПО зоне сплавления (отрывов) и по этому ;показателю они не удовлетворяют требова(ниям ТУ. Кроме того, такой флюс в сочетании с аустенитной хромоникелевой проволо кой имеет неудовлетворительные технологические характеристики (плохая отделимость шлаковой корки и растекаемость наплавлениого металла). Известен также керамический флюс для сварки закаливающих сталей аустенитной про волокой, содержащий компоненты в следующем соотношении, вес.%: Плавиковый шпат 32-40 Мрамор 10-20 Магнезит 15-24 Глинозем 12-18 Гематит 1-5 Марганцевая руда2-6 Ферроалюминий3-6 Ферротитаиf -4 Бихромат калия0,05-0,8 Алюмоцериевая лигатура0,01-0,6 Введение в известный флюс алюмоцериевой лигатуры позволяет повысить стойкость ишов против образования трещин-отрывов по зоне сплавления. При сварке на умеренных режим флюс обеспечивает требуемую стойкость шво против образования горячих трещин 2. Однако при сварке под таким флюсом иа повышегаплх режимах стойкость швов против образования горячих трещин значительно сни жается и не удовлетворяет требованиям ТУ. При этом в определенной мере понижается и стойкость швов против образования отрывов. Все зто уменьшает, возможности автоматической сварки в части производительности при изготовленю коиструкций из закаливающихся сталей. Цель изобретения - повышение производи тельности сварки и стойкости швов против образования горячих трещин при механизиро ванной сварке жестких конструкций из герм :тнчески обработанных закаливающихся сталей типа ЗОХНМ. Эта цель достигается тем, что хромоникелёэая аустенитиая проволока марки Св08Х21Н t ОГ6, высокоосиовного керамического флюса, содержащего плавиковый шпат, магнезит, мрамор, глинозем, гематит, марган цевую руду, ферроалюминий, ферротитан, алюмоцериевую лигатуру и дополнительно - легирующий аустенитный хромоникелевый порошок при следующем соотношении компонентов флюса, вес.%: Плавиковый шпат23-35 Магнезит12-20 Мрамор8-15 Глинозем9-14 Гематит2-8 Марганцевая руда1-5 Ферроалюминий0,5-5 Ферротитан0,5-2,5 Алюмоцериевая лигатура0,05-0,6 Аустенитный легирующий порошок5-35, при этом аустенитный легирующий порюшок имеет следующий состав, вес.%: Углерод0,02-0,15 Кремний0,1-1,5 Хром18-24 Никель7-11 Марганец0,1-7,0 ЖелезоОстальное Повышение стойкости швов против образования горячих трещин достигается в результате модифицирующего действия порошка. При легировании через керамический флюс порошок снижает температуру металла сварочной ванны, увеличивает количество центров -кристаллизации и, таким образом, способствует измельчению (модифицированию) структуры металла шва. При этом сушественно повьпцаются пластические характеристики металла цша и его стойкость против образования горячих трещин. Дополнительное легирование металла шва с помощью предложенного керамического флюса уменьщает долю основного металла в металле шва, снижает тепловложение в околощовную зону и ускоряет процесс кристаллизации сварочной ванны. Все это замедляет диффузионные процессы, уменьшает химнеоднородность в зоне сплавления и способствует повышению ее стойкости против образования трещин-отрывов. Повышенная стойкость швов против образования горячих трещин и трещин-отрывов в зоне сплавления, а также снижение тепловложения в зону сплавления при сварке под предложенным керамическим флюсом позволяет существенно поднять режимы сварки закаливающихся сталей без снижения качества сварных соединений. Таким образом, повысить производительность сварки. Так, введение в флюс аустенитного хромоникелевого порощка 5 вышеуказанного состава при сварке аустени ной проволокой марки Св08Х21Н10Г6 позво ляет поднять .производительность сварки зак ливающейся стали типа ЗОХНМ до 80%. При этом технические свойства флюса остаются достаточно высокими при сварке как на по стоянном, так и переменном токе. Указанные выше свойства предложенного рамического флюса получаются при содержа нии в нем компонентов в следующем соотношения, вес.%: Плавиковый шпат Магнезит (обожженный) Мрамор Глинозем Гематит Марганцевая руда Ферроалюминий (50% А1)0,5-5 Ферротитан0,5-2,5 Алюмини Алюмоцериевая лигатура 38-42% А1, 25-32%Се, 25-32% РЗМ, 4-10% Fe 0,05-0,6 Легирующий аустенитный порошок5-35 2.4 При сварке термически обработанной стали; типа ЗОХНМ аустенитной проволокой марки Св08Х2Ш10Г6 может быть применен керамический флюс следующих составов, вес.%: IIп Плавиковый шпат Магнезит Мрамор Глинозем Гематит Марганцевая руда Ферроалюминий (50% А1) рротитан Алюмоцериевая лигатура Аустенитный порошокВ таблице приведены механические характеристики и данные по стойкости швов против образова1в я горячих трещин и производительности при сварке на переменном токе аустенитной проволокой Св08Х21Н10Г6 05 мм под предложенным флюсом составом I,. И, И1, и под известным керамическим флюсом.

Примечание: Сварка выполнялась на автомате АДС-1000- 4 проволокой Св8Х21НЮГ6 состава, %: С 0,07; 50,54; ,72; Сг 20,83; N9,93; Р0,018; 30,011.

Стойкость швов против образования горячих трещин (VHP мм/мин) оценивалась по методике, в основу которой положен статический изгиб стыкового образца в процессе сварки.

Производительность сварки оценивалась по максимально допустимому сварочному току ( Зд тзх), при котором отсутствуют трещины в металле шва и в зоне сплавления, а также обеспечивается одинаковая трещиноустойчивость в сравнении со сварксж под

известным, флюсом. Производительность также оценивалась по количеству наплавленного в I ч металла ( Сц , кг) при сварке на максимально допус.тимых токах.

Образцы для механических испытаний вырезались из средних слоев многослойного шва.

Как видно из таб.;тицы, флюс предложенного состава обеспечивает более высокую стойкость швов против образования горячих трещин и позволяет повысить прсжзводительность свар7899312ки на 20-80% без снижения качества сварных соединений. Предложенный флюс прошел всесторонние , лабораторные испыта1шя. .При автоматической сварке проволокой Св08Х21Н10Г6 жестких стыковых образцов из термически 5 обработанной стали типа ЗОХНМ толщиной 30-80 мм с типовыми разделками. Испытания показали, что предложенный флюс обеспечивает устойчивый процесс горения дуги, незначительное газовыделение, хорошее формирование 0 .валиков, легкую отделимость шлаковой корГки со всех валиков при сварке в г; бокую разделку и требуемую стойкость швов про;тив образования пор, горячих и холодных тре:щин. Металлографические исследования также 15 подтвердили высокое качество швов, выпол,нённых под предложенным флюсом. Использование керамического флюса предложенного состава в производстве металлоконструкций из закаливающихся сталей типа м ЗОХНМ позволит улучшить качество сварных работ и получить за счет зтого зкономию в размере 100-200 руб. на тонну флюса. Формула изобретения Керамический флюс цпя механизированной сварки сталей, содержащий плавиковый шпат, магнезит, мрамор, глинозем, гематит, марганцевую руду, ферроалюминий, ферротятаи,, алюмодериевую лигатуру, о т л и ч а ю ut и й- зв ;С я тем, что, с цетшю повьш1ения производительности путем увеличения скорости сваркитив зак про лег щем при им кл кл повышения стойкости металла шва npdi образования горячих трещин прт сварке ивающихся сталей выссжолегированной олокой, флюс дополнительно содержит ующий аустенитный порошок при следуюсоотношении KOMnofWHtoB флюса, 9ес.%: Плавиковый цшат25-35 Магнезит12-20 Мрамор8- 5 Глинозем9-14 Гематит2-8 Марганцевая руда1-5 Ферроалюминий0,5-5 Ферротитан0,5-2,5 Алюмоцеряевая лигатура 0,05-0,6 Аустенитный легирующий порошок 5-35, зтом аустенитный легирз щий т следующий состав, вес.%: Углерод 0,02-0,15 Креминй0,1-1,5 Хром18-24 Никель ,7-11 Марганец0,1-7,0 ЖелезоОстальное Источники янформаюя, принятые во внимание при экспертизе .Авторское свидетельство СССР If 216151, В 23 К 35/J62, 23.01.65. .Авторское свидетельство СССР К 768582, В 23 К 35/362, 14.09.78 (прототи).