Состав порошковой проволоки для сварки чугуна

Состав порошковой проволоки для сварки чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ СВАРКИ ЧУГУНА, состоящий из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей графит, силикокальций, ферротитан, ферромарганец и железный .порошок, отличающийся КШ: }-,:, I In -iib:.-.... I I У .,..-..... шьейй/ ..-, тем, что, с целью повышения пластичности и снижения трещинообраэования Q металле шва при пониженном радходе тепловой энергии во время сварки путем снижения температуры предварительного подогрева свариваемых деталей , шихта дополнительно содержит ферромолибден, никель-хром-бор-кремниевый сплав, плавиковый шпат, а силикокальций введен в виде ферросиликокальция , при следующем соотношении компонентов, мас,%: 5,2-11,0 Графит 1,7-7,0 Ферросиликокальций 0,3-0,78 Ферротитан 0,2-0,45 Ферромарганец 2,0-4,0 Ферромолибден Никель-хром-бор (Л 0,05-0,1 кремниевый сплав 0,17-14,75 Железный порошок с 1,8-2,5 Плавиковый шпат Сталь оболочки Остальное

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И)

)я

-"(" *:,A изОБРетенй::,:::— :::::: -: !

ОПИСАНИЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3511556/25-27 (22) 24.09.82 (46) 23.02.84. Вюл. Р 7 (72) Н.M.Ñûòöèê, В.Н.Лиханосов, В.П.Шабаль и Ю.Ф.Гарцунов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения (53) 621.791.042.3(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 163687, кл. В 23 К 35/368, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

9 356077, кл. В 23 К 35/28, 1968 (прототип). (54 ) (57) СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ

ДЛЯ СВАРКИ ЧУГУНА, состоящий из ста« льной оболочки и порошкообразнойшихты, содержащей графит, силикокальций, ферротитан, ферромарганец и железный .порошок, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности и снижения трещинообразования в металле шва при пониженном расходе тепловой энергии во время сварки путем снижения температуры предварительного подогрева свариваемых деталей, шихта дополнительно содержит ферромолибден, никель-хром-бор-кремниевый сплав, плавиковый шпат, а силикокальций .введен в виде ферросиликокальция, при следую)цем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Графит 5,2-11,0

Ферросиликокальций 1,7-7,0

Ферротитан 0,3-0,78

Ферромарганец 0,2-0,45

Ферромолибден 2,0»4,0

Никель-хром-боркремниевый сплав 0,05-0,1 железный порошок 0,17-14,75

Плавиковый шпат 1,8-2,5

Сталь оболочки . Остальное

1074688

Изобретение относится к машиностроений, в частности к составам порошковых проволок для сварки чугуна и может использоваться для сварки изделий иэ чугуна, их ремонта и заварки чугуна.

Известен состав порошковой проволоки для сварки чугуна (1), состоящий из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащий графит, ферросилиции, ферромарганец, ферротитан, алюминий, железный порошок, при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Графит 5,8-7,5

Ферросилиций 3,7-6,0

Ферромарганец 0,5-1,3

Ферротитан 1,45-3,0

Алюминий 0,4-2,5

Железный порошок 0-20

Сталь оболочки Остальное

Однако применение состава порошковой проволоки для сварки иэделий из чугуна не позволяет получить сварной шов с повышенной пластичностью и пониженным трещинообразованием при температуре предварительног подогрева свариваемых деталей до

300 С.

Известен также состав порошковой проволоки для сварки чугуна j2), состоящий иэ стальной оболочки и порошкообраэной шихты, содержащий графит, силикокальций, ферротитан, ферромарганец, железный порошок, Компоненты состава проволоки взяты в следующем соотношении, мас.%:

Графит 3,0-5, 1

Силикокальций 5,6-9,0

Ферротитан 0,8-1,4

Ферромарганец 0,5-1;3

Железный порошок 7,6-16,1

Малоуглеродистая сталь Остальное

Применение известной порошковой проволоки дает воэможность не применяя дорогостоящих компонентов получать сварные соединения, металл шва которых близок по составу и свойствам к основному металлу, а также без трещин и образования структур отбела.

Однако сварка чугуна известной проволокой осуществляется при обязательном применении предварительного подогрева иэделий (чугунных отливок или деталей до температуры 600700 С, при которой фактическая скоо рость охлаждения сварного соединения .становится меньше критических скоростей образования метастабильных структур и чугун уже обладает пластическими свойствами. Поэтому чугун кристаллизуется ло стабильной системе и при возникновении растягивающих напряжений исключается возможность образования трещин в сварном соединении и структур отбела. При этом расходуется примерно 78 10 Джум энергии сварки, т.е. происходит значительный расход тепловой энергии.

При температуре предварительного . подогрева свариваемых деталей более низкой чем 600-700 С при известном о составе невозможно получение качественного сварного шва, так как в этом составе отсутствуют элементы, способствующие увеличению пластичности, .1О чугуна при пониженных температурах его нагрева, и низкое содержание графитизирующих элементов, что приводит к образованию трещин, пор и метастабильных структур.

15 Цель изобретения — повышение пластичности и снижение трещинообразования в металле шва при пониженном расходе тепловой энергии во время сварки путем снижения температуры предварительного подогрева свариваемых деталей.

Для достижения поставленной цели в составе порошковой проволоки для сварки чугуна, состоящем из стали оболочки и порошкообразной шихты, с содержащей графит, силикокальций, ферротитан, ферромарганец и железный порошок, шихта дополнительно содержит ферромолибден, никель-хромбор-кремниевый сплав, плавиковый шнат, а силикокальций введен в виде ферросиликокальция, при следующем соотношении компонентов, Мас.В:

Графит 5,2-11,0

Ферросиликокальций 1,7-7,0

Ферротитан 0,3-0,78

Ферромарганец 0,2-0,45

Ферромолибден 2,0-4,0

Никель-хром-боркремниевый сплав 0,05-0,1

40 Железный порошок 0,17-14,75

Плавиковый шпат 1,8-2,5

Сталь оболочки Остальное

С целью обеспечения высокого качества сварного соединения, полу45 чаемого в условиях влаги, путем связывания водорода в нерастворимое соединение и улучшения степени перехода легирующих элементов из проволоки в наплавленный металл, в сос5р тав проволоки введен плавиковый шпат в количестве 1,8-2,5Ъ.

Кроме того, вместо силикокальция в состав проволоки введен ферросиликокальций в пределах 1,7-7,0% по массе порошковой проволоки.

Введение таких количеств компонетов является необходимым и достаточным для обеспечения высокого ка-. чества сварного соединения при свар60 ке чугуна с применением пониженной температуры предварительного подогрева, т.е. понижением расхода тепловой энергии.

Ферромолибден введен в состав

65 порошковой проволоки для обеспечения

1074688 необходимой пластичности металла ыва улучшения стабильности горения сйав условиях низких температур предва-, рочной дуги. Нижний предел ферро1 рительного подогрева свариваемых силикокальция (1,7) определен из чугунных изделий. Нижний предел условия получения стабильного дугосодержания ферромолибдена, равный, вого процесса во время сварки при

2,0%, определен иэ условия исключе- 5 скорости подачи порошковой проволоки ния образования трещин в сварном 58 м/ч, что позволяет осуществить соединении при применении пониженной сварку чугуна минимальной толщины. температуры предварительного подог- 3-4 мм. Верхний предел его содержарева. Верхний предел его содержания ния (7,0) ограничен тем, что при (4,0%)ограничен тем, что при более 10 более высоком содержании ферросиливысоком содержании ферромолибдена кокальция в проволоке в наплавленный в проволоке в значительном количест- металл переходит такое количество ве стабилизируются метастабильные . кремния, при котором значительно структуры в наплавленном чугуне, . ухудшаются пластические свойства образование которых ухудшает плас- f5 металла шва. тические свойства металла шва и Ферротитан введен в проволоку способствет трещинообраэованию. для предотвращения образования пор

Для исключения образования в в металле шва от воздействия на него металле шва включений окислов в азота воздуха. По сравнению с его состав проволоки введен- сплав, со- 20 содержанием в известной проволоке держащий, %: Н1 70, Cr 20, Si 5, в,предлагаемом составе порошковой

В 5. Никель и кремний в сплаве проволоки содержание феррртитана нейтрализуют вредное действие бора, снижено: нижний предел до 0,3% который может остаться в свободном из условия предотвращения обраэовасостоянии (не связанном в окисел). ъ5 ния пор в наплавленном чугуне, а

Присутствие хрома в небольшом коли- верхний - до 0,78% и ограничен проявчестве способствует получению перли- лением титаном при более высокой тной структуры чугуна. Нижний пре- концентрации карбидостабилизирующего дел содержания указанного сплава, действия. равный 0,05%, определен из условия Сера сообщает металлу шва склондостаточно полного рафинирования ность к трещинообразованию. Для чугуна от кислорода. Верхний предел нейтрализации ее от вредного дейст(0>10%) ограничен проявлением вия в состав проволоки введен ферро-. сплавом карбидостабилизирующего : марганец 0,2% его является тем минидействия, что сообщает чугуну склон мальным количеством, при котором ность к образованию трещин. отсутствует заметное влияние серы

Наличие в проволоке плавикового на образование трещин. Верхний пре» шпата в количестве не менее 1,8% дел ферромарганца ограничен 0,45%, обеспечивает надежную защиту расплав- так как при белее высоком его содерленного чугуна от воздействия на . жании в металл шва переходит такое него водорода (предотвращается об- 4О количество. марганца, при котором он раэование пор в металле ыва). Увели- проявляет карбидостабилизирующее чение плавикового шпата более 2,5% действие, что снижает пластические недопустимо, так как в этом случае свойства чугуна. значительно повышается температура Пример. Для изготовления плавления шлака, что ухудыает его . 45 порошковой проволоки предложенного растекаемость по сварочной ванне, состава применяют следующие исходные в результате чего ухудшается защита материалы: графит серебристый по расплавленного чугуна. ГОСТ 5279-74, ферротитан по ГОСТ 4761По сравнению с известным в пред- 80, плавиковый шпат по ГОСТ 7618-70, лагаемом составе порошковой проволо- 5() ферромарганец по ГОСТ 4755-80, ки увеличено содержание графита: . ферросиликокальций по ГОСТ 4762-71, нижний предел (до 5,2%) определен железный порошок по ГОСТ 9723-73, из условия прохождения полной графи- сплав, содержащий 70% 01, 20% Cr, тиэации чугуна при пониженной темпе- 5% Si и 5% В, (марка СНГЙ-50 по ратуре предварительного подогРева, 55 ТУ 48-19-212-76), ферромолибден ограничение верхнего предела содер" по ГОСТ 4759-79, малоуглеродистая жания графита (11,0%) вызвано тем, сталь — стальная лента по ГОСТ 503» что при более высоком его содержании 71 (марка 08 кп- ON-НТ-2-0, сечением образуется графитовая спель, которая 0,6х15 мм). в значательной степени ухудыает качество металла шва.

60 Компоненты состава порошковой . Ч проволоки (феррдсиликокальций, плаФерросиликокальций содержит каль- виковый шпат, ферромарганец.и ферроций, который имеет низкую работу титан) предварительно дробят до выхода электрона из атома. Поэтому состояния, обеспечивающего содержаон введен в состав проволоки для 65 ние пылевидных,частиц более 60% от

1074688. массы. Перед навеской составов по рецепту все компоненты проволоки просеиваются через сито с размером ячейки 0,056 мм. Непосредственно перед изготовлением порошковой проволоки готовая шихта просушивается 5 при 130-170 С. На шестибарабанном волочильном стане производится свертывание ленты в трубку с одновременным заполнением ее шихтой с последующим уплотнением шихты путем 10 многократного протягивания проволоки через волоки уменьшающихся диаметров. Конечный диаметр проволоки предлагаемого состава равен 2,83,0 мм. Сварка этой проволокой про )5 изводится на режиме.: 3,% = 24 0-500А

Сос- Содержани е компонентов, %

Сплав ПлавиСНГН-50 ковый шпат тав

Ферросиликокальций

Ферромарганец

Ферро Ферротитан молибден рант

1 5,2

2 7,0

3 11,0

1,7

0,05 1,8

0,2 0,3 2,0

0,3 0,55 3,0

0,08 2,1

4,5

0,10 2,5

0,45 0,78 4,0

7,0

Продолжение таблицы. Содержание компонентов,Ъ

Результаты испытаний

Состав

Наличие трещин при подогреве.цо

300 С

Малоуглеродистая сталь

Желез ный порошок

43,2

14,75 74

8,47 74

0,17 74

Нет 22,5

38,6

Как видно из данных таблицы, порошковые проволоки предлагаемого состава обеспечивают получение сварного соединения беэ трещин и пор при 55 сварке чугуна с предварительным подогревом до температуры 300 С, которая в 2 раза ниже температуры предварительного подогрева, применяемой при сварке проволокой известного состава. Цля предотвращения образования трещин требуется примИ. иенце наиболее малой погонной энер гии сварки в случае использования

Ug = 20-,38В, . V 80-236 м/ч, Ч,ц = 10 м/ч.

Наплавляются валики на образцы размером 400х100х30 мм из чугуна иарки СЧ-18. Исследуют три состава порошковой проволоки. Образу предварительно нагревают до 100 С и выше. Отсутствие трещин для 1-го состава наблюдается при 300 С, для

2-ro состава — при 100 С, для 3-ro состава - при 200 С.

Примеры составов порошковой проволоки для сварки чугуна с пониженной температурой предварительного подогрева и результаты их испытаний приведены в таблице.

Яинимальная погонная энергия сварки, при которой отсутствуют трещины состава 2 порошковой проволоки. .Поэтому порошковая проволока, содержащая 7,0% графита, 4,5% ферросиликокальция, 0,08 сплава, содержащего, 70% Ni, 20% Cr,,5% Si и 5Ъ В (сплае марки СНРН-50), 0,55Ъ ферротитана, 0,3% ферромарганца, 3,0Ъ ферромолибдена, 2,1% плавикового шпата, 8,47% железного порошка и 74% малоуглеродистой стали, имеет оптимальный состав.

Использование предлагаемого состава порошковой проволоки позволяет получить сварное соединение высокого

1074688

Составитель Н. Гершанова

Редактор А. Козориз Техред Л.Коцюбняк Корректор А. Тяско

Тираж 1037

За. аз,4 32/14

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 качества (без трещин, пор н мЕтастабильных структур), не применяя при этом дорогостоящих компонентов и йроизводя предварительный подогрев изделий до температуры не превышаюцей 300 С, т.е. снизить расход тепе лозой энергии по сравнению с известным способом почти в 2 раза, и кроме тСго, исключить оЪразование пор в присутствии влаги.