Состав электродного покрытия Советский патент 1982 года по МПК B23K35/365 

(54) СОСТАВ.ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЬП ИЯ

1

Изобретение относится к области сварки, в частности к сварочным материалам, а именно к составу электродного покрытия, применяемого преимущественно для сварки мапоутперодистых и низколегированных сталей.

Известны различные электродыне покрытия, например, состав f1, содержащий следующие компоненты, вес.%:

МраморЗОг-50

Плавиковый шпат5-20

Кварцевый песок1 - 10

Ферромарганец2-10

Ферросилиций2-15

Двуокись циркония3-20

Ставролит1 -3

Слюда1 -6

Целлюлоза4-5

Покрытие наносят на малоуглеродистый стержень.

Недостатком этого электродного покрытия является повышенное содержание водоро;й в металле шва (5-7 см на 100 г наплавленного металла), что ведет к снижению работоспособности конструк1ши.

Наиболее близким к данному составу является электродное покрытие 2, содержащее следующие компоненты, вес.%:

Плавиковый пшат15-25

Рутил2-10

Ферромарганец2-8

Ферросилшдай3-10

Ферротитан1-3

Двуокись кремния1-3

Сода кальцинированная1-4

10

Окись лантана2-5

Алюминиевый порошок1-3

Железный порошок20-40

МраморОстальное

Электроды с данным покрытием позволяют

ts производить сварку на переменном токе, более технологичны в изготовлении.

Однако эти электроды имеют следующие недостатки крупнокапельный перенос электродного металла, .образование подрезов при

20 сварке, резкий переход от основного металла к металлу шва, а также выпады в механических свойствах металла шва, особенно при использовании стержней из стали Св--08, кото3рая характеризуется повышенным содержанием серы и фосфора (по.сравнению стержнем из стали Св-08А). Крупнокапельный перенос электродного металла затрудняет его металлургическую обр ботку (удаление серы к фосфора) и ухудшает формирование шва. Резкие переходы от основ ного металла к металлу шва, выпады в механических свойствах и подрезы значительно снижают работоспособность сварной конструкции. Целью изобретения является повышение прочности металла lUBa (отсутствие подрезов) и улучшение формирования металла шва. Для достижения поставленной цели состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, компонент, содержащий двуокись титана, ферромарганец, фер)юсилиций алюминий и железный порошок,, содержит компонент, выбранный из rpynmiT силиманит, каолин, калиево-натриевую силикатную глыбу поташ и органический пластификатор, а в качестве компонента, содержащего двуокись титана - ильменит, при следующем соотношении компонентов, вес.%: Мрамор15-30 Плавиковый шпат15-25 . Ильменит5-15 Ферромарганец4-8 )ерросилиций3-10 Алюминий1-3 Железный порошок20-35 Компонент, выбранный из группы силиманит, каолин 1-9 Калиево-натриевая силикатная глыба1-3 Поташ1-4 Органический пластификаторДля использования описываемого состава электродного покрытия при сварке конструкций, работающих при низких температурах, в состав необходимо ввести фторид церия в количестве 0,5-5 вес.%. Для получения стабильных механических свойств металла шва (при использовшши стер ней из стали Св-8) необходимо, чтобы термодинамическая активность компонентов, связывающих серу, была минимальиой. Для получения мелкокапельного переноса электродного металла и плавного перехода от основного металла к металлу шва необходимо снизить поверхностное натяжение шлака и улучшить смачиваемость металла 1Ш1аком. Как показали проведенные исследования, введение в состав фтористо-кальциевого покрытия соединений, содержащих NajO, , SiOj, наиболее сильно уменьшает поверхностное натяжение щлака и одновременно стабилизирует горение дуги и способствует мелкокапельному переносу. Причем введение таких натрий-калий-силикатных соединений, как силиманит, каолин, натрий-калиевая глыба, наиболее целесообразно, так как они значительно улучшают опрессовочные свойства покрытия. Замена рутила на ильменит способствует лучшей смачиваемости металла шлаком и, следовательно, более плавному переходу от основного металла к сварочному шву. При этом SiOj и TiOj значительно снижают термодинамическую активность закиси железа, что способствует повышению механических свойств металла шва. Мелкокапельный перенос электродного металла и уменьшение поверхностного натяжения шлака способствзтот лучшему очищению металла от примесей (серы, фосфора). Для улучщения опрессовьтаемости электродов в состав покрытт1я введен органический пластификатор например целлюлоза, а для уменьшения содержания водорода, вносимого пластификаторами при сварке конструкций, эксплуатируемых в области низких температур, в cdcTas покрытия введен фторид церия. При изготовлении электродов в качестве связующего использовалось жидкое калиевонатриевое стекло с модулем 2,7-3. Покрьгтие наносилось на металлические стержви диаметром 4 мм из проволоки Св-08 способом опрессовки. Для получения покрытия были подготовлены и испытаны 4 рецептуры, приведенные в табл. I. Таблица 1

При испытании сварочно--технологическихка дпя химического анализа (определение серы

свойств электродов и механических свойстви фосфора). В качестве источника питашя .

металла шва производилась сварка пластин изиспользовался трансформатор ТСД-500. Сила

стали Ст. 3 толщиной 14 мм. Из пластины 35сварочного тока составляла 160-200 А. изготавливались образцы для испытания механи ческих свойств металла иша и отбиралась струж-, Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Содержание калий-натриевой глыбы в ко; личестве 1-3 вес.% является оптимальным. Увеличение калий-натриевой глыбы более 3% вызьшаех повышенную гигроскопичность поПродолжение табл. 1

Та б л и ц а 2

крытая, а уменьшение менее 1% не дает положительного эффекта.

Содержание сялнманита или каолина в пределах 1-9 вес.% дает нанбольший положительный эффект. Менее одного процента его воздействие на физико-химические свойства шлак не существенно, а более 9 вес.% увеличивает разбрызгивание металла. Содержание фтористого церия до 5 вес.% наиболее рационально. Увеличение его содержа ния более 5 вес.% повышает токсичность электродов. Введение в состав фтористо кальциевого покрытия органических пластификато ров (целлюлоза и т. п.) целесообразно до 2 вес.%. Дальнейшее увеличение снижает ударну вязкость металла при отрицательной темпера,туре. Повышение содержания каолина более 5 вес.% ухудшает технологичность изготовлени электродов (способствует растрескиванию покрытия электродов при прокалке). Содержание ильменита, в пределах 5-15 вес.% .снижает механические свойства металла шва, менее 5 вес.% не дает значительного положительного эффекта. / . В качестве стержня электродов использовалась проволока диаметром 4 мм из стали Св-08. Электрода. с дашагм покрытием показали следующие механические свойства металла шва и Сварного соединения в состоянии после сварки при нормальной температуре: предел прочностн 520-540 МПа, относительное удлинение 23-29%, ударную вязкость 150 180 Дж/см. Электроды обеспечили мелкоканельный перенос электродного металла, плав ный переход от основного металла к металлу шва, отсутствие подрезов при сварке на форсированных режимах. Электроды с покрытие - да1дюго состава технологичны в изготовлении и обладают yлyчшeнны fffi сварочно-гехнологическими свойствами. Они обеспечивают получение свар Hbtx швов с плавным переходом к основному металлу, не склонны к образова1шю подрезов Изготовление электродов не требует изменения существующей технологии. Формула, изобретения 1.Состав электродного покрытия, преимущественно для сварки малоуглеродистых и кизколе1ированных сталей, содержащий мрамор, плавиковый шпат, компонент, содержащий двуокись-титана , ферромарганец, ферросилиций, алюминий и железный порошок, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности металла шва и улучшения фор мкрования металла шва, состав дополнительно содержит компонент, выбранный из группы силиманит, каолин, калиево-натриевую силикатную глыбу, потащ и органический пластификатор, а в качестве компонента, содержащего двуокись титана-ильменит, при следующем соотношении компонентов, вес.% Мрамор15-30 Плавиковый шпат15-25 Ильменит5-15 .Ферромарганец4-8 Ферросилиций3-10 Алюминий1-3 Железный порошок20-35 Компонент, выбранньш из группы силиманит, каолин 1-9 Калиево-натриевая силикатная глыба1-3 Поташ 1 -4 Органический пластификатор 0,5-2 2.Состав по п. 1,отличаю щийс я тем, что дополнительно содержит фторид церия в количестве 0,5-5 вес.%. Источники инофрмации, принятые во внимание при экспертизе . I. Авторское свидетельство СССР №329988, кл. Б 23 К 35/365, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР № 651928, кл. В 23 К 35/365, 1977 (прототип).