Состав подкладки для формирования обратной стороны сварного шва Советский патент 1982 года по МПК B23K35/36 B23K9/02 

Изобретение относится к технологии изготовления подкладок для формирования обратной стороны сварных швов при электродуговой сварке сплавов, в том числе подкладок для односторонней автоматимеской сварки стали под слоем . флюса. Известен состав флюсовых и флюсомедных подкладок, имеющих один или несколько слоев флюса или слой флюса и .медную подложку til. Состав материала этих подкладок не обеспечивает получения качественной поверхности обратной стороны ного шва и стабильность его размеров по ширине, высоте и сечению, посколь ку из-за неравномерной плотности флюса при сварке происходят его местные проплавления с образованием таких дефектов шва, как наплывы, подрезы, вздутия пережимы. Кроме того, в сварных швах в результате всплывания и смывания жидким металлом частиц лег коплавкого флюса образуются многочисленные шлаковые включения. .Наиболее близким к предлагаемому составу подкладки является состав подкладки для формирования обратной стороны сварного шва, содержащий железный ггорошок, ферросилиций, порошок (термореактивной смолы и варочный флюс 12. Наличие в составе порошка термореактйвной смолы, расплавляющейся ЕГО время еварки от тепла сварочной дуги и упрочняющей после отверждения подкладочный флюс, заметно улучшает условия формирования обратной стороны сварного шва и уменьшает всплывание частиц флюса с образованием неметаллических включений в наплавленном металле. Недостатком известного состава подкладки я ляетя то, что на расплавление, и полное отверждение входящей в .его состав термореактивной смолы тргеСуется по крайней мере 30-50 с и 3ЗО за это время даже при небольшой скорости сварки автомат и сварочная дуга успевают переместиться на 8 12 см. Поэтому затвердевание сварного шва и формирование его обратного валика происходят на неровной и пористой поверхности еще не набравшего прочность материала подкладки, между частицами которого затекают на разную глубину не полностью отвержденная смола и жидкий наплавленный металл. Такому затеканию способствуют исходное состояние подкладки, ее кру нозернистая структура, пористость, недостаточная и неравномерная плотность верхнего слоя до завершения пе рехода смолы в конечный продукт отверждения. Другими недостатками известного состава подкладки являются наличие в нем большого количества легкоплавких компонентов, способных к актиёному взаимодействию с жидким наплавленным металлом, и отсутствие в нем специальных добавок, предотвращающих пригар подкладки к сварному шву. Это вы зывает неравномерность размеров и се чения обратного валика шва по его длине, ухудшает качество его поверхности, делая ее грубой и негладкой, При использовании подклаДок извес ного состава по указанным причинам ограничиваются скорость и производительность односторонней сварки под схюем флюса. Целью изобретения является повыше ние качества сварного шва. Для достижения цели известный состав подкладки, содержащий .сварочный флюс, ферросилиций, железный порошок порошок термореактивной смолы, допол нительно содержит кварцевый, оливино вый и цирконовый пески, а также стеарат цинка, порошкообразный уголь, ацетон при следующем соотношении ком понентов, вес./,: Кварцевый песок 30-37,5 Оливиновый песок 20-25 Цирконовый песок 10-12,5 Ферросилиций 3,0-,0 Железный порошок ,0 Стеарат цинка 0,005-0,01 Порошкообразный уголь1,5-2,0 Термореактивная смола -6,0-7,0 Ацетон2,0-3,0 Сварочный флюс Остальное Тугоплавкие, инертные по отношению к жидкому металлу и мелкозернистые литейные формовочные пески (кварцевый, оливиновый и цирконовый) при указанном соотношении между ними значительно повышают огнеупорность, термостойкость и износостойкость подкладки, уменьшают пригораемость ее к сварному шву. Поэтому содержание этих компонентов в смеси в сумме достигает 50-75. Для уменьшения пригара в состав входят еще один дополнительный компонент - порошкообразный уголь в количестве 1 ,5-2,0. Ацетон используют в количестве 2,0-3,0 в качестве увлажнителя, разжижающего термореактивную смолу и способствующего адгезии ее к частицам песка. Для устранения прилипания подкла- дочного материала к поверхности модельной оснастки - клина, формующего канавку на рабочей поверхности подкладки в смесь дополнительно вводят 0,005-0,01 от порошка стеарата цинВведение в смесь указанных выше дополнительных компонентов одновременно уменьшает содержание в ней сварочного флюса и железного порошка, а ЭТО также повышает огнеупорность и термостойкость подкладки и снижает пригар ее к сварному шву. В качестве флюса может быть использован отработанный сварочный флюс А, предварительно измельченный и просеянный через сито с ячейками 01-025. Это снижает стоимость подкладочного материала. Для проведения сравнительных испытаний бь1ли подготовлены три смеси компонентов (А, В и G), содержащие каждая соответственно, вес, кварцевого песка 30; 30,75 и 37,5, оливинового песка 20; 22,5 и 25 цирконового песка 10; 11,25 и 12,5, Ферросилиция 3; 35 и i, железного порошка 5; 5,5 и 6, стеаоата цинка 0,005; 0,008 и 0,01, порошкообразного угля 1|7 и 2, термореактивной смолы 6; 6,5 и 7, ацетона 2; 2,5 и 3 и сварочного флюса 22,. 12,792 и 2,99. Компоненты смесей, имеющие грануляцию 025 01 и 0005, тщательно перемешивали бегунами в течение 10-15 мин в указанной последовательности, за исключением ацетона, который ввоаил позднее для увлажнения смеси. Для сравнения была приготовлена также смесь известного состава Д , которую укладывали в короб подкладо ного устройства и уплотняли весом наложенных свариваемых листов и подачей воздуха в прорезиненный шланг В соответствии с известной технолог ей рабочая сторона подкладки не име ла в этом случае под зазором специальной формирующей обратный валик к навки. Подкладочные смеси А, В и С, по предложенной технологии после наложения на них свариваемых листов в зазоре поджимали медным клином (ниж няя часть которого служила моделью kaнaвки), нагретым до 250 С в течеСостав подкладочной

Свойства подкладочного смеси Известный (смесь Д) а) Крупнозернистость и пористость смеси облегчают проникновени жидкого металла внутрь, подкладки б) Недостаточная прочность смеси в момент сварки приводит к смыванию частиц мате риала подкладки и к образованию засоров и неметаллических включений в сварном шве

в) Из-за большого содер- в) Наблюдается .значительное, кожзния железного порошка и флюса в со- ставе смеси Д поверхность подкладки ко оплавляется и способна, взаимодействуя с наплавленным, металлом, к образованию пригара

) Недостаточная огнеупорность и стойкость смеси против термического удара приводят к местным проплавлениям и растрескиванию рабочей поверхности подкладки

Качество сварного соединения и его характерные дефекты материала

личество неметаллических включений в наплавленном металле сварного шва

г)

« ние 30 си вторично подогретым до 350-iOO C в течение 3 мин. Содержащаяся в подкладочной смеси пульвербакелитовая смопа в результате нагревания и полимерных превращений переходила в рейольную быстротвердсющую смо.лу, и на рабочей поверхности подкладки получалась прочная, гладкая и неплавкая канавка с н.у)«ными формой и размерами. Затем Е зазор между свариваемыми листами засыпали небольшое количество порошкообразного присадочного металла и при одном и том же режиме (сила тока 800 А, напряжение 38 В, скорость сварки 25 м/ч, электродная сварочная проволока марки Св-08А, диаметром k мм, покровный флюс АН-З ЗД на cвa рочном тракторе АДС-1000-2 проводили испытание подкладок, изготовленных из смесей А, В, С и Д (см. таблицу). Изменение ширины и высоты обратного валика по длине сварного шва (в среднем + 3 мм ) Пережимы, уширения, наплывы и затеки металла в трещины на поверхности подкладки Поверхность обратного валика и изнаночная сторона сварного шва получаются грубыми и покрытыми сплошным слоем пригара

Состав подкладочноСвойства подкладочного смеси материала а) Мелкозернистость Предлагаемый cor став (смеси А, В строения и повышение и С) плотности смесей пре дотвращэют возможнос проникновения жидког металла внутрь подкладкиб) В связи с завершение отверждения пульверба келитовой смолы до начала сварки повыша ется прочность материала подкладки и ча тицы смеси не смыва ются жидким наплавле ным металлом в)При уменьшении в смесях А, В и С содержания легкоплавких флюса и железного порошка и повышении содержа ния тугоплавких компонентов {кварцевый , оливиновый и цирконовый пески , инертных по отношению к жидкому металлу; резко снижается иригар материала подкладки к поверхности обратного валика сварного шва г)Увеличение количества кварцевого, оливинового ив особенности цирконового песков в смесях А, 8 и С повышает огнеупорност и термическую стойкость подкладки во время сварки, а это устраняет проплавленив, растрескива ние рабочей поверхности канавки, фориируххдей изнаночного валика сварного шва

Продолжение таблицы

Качество сварного соединения и его характерные дефекты ) Дефекты сварных швов, возникающие при использовании подкладки известного состава, указанные в пп. а и б, при использовании смесей А, В и С полностью устраняются Получаются стабильные по длине шва форма и сечение обратного валика без пережимов и утяжек, при этом снижается чувствительность к образованию дефектов, в некачественной обработки листов под сварку. Средние размеры выступов и впадин шва находятся в пределах + О,5 мм Благодаря завершенности отверждения смолы-связующего и повышению огнеупорности и термостойкости подкладочного материала поверхность обратного валика сварного шва получается гладкой, неокисленной и без пригара. Средняя величина шероховатости f(x находится в пределах мкм Количество неметаллических включений в проплавленном металле см. выше п. в ) заметно уменьшается. 9. 9 Опыты показали, что смесь (по сравнению со смесью В имеет меньшую твердость и прочность, огнеупорность и термостойкость а смесь С - повышенную хрупкость, газотворность при нагреве и большую стоимость. Состав смеси В рекомендуется, как состав с оптимальными технико-экономическими характеристиками. Высокие технологические свойства подкладок предлагаемого состава позволяют получить качественную изнаноч ную сторону сварного шва при односто ронней сварке с постоянными по длине шва высотой и сечением обратного валика, который имеет гладкую поверхность без пригара. Это исключает необходимость проврдить трудоемкие операции подварки нижней стороны шва и кантовки конструкции в процессе сварки и освобождает крановое обо рудование. Формула изобретения Состав подкладки для формирования обратной стороны сварного шва, содер жащий железный порошок, ферросилиций, порошок термореактивной смолы и сварочный флюс, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества сварного шва, состав дополнительно содержит кварцевый, оливиновый и цирконовый пески, а также стеарат цинка, порошкообразный уголь и ацетон при следующем соотношении компонентов, вес. 30-37,5 Кварцевый песок Оливиновый песок 10-12,5 Цирконовый песок 3,0-t.,0 Ферросилиций 5.0-6,0 Железный порошок 0,005-0,01 Стеарат цинка Порошкообразный уголь 1,5-2,0 Термореактивная смола6-7 Ацетон2-3 Сварочный флюс Остальное Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Патент США (Р 335173, л. 219-137, 1967. 2.Патент ФРГ №.15б5бЗО, л. iS h 1966 (прототип) .