Состав шихты порошковой проволоки

Состав шихты порошковой проволоки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СОСТАВ ШИХТЫ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ, преимущественно вводимой в качестве присадки в сварбчную ванну , содержащий карбонаты металлов, раскислители и фториды металлов. отличающийся тем,.что, с целью повышения стойкости сварного шва против образования пор, компоненты состава содержатся в следующем соотношении, мас.%: Карбонаты металлов 90-95 Раскислители1-5 Фториды металлов 1-5 2.Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве карбонатов металлов состав содержит один или более компонентов из ряда: карбонат кальция, карбонат магния, карбонат бария. 3.Состав по п. 1,отличающ и и с я тем, что в качестве рас9 кислителей состав содержит один или более компонентов из ряда: титан, алюминий, силикокальций. 4.Состав по по 1, отлича ющ и и с я тем, что в качестве фторидов металлов состав содержит один или более компонентов из ряда: фторид кальция, фторид натрия, кремнефтористый натрий. СО 0 э КЭ сд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (д) В 23 К 35/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3509151/25-27 (22) 10.08.82 (46) 15.05.84. Бюл. Н 18 (72) С.Л.Мандельберг, С.В.Буслинский, В.А.Ковалевский, Ю.Л.Богачек, И.К.Походня и С.А.Супрун (71) Ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени институт электросварки им.E.Î.Ïàòîíà (53) 621.791.042.3(088.8) (56) 1 О.Anderson et al. The influence

of Cold Urre and Fluoride Addit

ions on veld Metal Toughness in

Submergedarc Welding-Welding and

Metall Fabrication, November, 1975, рр 704-708.

2. Заявка Японии 9 56-109194, кл. В 23 К 35/368, опублик. 31.08 ° 81 (прототип). (54) (57) 1. СОСТАВ ШИХТЫ ПОРОШКОВОЙ

ПРОВОЛОКИ, преимущественно вводимой в качестве присадки в сварЬчную ванну, содержащий карбонаты металлов, раскислители и фториды металлов, отличающийся тем,,что, с целью повышения стойкости сварного шва против образования пор, компоненты состава содержатся в следующем соотношении, мас.7.:

Карбонаты металлов 90-95

Раскислители 1-5

Фториды металлов 1-5

2. Состав по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве карбонатов металлов состав содержит один или более компонентов иэ ряда: карбонат кальция, карбонат магния, карбонат бария.

3. Состав по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве рас- © кислителей состав содержит один или более компонентов из ряда: титан, алюминий, силикокальций.

4. Состав по по 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве фториоа дов металлов состав содержит один Ф или более компонентов из ряда: фторид кальция, фторид натрия, кремнефтористый натрий.

t 10920

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к порошковым проволокам, используемым при дуговой сварке в качестве присадочного материала, вводимого в сварочную 5 ванну.

При сварке многослойный металл характеризуется повышенной склонностью образования пор в шве. Это связано как с большим количеством очагов . 10 зарождения газовых пузырьков, так и действием дополнительного эффекта, обусловленного вытеснением воздуха из межслойных зазоров. Нагрев, вызывая расширение воздуха, приводит к увеличению его давления в замкнутом пространстве межслойного зазора, выделению через прослойку жидкого металла при замыкании шва..

В процессе кристаллизации металла 20 шва через него проходят пузырьки воздуха и образуются поры и свищи.

Наличие каких-либо загрязнений на кромках дополнительно увеличивает порообразование при сварке многослой- 25 ного металла.

В настоящее время используются различные приемы повышения стойкости металла шва против образования пор, основанные на связывании выделяю- З » щихся газов в нерастворимые в жидком металле соединения.

Кроме того, для уменьшения пористости в металле сварных швов принимают специальное пересыщение газами жидкого металла ванны, что активизирует последующее газовыделение при снижении температуры в ванне.

Известна порошковая проволока с сердечником содержащим фториды 40 которая вводится в качестве присадки в сварочную ванну с целью повышения производительности сварки и ударной вязкости металла шва, благодаря снижению содержания кислорода и 45 кремния в сварном шве, Компоненты состава содержатся при следующем соотношении, мас.7.:

Фтористый кальций 20 — 95 железный порошок Остальное (15 >0

Однако применение данной проволоки не позволяет в достаточной степени устранить пористость при сварке многослойного металла.

Известен состав порошковой проволоки, содержащий металлическую оболочку и порошкообразную шихту флюс компоненты шихты содержатся ри следующем соотношении, мас.Ж:

10-30 а5

25 2

Фтористыи кальции и карбонат металла 35-70

Карбонат лития 0 3-5

Алюминий-маrниевый сплав (20-70Х А1)

Алюминий

Марганец

Кремний или никель (5-187) 1,5 Г21

Однако применение в качестве присадки известной порошковой проволоки при многослойной сварке не возволяет повысить стойкость сварного шва против образования пор.

Цель изобретения — повышение стойкости сварного шва против образования пор.

Поставленная цель достигается тем, что состав шихты порошковой проволоки, преимущественно вводимой в качестве присадки в сварочную ванну, содержит компоненты в следующем .соотношении, мас.X:

Карбонаты металлов 90-95

Раскислители 1-5

Фториды металлов 1-5

В качестве карбонатов металлов состав содержит один или более компонентов из ряда: карбонат кальция, карбонат магния, карбонат бария.

В качестве раскислителей состав содержит один или более компонентов иэ ряда: титан, алюминий, силикокальций.

В качестве фторидов металлов состав содержит один или более компонентов из ряда: фторид кальция, фторид натрия, кремнефтористый натрии .

Предлагаемая порошковая проволока предназначается в качестве присадочного материала при сварке многослойного металла, где причины и процессы порообразования в металле шва отличаются от обычных, хорошо .известных причин образования этого дефекта, и связаны с выделением воздуха иэ межслойных зазоров. Поэтому традиционные пути уменьшения пористости металла швов при сварке многослойного металла оказывается не эффективным. К ним относятся приемы: уменьшение содержания водорода и кислорода s металле за ечет введения в сварочную ванну СаР,, снижение парциального давления водорода в газовой среде при сварке эа счет разбавления другими газами, в частности СОд, связывание кислорода в

1092025 стойкость против хрупкого разрушения и т.п.). В частности, при сварке многослойных конструкций из наиболее широко используемых низколегированных сталей приемлемы такие доступные минералы, как кальцит (CACO> в виде мрамора, известняка, металла), магнезит (МрСОЗ )>,. доломит(СаМ(СО J ).

В состав сердечника предлагается вводить также фториды в количестве

1-5% с. целью связывания водорода и снижения его содержания в металле шва. Разложение карбонатов непосредственно в сварочной ванне приводит к окислению металла шва, и в конечном счете, может ухудшить механические свойства наплавленного металла. Для устранения этого явления предлагается вводить в состав сердечника порошоковой проволоки элементы-раскислители, такие как Tt,, Л1, Si, Са и т.п., которые могут приме-. няться как в чистом виде, так и в виде ферросплавов и различных лигатур, В зависимости от степени сродства к кислороду и легирующего влияния, элементы-раскислители должны вводиться в состав сердечника в количестве 1-5Х.

Наилучший эффект по снижению пористости при использовании предлагаемой проволоки достигается, когда масса сердечника составляет 25-35Х от массы всей проволоки. Оболочка проволоки выполняется из стальной ниэкоуглеродистой ленты, составляющей соответственно 75-65Х от массы проволоки.

Были изготовлены опытные составы присадочных порошковых проволок, которые указаны в таблице.

ФВ опыта

Условия сварки

40 аналог Г1 3 : Са F> — 95

Fe порошок — остальное

30 твердые и жидкие окислы и т.п. В решаемой задаче эти способы играют второстепенную роль.

Основная роль при снижении порис5 тости швов, свариваемых на многослой- . ном металле, отводится при использовании предлагаемой проволоки выделяемому при разложении карбонатов углекислому газу, который увлекает за собой воздух, выделяющийся из межслойного зазора, что способствует уменьшению пористости швов.

Следовательно количество карбонатов в порошковой проволоке и определяет ее эффективность в борьбе с пористостью швов свариваемых на многослойном металле.

При этом роль таких компонентов как фтористый кальций и элементов раскислителей, содержащихся в порошковой проволоке, окаэывается второстепенной и позволяет лишь несколько усилить основной эффект карбонатов, улучшить другие служебные характерис- д тики металла шва (ударную вязкость, прочность, твердость и т.п.).

Как показали проведенные опыты количество карбонатов в сердечнике проволоки должно быть не менее 90Х чтобы обеспечить наиболее полное, удаление воздуха, вытесняемого при нагреве иэ межслойных зазоров.

Для изготовления сердечника присадочной проволоки целесообразно использовать шихту, состоящую из минералов, содержащих карбонаты таких элементов, как Са; Mg; Baj u т.п., которые не оказывают отрицательного воздействия на другие техно40 логические показатели металла шва данного многослойного изделия (стойкость против образования трещин, Без присадочной проволоки

С присадочной порошковой проволокой, сердечник которой имеет следующий состав (Х):

Количество пор на контрольном участке шва длиной 200 мм

1092025

Продолжение таблицы

CaCO — 93

Т1 -5

CaF> -2

CaCO — 90

SiCa — 3

А2 -2

5 — 95

- 4

Na>S iF<

ВаСО3

Ti

CaF

- 70

- 25 — 4

ВаСО>

СаСО

SiCa

CaF2

- 93

3

Ti

NaF

СаСО

Ti

SiCa

АХ

СаР— 60 — 35

1

10

30 — 20 — 40 — 3 — 2

- 3 — 2

Условия сварки общие для всех опытов: основной металл — сталь IOÃ2Ô, флюс АН-65, сварочная проволока Св-08ГНМ.

MgCO>

СаСО3

ВаСО

AI

Ti

Са2

Na>SiF I

Преимущества предлагаемого состава шихты проволоки перед известными подтверждается экспериментами при сварке специальных образцов с повышенной склонностью к образованию

50 пор, Образец представляет собой двухслойный пакет пластин, при этом верхние пластины образовуют замкнутую воздушную полость заданной ширины. Находящийся в полости воздух

55 во время сварки разогревается и стремится выйти наружу через прослойку жидкого металла, что приводит к образованию пор в сварном шве..

Количество пор на контрольном участке шва оценивается с помощью рентге,нографии. Результаты опытов приводятся в таблице.

Использование предлагаемой присадочной порошковой проволоки позволяет обеспечить принудительную дегаэацию сварочной ванны и необходимую степень раскисления и легирования металла шва.

Степень дегазацни и раскисления металла сварочной ванны в зависимости

10920

Составитель Н. Гершанова

Редактор Н. Воловик Техред С.Иигунова Корректор Н. Эрдейи

Заказ 3177/9 Тираж 1037 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

7 от конкретных условий сварки может регулироваться скоростью подачи присадочной проволоки, верхний предел которой ограничивается качеством формирования металла шва. 5

Из таблицы видно, что введение предлагаемой присадочной порошковой проволоки позволяет существенно снизить пористость металла шва без увеличения остаточного содержания в нем газов.

Оптимальным вариантом может считаться проволока, состав сердечника которой приведен под У 7. Ударная вязкость металла шва, сваренного с применением такой присадочной про" волоки выше, чем при сварке по обычной технологии и при использовании проволоки по аналогу С1 3.

Применение предлагаемой порошковой проволоки обеспечивает также возможность сварки металла с загрязненными и ржавыми кромками. Так, например, при дуговой сварке стали

10Г2Ф под флюсом АН-65 проволокой

Св2-08ГНИ и определении стойоксти против образования пор по методике

К.В.Любавского, поры образовывались в шве при наличии 0,4 г ржавчины на

100 мм maa. При сварке в аналогичных условиях с использованием предлагаемой порошковой проволоки в качестве присадки, поры образуются

I при содержании ржавчины более 0,8 г. на 100 мм шва.

Таким образом, предлагаемая присадочная порошковая проволока, подаваемая в сварочную ванну, может быть использована как при сварке различных видов многослойного металла, в частности композитных слоистых материалов, металлов, имеющих дефекты прокатки, называемые расслоями, так и при сварке металла с ржавыми или загрязненными кромками.