Шихта порошковой проволоки

Шихта порошковой проволоки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ШИХТА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ преимущественно для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа, содержащая рутиловый концентрат, ферромарганец , ферросилиций, нефелиновый концентрат, плавиковый шпат, окись алюминия, железный порршок, о т л и-чающаяся тем, что, с целью повышений механических свбйств - сварного шва при отрицательных температурах , шихта дополнительно содержит молибден, а окись алюминия введена в виде электрокорунда при следующем соотношении компонентов (весД ): Рутиловый концентрат 4,4-10,3 Плавиковый шпат / 1,5-3,5 Нефелиновый концентрат0 ,6-1,2 Электрокорунд 2,9-4,1 Ферромарганец 5,3-7,5 Ферросилиций 1,0-2,5 (Л Молибден Оу6-1,9 Железный порошок Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„В 23 К 35/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 0-2.5

0,6-1, 9

Остальное (21) 3381493/25-27 (22) 10. 12. 81 (46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) И.К. Походня, В.Н. Головко, А.В.Гуляр и А.И.Удод (71) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения (53) 621.791. 04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 804303, кл. B 23 K 35/36, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

h 915368, кл. В 23 K 35/36, 1980 (прототип). (54) (57) ШИХТА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ преимущественно для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа, содержащая рутиловый концентрат, ферро„SUÄÄ 1009679 A марганец, Ферросилиций, нефелиновый концентрат, плавиковый шпат, окись алюминия, железный порошок, о т л и-. ч а þ ù à ÿ с я тем, что, с öåëüþ повышениМ механических свойств сварного шва при отрицательных температурах, шихта дополнительно содержит молибден, а окись алюминия введена в . виде электрокорунда при следующем соотношении компонентов 1 вес. ):

Рутиловый концентрат 4,4-10,3

Плавиковый шлат 1,5-3,5

Нефелиновый концентрат 0,6" 1,2

Электрокорунд 2,9-4,1

Ферромарганец 5,3-7>5

Ферросилиций

Иолибден железный порошок

1 100

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к шихте порошковых проволок для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде защитных газов.

Известна шихта порошковой прово. локи для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде защитных газов 1.1, содержащая сле дующие компоненты (вес.ф

Рутиловый концентрат 22-42 ферромарганец 15-18

Ферросилиций 115-3

Кремнефтористый натрий 2-4

Магнезит 1 1-14

Электрокорунд 8-11

Никель 2-7

Железный порошок Остальное

Однако указанный состав шихты не обеспечивает необходимого уровня ударной вязкости сварного шва при работе сварных соединений в условиях отрицательных температур.

Известна также шихта порошковой проволоки (2) для сварки низкоуглеродистых сталей в среде защитных газов, содержащая следующие компо-, ненты.(вес.4), Рутиловый концентрат 4,4-10,3

Флюоритовый концентрат 0 3 1,2

Нефелиновый концентрат 1,4-3,5

Глинозем 1,2-2,4

Ферромарганец 5,9-8,9

Ферросилиций 1,2-2,9

Железный порошок Остальное

Проволока, содержащая металлическую оболочку и сердечник, который изготовлен из шихты указанного состава, успешно применяется для сварки металлоконструкций, Однако она не обеспечивает требуемого уровня ударной вязкости металла швов, работающих в условиях знакопеременных нагрузок при температурах"ниже -50 С (в условиях Крайнего Севера).

Целью настоящего изобретения является повышение механических свойств металла швов в области отрицательных температур, Поставленная цель достигается тем, что в шихту порошковой проволоки для .сварки ниэкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащую рутиловый концентрат, нефелиновый кон" центрат, ферромарганец, ферросили" ций и железный порошок, плавиковый

9679

55 шлат, окись алюминия, дополнительно введен молибден, а окись алюминия введена в виде электрокорунда при следующем соотношении компонентов (,вес.4):

Рутиловый концентрат 4,4-10,3

Плавиковый шпат 1,5-3,5

Нефелиновый концентрат 0,6-1,2

Электрокорунд 2,9-4,1

Ферромарганец 5 3-7,5

Ферросилиций 1,0-2,5

Молибден 0,6-1,9

) (елеэный порошок Остальное

Исследования показали, что введение в состав предлагаемой шихты рутилового концентрата в указанных количествах позволяет получить в процессе сварки шлак, легко отделяющийся от поверхности сварного шва, Кроме того, указанное содержание рутилового концентрата в составе предлагаемой шихты обеспечивает высокую стабильность горения дуги в процессе сварки.

Снижение содержания рутилового кон. центрата в предлагаемой шихте менее указанного нижнего предела недопустимо, так как при этом резко нарушается стабильность горения дуги, имеет место сильное разбрызгивание электродного металла. Превышение верхнего предела приводит к "захлебыванию" дуги и ухудшению формирования сварного шва.

Содержание в предлагаемой шихте плавикового шпата в указанных количеФ ствах позволяет надежно связывать водород, большое количество которого находится в процессе сварки в зоне дуги, в не растворимое в расплавленном металле соединение - фтористый водород. Благодаря этому сварной шов содержит незначительное количество водорода и обладает высокой стойкостью к трещинам.

Снижение содержания в предлагаемой шихте плавикового шпата менее указанного нижнего предела сопровождается увеличением склонности металла швов к трещинам, а также снижением ударной вязкости в области отрицательнях температур, Превышение верхнего его предела сопровождается увеличением размеров переносимых капель и разбрызгиванием электродного металла.

Введение в состав предлагаемой шихты в указанных количествах нефелинового концентрата, содержащего до

9б79

3 100

15 вес.3 окислов натрия и калия, обеспечивает в процессе сварки высокую стабильность горения дуги, так как содержащиеся в нем вышеуказанные окислы являются хорошими стабилизаторами ° В сочетании с другими компонентами шихты нефелиновый концентрат позволяет получить шлак с оптимальными свойствами - низкой темйературой плавления и хорошими рафи-, 10 нирующими свойствами, Снижение содержания в шихте нефелинового концентрата менее указанного нижнего предела недопустимо, так как при этом резко нарушается !З стабильность горения дуги, имеет место сильное разбрызгивание электродного металла. Превышение верхнего предела .Сопровождается ухудшением формирования сварного шва, а также 2в ухудшением газопроницаемости шлаковой корки, в результате. чего на по,верхности сварного шва образуется

"рытвины".

Электрокорунд - шлакообразующий материал, - введенный в указанных количествах в состав шихты, благодаря высокой температуре плавления позволяет в широком диапазоне регулировать вязкость шлака.

Снижение содержания в шихте элек.трокорунда менее указанного нижнего предела сопровождается снижением вязкости шлака. В этом случае при многослойной сварке требуется очистка поверхности каждого после-

3$ дующего шва от шлака, что резко снижает производительность процесса., Превышение верхнего предела сопровождается ухудшением формирования метал° 6 ла шва, ухудшается отделимость шлаковой корки, возрастает разбрызгивание электродного металла.

Количество ферромарганца и Ферросилиция взято из расчета-обеспечения высоких механических свойств металла сварного шва. Содержание в данной шихте указанных элементов в указанных пределах обеспечивает s процессе сварки высокие механические свойства . сварного шва (на уровне электродов типа Э-50A), т.е. временное сопротивление разрыву не менее 50 кгс/мм (490ИПа), относительное удлинение не менее 203, ударную вязкость не менее 13 (129. Лж/см ) . см

Снижение содержания ферромарган" ца и ферросилиция ниже укаэанных пределов приводит к значительному снижению прочности и пластических характеристик сварного шва. Введение этих элементов в количествах, превышающих верхние пределы, приводит к значительному росту прочности сварного шва и снижению его пластичности.

Иолибден, введенный в указанных количествах в шихту, повышает ударную вязкость сварного шва в области отрицательных температур.-Снижение содержания молибдена ниже нижнего предела снижает ударную вязкость металла шва при отрицательных температурах. Превышение верхнего предела сопровождается значительным ростом прочностных характеристик и увеличением разбрызгивания электродного металла в процессе сварки.

Было изготовлено три состава шихты дпя порошковых проволок диаметром

2,2 мм, условно обозначенных А, Б, В.

Для изготовления проволоки использовали стальную ленту марки 08КП размером 0,5х12 мм, составлявшую бб вес.Ф от общей массы проволоки и имевшую следующий химический состав (вес,3): углерод 0,05; марганец 0,20; кремний

0,12 фосфор 0,015; сера - 0,017.

Сварку образцов стали ст. 3 размером 300.450.20 осуществляли в нижнем положении полуавтоматическом способом на постоянном токе обратной полярности...Коэффициент заполнения проволоки составлял 253.

Режимы сварки: сварочный ток

400-450 А, напряжение дуги 30-32 В, В качестве защитной среды были использован углекислый газ. В табл,! приведены три состава заявленной шихты порошковой проволоки.

1009679

Т а б л и ца» 1

Порошковая проволока

Компоненты шихты сердечника

1 1 состав шихты сердечника, вес, 3

Рутиловый концентрат

4,4

6,7 10,3

Нефелиновый концентрат 0,6 1,2

0,9

Плавиковый шпат 1. 5 2,5 3,5

2 9 3 5 4 1

Электрокорунд

Ферромарганец 5,3 6,4 7,5

1,0 1,7 2,5

0,6 1 3 1 9

Ферросилиций

Молибден

7 76 3 69,0

83, Таблица 2

Ударная вязкость, дж/см (надрез по Менаже) Относительное удлинение, 4

Временное сопротивление разрыву, ИПа

Порошковая проволока

-600С -70ос

-40 С

-50ос

+20. С

50-60 40-50 30-40

520-540 24-27 140-160 70-80

560-580 29,0-31 180"200 90-130 80-120 70-110 60-80

520-610 24-26 150-170 60-80

60-70 45-50 30-40 прото" тип Г2 3 540-560 26-30 160-170 80-120 70-110 30-35 8-9

Железный порошок

Образцы швов подвергали механическим испытаниям на ударную вязкость, относительное удлинение и временное сопротивление разрыву, а также фиэи30 ко-химическому анализу для определения содержания газов- - кислорода, азота и водорода - в наплавленном металле.

Механические испытания металла . сварного шва проводили известными методами.

Содержание кислорода, азота и остаточного водорода в наплавленном металле определяли известным методом вакуум"плавки.

Для иллюстрации преимущества порошковых проволок, сердечники которых изготовлены из шихты согласно изобретению, приводим: сравнительные результаты механических испытаний металла сварных швов, а также сравнительные результаты физикохимического анализа содержания газов в наплавленном металле с аналогичными результатами, достигаемыми при использовании известного тех.нического решения 2 ), принятого за прототип.

Результаты испытаний приведены в табл. 2 и 3.

Таблица 3

1009679

° «У Ъ Ю /

Порошковая про." волока

Содержание водорода, смз

70©

Содержание газов, вес.3 азот кислород диффузи- остаточ- суммарное онного ного к-во газов

0,040 0,009 1,8

0,030 .0,008 1 5

1,2

3,0

1вО; 2в5

0 035 01010 1 ° 7 1 3 3 О прототип (2 ) О, 050

0,008 2,0

4,0

2,0

Составитель Н.Гершанова

Редактор Б.федотов Техред С, Мигунова Корректор В. Гирняк

Заказ 2578/8 Тираж 1104 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП ",Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Данные исследований показывают, что сварные швы, полученные при использовании порошковых проволок с малоуглеродистой стальной оболочкой, шихта которых изготовлена согласно а изобретению при коэффициенте заполнения 253, обладают в сравнении с

2S прототипом, принятым за базовый объект, более высокими механическими свойствами, особенно ударной вязкостью, при работе в отрицательных температурах, а также стойкостью к холодным трещинам. Это способствует повышению качества сварных конструкций.

Указанные порошковые проволоки имеют более высокие технологические показатели в сравнении с прототипом, а именно: способствуют хорошему формированию сварных швов, обеспечивают легкое удаление шлаковой корки, незначительное разбрызгивание электрод .ного металла. Наиболее эффективно данное изобретение может быть использовано в порошковых проволоках для автоматической и полуавтоматической многослойной сварки в нижнем, наклонном .и горизонтальном на вертикальной плоскости: положениях швов.