Состав электродного покрытия

Состав электродного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11 У, 3(51) В 23 К 35 365

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЦТЕЛЬС ГВУ

WIF&elV lql,ll в A

)3

5-20

О, 1-8 (21) 3559829/25-27 (22) 20.12.82 (46) 23 ° 03.84. Вюл. Р 11 (72) О.С. Каковкин, В.П. Максяшев, В.М. Хананов, Г. Старченко, С.Н. Вивсик и Н ° Н. Потапов (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

"ЦНИИТМЫ" (53) 621.791.04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 332983, кл. В 23 К 35/365,16.04.70.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 880673, кл. В 23 К 35/365,10.07.79 (прототип). (54)(57)1.СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ, содержащий плавиковый шпат, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, железный порошок, гематит, .углерод, отличающийся тем, что", с целью улучшения сварочно-технологических свойств электродов, состав дополнительно содержит кремнезем и полевой шпат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гематит 15-67

Углерод 1,5-7,0

Кремнезем 5-30

Ферромарганец

Ферросилиций 3-10

Ферротитан

Железный порошок 1,0-20

Полевой шпат 0,5-35

Плавиковый шпат Остальное

2. Состав по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что отношение содержания гематита к углероду составляет 9-11.

1080947

Целью изобретения является улучшение сварочно-технологических свойств электродов.

Для достижения укаэанной цели

5 состав электродного покрытия соI держащий плавиковый шпат, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, железный порошок, гематит и углерод дополнительно содержит кремнезем и полевой шпаФ ри следующем соот10 ношении компонентов, мас.Ъ:

Гематит 15-67

Углерод 1,5-7,0

Кремнезем 5-30

Ферромар15 5-20

Ферросилиций

Ферротитан О, 1-8

Желез ный порошок

Полевой шпат 0,5-35

Плавиковый

Остальное

Кроме того, отношение содержания гематита к углероду составляет 9-11.

Введение гематита и углерода в состав покрытия в указанных пределах дает возможность обеспечить газовую защиту наплавляемого металла углекислым газом по реакциям:

5-8

3-10

1,0-20

Ре203 + 2С-» FeO + 2СОФ + Fe, (Х)

35 CO + 2Fe O -+С024+ 2FeO ° (2) 5-8 (3) С + FeO СОФ + Fe, (4)

40 количество Fe>0

94-11. количество углерода

Если это отношение меньше, то металл шва насыщается углеродом и это

65 приводит к понижению пластичности.

Изобретение относится к сварке, в частности к составам

:>лектродных покрытий, которые исполь..«уются при ручной дуговой сварке конструкций ответственного назначения из углеродистых и низколегированных сталей.

Известен состав электродного покрытия, содержащий следующие компоненты, мас.Ъ:

Полевой шпат 13-18

Ферромарганец

Плавиковый шпат 10-15

Ферросилиций 1-5

Железный порошок 27-33

Никелевый порошок 4-6

Гематит ОстальноЬ

Электроды с этим покрытием используются для холодной сварки чугуна pl 3.

Недостатками электродов с этим покрытием являются низкие сварочно-технологические свойства.

Известен состав электродного покрытия f2 3, содержащий следующие компоненты, мас.Ъ:

Мрамор 35-40

Рутил 12-18

Ферросилиций 6-9

Ферромарганец

Ферротитан 1-4

Железный порошок 5-10

Гематит 1,9-6

Графит 0,1-0,5

Плавиковый шпат Остальное

Недостатками известного покрытия 45 являются низкие сварочно-технологические свойства электродов и их низкая технологичность при изготовлении из-за наличия в их составе мрамора. Известно, что мрамор плохо смачивается жидким стеклом, поэтому для обеспечения требуемой пластичности электродной массы в нее вводят повышенное количество жидкого стекла или органических пластификаторов, которые способствуют повышению содержания водорода в металле сварного шва. Кроме того, при термической обработке электродов мрамор изменяет свою кристаллическую решетку, что способствует образованию 60 трещин в покрытии и ухудшению проч.ности прокаленных электродов. В металле шва, сваренного электродами с этим покрытием, наблюдаются дефек ты в виде шлаковых включений.

С + 2FeO — эС02Ф + 2Fe, Реакции (1) — (4) экзогенные, т.е., протекают с выделением и восстановлением железа. Это позволяет на 1520Ъ повысить коэффициент наплавки при сварке электродами с предлагаемым покрытием, что приводит к повышению производительности процесса сварки.

Минимальный предел- количества углерода определен условием обеспечения газовой защиты наплавляемого металла, максимальный - определен условиями технологичности изгот рления электрода.

Верхний предел содержания гематита определяется условием избежания падения пластичности металла шва, нижний — условием обеспечения газовой защиты. При этом должно соблюдаться оптимальное отношение:

1(! НО947,1ри увеличении этого отношения в ме- талле шва возрастает количество кислорода, что приводит и снижению как пластичности, так и ударной вязкости.

Ввиду наличия в покрытии больших количеств гематита возникает опасность выгорания кремния, что приводит к недолегированию металла шва и росту содержания кислорода. Поэтому дополнительно вводят кремнезем. Кремнезем служит в покрытии не только шлакообразующим компонентом, но и способствует получению раскисленного кремнием металла шва. Действительно, на основании принципа подвижного равновесия Ле-Нателье, изменением исходной концентрации SiO в составе покрытия можно регулировать остаточное содержание кремния в металле шва:

10

25 — 2CaO + Я1Г+1 (6)

2СаУ2 3102 приводит к улучшению газовой защиты наплавляемого металла от атмосферного влияния и способствует увеличению его стойкости против образования пор. При содержании кремнезема менее 5Ъ невозможно получить спокойный раскисленный металл .шва, в результате могут образовываться поры при окислении углерода в кристал лизующейся сварочной ванне. Увеличение концентрации кремнезема более

30% придает шлаку при плавлении покрытия большую вязкость. Это приводит к ухудшенному формированию наплавляемого металла.

Присутствующий в покрытии углерод вызывает некоторое разбрызгивание наплавляемого металла, поэтому вводят полевой шпат, который уменьшает разбрызгивание металла, а также улучшает стабильность горения дуги, поскольку полевой шпат содержит окиси щелочных металлов, стабилизирующих горение дуги. Концентрация полевого шпата менее 0,5Ъ не оказывает положительного воздействия на стабилизацию дуги. Увеличение количества полевого шпата более 35% ухудшает физические свойства шлака, формирование шва и отделимость шлака.

35

3 C Si 3 + 2Fe>O> =3SiO + 4EFe3. (5) В дополнение к этому взаимодействие кремнезема с фтористым кальцием по реакции

Введение комплекса раскислителей в состав покрытия таких как ферромарганец, ферросилиций, ферротитан позволяет регулировать наплавленный металл по уровни содержания кислорода, а введение железного порошка повиаает производительность на45

65 плавки электродами с предлагаем.|м покрытием.

Для оценки свойств электродного покрытия готовят составы покрытия, представленные в табл. 1. Шихту готовят по известной технологии: смешивают с жидким стеклом и методом опрессовки наносят на стержни из проволоки ф 4 мм марки CBOSA.

Электродами с этими покрытиями осуществляют сварку пластин из

Ст, 3 толщиной 25 мм с Ч -образной разделкой кромок. Исследуют формирование сварного шва, отделимость шлака, стабильность горения дуги и склонность металла шва к образованию пор, образование козырька.

Оценка сварочно-технологических свойств электродных покрытий приведена в табл, 2..

Данные по показателям покрытия дпя различных вариантов представлены в табл. 3.

Химический состав наплавленного металла представлен в табл. 4.

Сравнительные данные по механическим свойствам металла шва

ГОСТ 6996-66 при использовании электродов с предлагаемым покрытием и с известным покрытием представлены . в табл. 5.

Результаты испытаний, представленные табл. 1-5, показывают, что электроды с предлагаемым покрытием обладают высокими сварочно-технологическими свойствами, сохраняя при этом на том же уровне значения механических свойств металла шва (наплавленного металла ) и повышенной производительностью процесса сварки, а также очень хорошей технологичностью при изготовлении.

Предлагаемое электродное покрытие обеспечивает высокие сварочнотехнологические свойства электродов за счет улучшения формирования шва, которое достигается уменьшением содержания окиси кальция в шлаке, отсутствия склонности покрытия к обзованию козырька, так как уменьшена тугоплавкость покрытия, повышенная стабильности горения дуги и возможности сварки на переменном токе, что достигнуто введением окисей щелочных металлов в составе полевого шпата, уменьшения склонности металла шва к образованию пор, которое достигается построением газовой защиты по другому принципу в совокупности с рудно-кислым покрытием. A также за счет увеличения пластичности электродной массы при изготовлении, так как углерод, вводимый в виде сажи, аморфного или кристаллического графита и т.д. прекрасный пластификатор, что способ- ° .ствует отсутствию трещин и "вспухания" в покрытии электрода и снижению

1080947 давления при опрессовке электродов.

За счет увеличения прочности покрытия достигают применение меньшего количества жидкого стекла при изготовлении из-за отсутствия в покрытии мрамора, одновременно это способствует удалению газов из покрытия при "подвяливании" и термической обработке: электродов.

Кроме этого, предлагаемое покры- 10 тие обеспечивает более высокую производительность при сварке за счет увеличения коэффициента наплавки, что достигнуто за счет уменьшения тепла для диссоциации мрамора, экзо- 15 генностью реакций газообразования (1) — (4) и восстановлением при этом

Т а б л и ц а 1

Содержание компонентов, мас.Ъ

Компоненты

Известный

2 3

119

35,9 61 67

15 38 50

0,1

1,5 3,9 7 1,5

5 30 14 3 5

1,5 3,6 3,0

15 10 6

35 13 0,5 0,5 35 7 5

10 20 5

3 . 3 10

0,4 5 8

9 5

7 3

9 с

0,1 0,1 0,1

3,5

Железный порошок

Мрамор

Рутйл

Плавиковый шпат

Поташ

Таблица, 2

Вариант

Показатели

6 7

Известный

Отлич- Отлич- Отлич- Хорошее Отлич- Отличное ное ное ное ное

Хорошее

Хорошее

Формирование сварного шва

Отделимость шлака

Отлич- Отлич- Хороная ная шая

Хорошая

Гематит

Графит

Углерод

Кремнезем

Полевой шпат

Ферромарганец

Ферросилиций

Ферротитан железа, введением в покрытие железного порошка.

Отсутствие мрамора в составе покрытия позволяет снизить содержание водорода в металле шва за счет повышения температуры прокалки электродов.

Таким образом, состав электродного покрытия обеспечивает более высокие сварочно-технологические свойства электродов, повышает производительность процесса сварки, дает плавный переход от шва к основному металлу при сварке в разделку, нетоксично, сохраняя при этом показатели по механическим свойствам металла шва не ниже допускаемых для электродов типа Э50.

1 0 1 0 1 0 20 10 3

0 1 0 1 16 9 0,1 3,4 10

Хоро- Отлич- Отлич- Хоро- шая ная ная шая

1080947

Продолжение табл. 2

Вариант

Показатели покры тий

Известный 1

6 7

ВысоКо Хоро- Отлич- Удовле- Хороустой- шо ус- но твори- шо чив тойчив тельно

Удовлетворительно устойчив

Склонность металла шва к о6разованию пор

Хорошо

Отлн1. но

Стабильность горения цуги

Сред Сред- Высоняя няя кая

Средняя Высокая

Высокая

Высо-, кая

Высокая

Устой- Устой- Устой- Устой- Устой- Устой чив чив чив чив чив чив

Склонность к образованию козырька

Устойчив

Склонен

Врзможность сварки на переменном токе

Нет Можно Можно Можно Можно Можно Можно Можно

Таблица "3

Показатель покрытия

Вариант

Содержание водорода в металле шва, мп/100 r

Давление опрессовки, т

Коэффициент наплавки, г/A ч

Допускаемая температура прокалки, оС

Я - 9,5

Известный

10,5

40-42

11,0

11,9

10i2

12,2

10,5

Т а б л и Ц .а 4

Содержание элементов в металле шва, мас.%

Варианты электродных покры тий

0,03 0,019

0,02 0,021

0,3

0,059

0,064

1 ф 2

0,11

Из ве стный

1,2

0,23

0i08

400-450

400-600

400-600

ДО. 600

До 600

: До 600

До 600

До 600

1,5 - 2,5

0,5 - 0,8

0,6 - 0,9

0,8 - 1,1

0,5 - 0,8

1,2-- 1,6

1,0- - 1,2

0,6 — 0,8

39.у 41

38-39

44-46

48-50

44-46

38-41

1080947

Продолжение табл. 4

Варианты элек1 тродных покрытий

Содержание элементов в металле шва, мас. Ъ

Ип S и!

0,09

0,26

1,05

О,О2

О, 12

0,20

0,91

0,02

0,03

0,018

0,08

0,68

0,11 о,зо

1,02

0,02

0i10

0,26

1,2 о,ог

0,12

0,24

0,87

0i03

T а:..б л и ц а 5 а

2 кгс.м/см

А,кгс/,, Температура испытаний, С

Характеристика покрытия

20

20

Минимальные по ГОСТ

Известный (ЦУ-7) 52

18

14

51,3

18

52,6

20

17

20

14

51,1

17

52

51,8

20

51,1

22 го

Составитель Н. Иванова

Редактор Н. Бобкова Техред Т.фанта Корректор А. Тяско

Заказ 1425/9 Тираж 1037 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

О,О1З

0 i 010

0,007

0,020

0,016

0,009

0,042

0,058.

0,068

0,054

О, 060

0,063