Состав порошковой проволоки для механизированной сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей открытой дугой

Состав порошковой проволоки для механизированной сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей открытой дугой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„„SU „„1.054001

g g B. 23 K 35/368

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИф"":. ":,!

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ " . »- -- .: - у" с

0,6-1, 0

0,6-0,8

1,0" 1,4

5,2-7,0

Остальное (21) 3471625/25-27 (22) 16.07.82 (46) 15,11,83. Бюл. М 42 (72) Г.Б.Билык, В.М.Карпенко, В,Д.Кассов, А.Г.Василенко и Т.К.Волвенкова (71)-Краматорский индустриальный институт (53) 621.791.042 3(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР и 404594, кл . В 23 K 35/368, 1972.

2. Авторское .свидетельство СССР

11 611746, кл .. B 23 К 35/368, 1976 (прототип), (54)(57) СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ

ДЛЯ ИЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ НИЗКО"

УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ, состоящий из малоуглеродистой стальной оболочки и:порошкообразной шихты, содержащей . ппавиковый шпат, натриевую глыбу, ферромарганец, алюминий, железный порошок, отличающийся тем, : что, с целью улучшения качества и

: механических своиств металла сварного шва, а также повышения сварочнотехнологических свойств порошковой проволоки, шихта дополнительно содержит доломит, силикокальций! и конверторный ванадиевый шлак при следующем соотношении компонентов проволоки, мас.3:

Плавиковый шпат 2,8-3.4

Натриевая глыба

Ферромарганец

Алюминий

Д т 2,0-2,4

Силикокальций 0,4-0,6

Конверторный ванадиевый шлак

Железный порошок 9,0-10,2

Иалоуглеродистая стальная оболочка

1054001

4,8-6,4

0,9 1,2

1,4-2,0

1,8-2,2

0,4-0,6

0,6-1,0

0,6-0,8

1,0-1,4

2,0-2,4

0,4-0,6

5 6-6,4

0,4-0,6

1,8-2,2

0,1 О 3

9,0-10,2

0,2-0,6

0,4-0,8

0,8-1,2

-Изобретение относится к механизированной сварке открытой дугой и предназначено для сварки деталей из малоуглероди стых и низ коле ги рован ных сталей .

Известна порошковая проволока j l g следующего состава, мас.3:

Мрамор 1,7,-2,4

Плавиковый шпат 5-6,8

Рутиловый

1 концентрат

Ферромарганец

Ферротитан

Алюминий

Кремний

Железный порошок 16-21

Стальная оболочка Остальное

Эта порошковая проволока отличается неудовлетворительной кроющей способностью и отделимостью шлака, а также повышенным выделением фтористых газов., Известен также состав порошковой проволоки (2 3 äëÿ сварки ниэкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.4:

Мрамор 0,6-1,0

Плави ковый шпат . 2,7-3,3

Рутиловый концентрат

Ферромарганец

Алюминий

Глинозем

Железный порошок 3,2-4,4

Марганцевая руда О, 8-1,2

Магнезит 0,2-0,6

Натриевая глыба

Волластонит

Окалина

Малоуглеродистая сталь оболочки Остальное

При сварке данной порошковой проволокой не обеспечивается1 высокая стабильность. горения дуги в широком диапазоне .режимов, недостаточна также защита металла сварного шва от азота воздуха, что снижает ударную вязкость и качество металла шМа, Недостатком этого состава является также иногокомпонентность шихты, что значительно усложняет изготовление пооошковой( проволоки в производственных условиях и увеличивает ее себестоимость.

Малое содержание мет алли чес ких состаеляющих сердечника уменьшает ко" эффициент наплавки порошковой прово" локи. Кроме того, при диссоциации марганцевой руды выделяются токсичные окислы марганца.

10 Цель изобретения - улучшение качества и механических свойств металла сварного шва, а.также повышение сварочно-технологических свойств порошковой проволоки.

15 Поставленная цель достигается тем, что состав порошковой проволоки для механизированной сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей открытой дугой, состоящий иэ малоугле20 родистой стальной оболочки и шихты, содержащей плавиковый шпат, натрие-. вую глыбу, ферромарганец, алюминий, железный порошок, дополнительно содержит доломит, силикокальций и кон25 верторный ванадиевый шлак при сле" дующем соотношении компонентов состава, мас.4:

Плави ковый шпат 2,8-3,4

Натриевая глыба

Ферромарганец

Алюминий

Доломит

Силикокальций

Конверторный ванадиевый шлак 5,2-7,0

Железный порошок

Малоуглеродистая сталь оболочки Остальное

Конверторный ванадиевый шлак име45 ет следующий химический состав, мас.i: V20> 18-26; S10 12-21; Са0

I6"20; МдО 1 8; Т 02 5-10; МпО 5-13;

СггОз 1 5; А аз 0,6-4; Fe 2-3;

Р 0,08-0,12;. S 0,06-0,1, ГФО остальное, Газовая защита жидкого металла капель и сварочной ванны обеспечивается введением комплексного соединения карбонатов кальция и магния доломита s количестве 2,0-2,43. Введение газообразующих компонентов в аиде доломита более рационально, чем в- виде смеси мрамора и магнезита, так как при этом обеепечивается бо1054001 лее равномерное выделение углекисло" го газа и предотвращается взрывной характер газообразования, улучшается защита от вреднего влияния воздуха, При содержании доломита свыше 2,43 в проволоке увеличивается разбрызгивание электродного металла, при ссдержании менее 2,0i появляются поры за счет азота воздуха, Введение в порошковую проволоку 1О

0,4-0,63 сильного комплексного раскислителя силикокальция обеспечивает связывание избыточного кислорода и улучшает раскисление сварочной ванны. При этом расширяется также диапазон стабильного горения дуги, так как снижается потенциал при зажигании дуги за счет сильных иониза" торов кальция и натрия, уменьшается разбрызгивание электродного металла и улучшается качество металла шва.

При содержании силикокальция в проволоке менее 0,43 ухудшаются механические свойства сварного шва за счет высокого содержания кислорода в металла, увеличение SiÑà свыше

0,63 приводит к повышению кремния s наплавке и снижению его пластических свойств. Введение натриевой глыбы 0,6 f,03 обеспечивает совместно с си-ликокальцием стабильность горения дуги. Дальнейшее повышение ее содержания не дает положительного эффекта. При содержании натриевой глыбы менее 0,6i увеличивается раз" брызгивание электродного металла.

Совместное введение в шихту порошковой проволоки плавикового шпата, доломита, натриевой глыбы и конверторного ванадиевого шлака позволяет получить многокомпонентный алак системы CaF -СаО-ИдО-Na О-V О2 2 2 5

Si0>-Ti0>-Мп0-Сг О -А12ОЭ-FeQ, кото- . рый имеет низкую вязкость и небольшое значение межфазного натяжения на 45 границе шлак - металл. Это объясняется надичием в шлаке высокоэффективного поверхностно-активного окисла ванадия, который снижает температуру плавления шихты и улучшает ее плавление. При этом обеспечивается мелкокапельный перенос электродного металла, уменьшается время образования капель и их перегрев и увеличивается скорость плавления порошковой проволокой.

Получить указанную шлаковую систему путем введения в шихту отдельных окислов при сохранении хороших сварочно-технологических свойств проволоки затруднительно, поскольку увеличивается неравномерность плавления шихты и оболочки и нарушается стабильность горения дуги. Использова"

we ванадиевого шлака, в котором окислы находятся в связанном состоянии, позволяет обеспечить равномерное плавление шихты, стабильное горение дуги, низкое содержание газов в металле шва. Кроме того, металл сварного шва легируется ванадием за счет восстановления его из пятиокиси ванадия ° При этом значительно повышаются пластические свойства стали, поскольку металл имеет более равномерную и мелкозернистую структуру. Одновременно повышаются и прочностные свойства металла шва. Стоимость легирования стали ванадием из конверторного шлака значительно ниже, чем при использовании феррованадия °

Введение конверторного шлака в проволоку менее 5,2Ф не обеспечивает достаточного легирования металла шва ванадием и повышения его пластических свойств. При содержании вана1иевого шлака свыше 7,04 ухудшается отделимость шлаковой корки.

При введении плавикового шпата в порошковую проволоку менее 2, 83 не обеспечивается требуемая вязкость шлака, а при содержании его более

3,4i шлак становится сильно жидкотекучим, плохо покрывающим валик.

Введение ферромаргаяца и алюминия в указанных пределах обеспечива т, необходимое раскисление сварочной ванны и легирование сварного шва.

При увеличении содержания FeHn u

А! ухудшаются пластические свойства сварного шва за счет значительного повышения Ип и Ai в металле наплавки и возрастания его прочностных свойств.

Повышенное содержание железного порошка в составе шихты увеличивает коэффициент наплавки порошковой проволоки.

Конкретные составы порошковой проволоки приведены в табл.1.

1054001 Таблица 1

Компоненты

Плавиковый шпат

3,4

2,8

3,1

0,8

0,6

1,0

Натриевая глыба

Ферромарганец

0,6

0 7

1,0, 1,2

Алюминий

2;2

Доломит

Сили кокальций

0,6

0,4

0,5

6,6

5,2

7 0

Железный порошок

9,8

10,2

9,0

75,8

75,9

Конверторный ванадиевый шлак.Иалоуглеродистая сталь

iîáîëî÷êè

Для проведения опытов готовят три состава самозащитной порошковой про;волоки. В качестве оболочки применяют ленту марки 08КП размером

О,бх12 мм, коэффициент заполнения проволоки 0,24-0,25, Сваривают пластины из стали Ст 3 размером 200х50х12 мм с V-образной разделкой кромок. Используют аппарат

АБС с источником питания ВС"600.

Применяют следующий режим: сварочный ток 350-380 А, напряжение на дуге

26"29 8, вылет электрода 25"30 мм, 40 скорость сварки 19 м/ч. Перед сваркой порошковую проволоку прокаливают при

250-.270 в течение 1 ч.

Порошковые проволоки составов .:1-3, как показали исследования, об- 45 ладают стабильным горением дуги, незначительным разбрызгиванием электродного металла; формирование шва хорошее, поры отсутствуют. ..Для количественной оценки и сравнения с. прототипом (состав со средним содержанием компонентов .указанного диапазона), проводят исследования разрывной длины дуги, коэффициен" та наплавки порошковой проволоКи, а 55 также содержания азота и кислорода в металле сварного шва и его механических свойств.

Содержание, 3, в составе

L...1..

Разрывную длину дуги определяют" по максимальной ее длине, при которой происходит ее естественный обрыв, Коэффициент наплавки определяют по известной методике А.А. Брохина (как отношение массы наплавленного ме|алла в единицу времени к величине сварочного тока ).

Содержание. азота и кислорода в металле сварного шва определяют методом вакуум-плавления изготовленных образцов на газоаналиэаторе

ТС-30, Предел прочности 6, относительное удлинение д, относительное сужение после разрыва образца М определяют на образцах типа У!. Ударную вязкость при 20оС определяют на образцах с надрезом.

Результаты испытаний представлены в табл.2. Как следует. из данных таблицы, при ceàðêå предлагаемым составом порошковой проволоки все измеренные показатели лучше прототипа. Таким образом, предлагаемая порошковая. проволока обладает лучшими сварочно-технологическими свойствами, более высокой производительностbe и обеспечивает высокие механические свойства металла сварного > шва.

1054001

Таблица 2 с И

2/А ч

» Ф

Содержание газов, 4

Механический свойства

Состав

«» »е»

0 бфПа д; Ф МД Ан, Дж/см

18, 3 0,027

0,030 596

0,032 585

0,041 . 542

17,8 0,030

15,6 0,03"

Составитель Н. Гершанова

Техред Ж. Кастелеви ч Корректор A. Дзят ко

Редактор 0. Колесникова

Тираж 1106 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Заказ 8983/12

Разрывная длина дуги, ММ

1 15 1

2 143

3 15,4 прототип 11,8

18,2 0,028 0,033 578.49,7 28,4 138,2

48,4 6,8 135,4 ,47е9 27 3 137 ° 8

45 8 226 1284