Состав сварочного материала для сварки стальных конструкций, металлизированных слоем алюминия

Состав сварочного материала для сварки стальных конструкций, металлизированных слоем алюминия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ СВАРОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СВАРКИ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ , МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ СЛОЕМ АЛЮМИНИЯ, содержащий мрамор , рутиловый концентрат, плавиковый шпат, ферромарганец, кремнефтористый натрий, железную окалину, отличающийся тем, что, с целью улучшения сварочно-технологических свойств электрода при применении электродного покрытия, состав дополнительно содержит двуокись циркония , слюду, железный порошок, при следующем соотношении компонентов, мае. % МраморI2--18 Рутиловый концентрат 5-15 Плавиковый шпат10-15 Кремнефтористый натрий 4-8 Железная окалина24-28 Ферромарганец6-12 Двуокись циркония2-5 Слюда3-6 Железный порошокОстальное (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН зов В 23 К 35365

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3654288/25-27 (22) 20.09.83 (46) 15.09.84. Бюл. № 34 (72) А. Г. Василенко, В. М. Карпенко, Г. Б. Билык и В. Д. Кассов (71) Краматорский индустриальный институт (53) 621.791.04 (088.8) (56) I. Авторское свидетельство СССР № ?89261, кл. В 23 К 35/365, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3588420, кл. В 23 К 35/365, 10.05.83. (54) (57) СОСТАВ СВАРОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СВАРКИ СТАЛЪНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ

СЛОЕМ АЛЮМИНИЯ, содержащий мраÄÄSUÄÄ 1113231 А мор, рутиловый концентрат, плавиковый шпат, ферромарганец, кремнефтористый натрий, железную окалину, отличающийся тем, что, с целью улучшения сварочно-технологических свойств электрода при применении электродного покрытия, состав дополнительно содержит двуокись циркония, слюду, железный порошок, при следующем соотношении компонентов, мас. %

Мрамор 12 — IS

Рутиловый концентрат 5 — 15

Плавиковый шпат 10 — 15

Кремнефтористый натрий 4 — 8

Железная окалина 24 — 28

Ферромарганец 6 — 12

Двуокись циркония 2 — 5

Слюда 3 — 6

Железный порошок Остальное

1113231

Изобретение относится к сварке, в частности, к сварочным материалам для сварки стальных конструкций, металлизированных слоем алюминия.

Известен состав 111 электродного покрытия, содержащий следующие компоненты, мас.%.

Ру

Рутиловый концентрат 7 — 20

Ферромарганец 8 — 12, Ферротитан 1 — 16

Ильменитовый концентрат 35 — 60

Алюминиевый порошок 1 — 8

Слюда 5 — 12

Целлюлоза 1,5 — 2

Мрамор Остальное

Данный электрод содержит экзотермическую смесь в покрытии в виде алюминиевого порошка и ферротитана в качестве восстановителей и ильменитового концентрата как окислителя, но при данном соотношении компонентов не пригоден для сварки стали, металлизированной слоем алюминия, так как не обладает необходимой окислительной способностью, что приводит к значительному переходу алюминия из покрытия основного металла в сварочной шов, в результате чего ухудшаются пластичновязкие свойства сварного шва и отделимость шлака.

Наиболее близким к предлагаемому является керамический флюс для механизированной сварки стальных конструкций с алюминиевым покрытием (2J, содержащий следующие компоненты мас.о/,:

Мрамор 4,0 — 8,0

Рутил 5,0 — 10,0

Плавнковый шпат 20,0 — 30,0

Ферросилиций 0,4 — 2,0

Ферромарганец 0,6 — 3,0

Ма р га н цева я руда 2,0 — 8,0

Окалина . 12,0 — 16,0

Волластонит 1 1,0 — 30,0

Окись хрома 4,0 — 8,0

Никель . 5 0 — 9 0

Кремнефтористый натрий 4,0 — 8,0

Однако данный керамический флюс не может применяться при ручной дуговой сварке стальных конструкций, металлизированных слоем алюминия.

Целью изобретения является улучшение сварочно-технологических свойств электрода при применении сварочного материала в качестве электродного покрытия при сварке стальных конструкций металлиэованных слоем алюминия.

Поставленная цель достигается тем, что состав сварочного материала, содержащий мрамор, рутиловый концентрат, плавиковый шпат, ферромарганец, кремнефтористый натрий, железную окалину, при применении материала в качестве электродного покрытия дополнительно содержит двуокись цирконйя, слюду, железный порошок при следуюц1ем соотношении компонентов, мас. /о.

М ра мор 12 — !8

Рутильный концентрат 5 — 15

Г!лавиковый шпат 10 — 15

Кремнефтористы и натрий 4 — 8

Железная окалина 24 — 28

Ферром арганец 6 — 12

Двуокись циркония 2 — 5

Слюда 3 — 6

Железный порошок Остальное

Железная окалина в покрытии обеспечивает активное протекание окислительного процесса 3FeO+2AI = AI O +3Fe (аналогично с Fe О, и Fe 04, позволяющего вывести алюминий, попадающий в сварной шов иэ покрытия, сварнваемого металла путем окисления его и удаления получаемого окисла А!дО в шлак. Это дает возможность избежать ухудшения пластичновязких свойств сварного шва и отделимости шлаковой корки из-за значительного перехода алюминия иэ покрытия в сварной шов при стальных металлоконструкций, металлизированных алюминием.

Окалина, по сравнению с другими окиср5 лителями, например гематитом, нльменитом, имеет более низкое содержание в ее составе сыре и фосфора, являющихся вредными примесями, а обеспечивает дополнительное легирование сварного шва никелем, хромом и другими элементами при использовании окалины от сталей, легированных этими элементами, например 34XH I M, 34ХНЗМ, 18ХН4МА. Кроме того, окалина является отходом производства стальных заготовок, дешевая и недефицитная.

Процентное содержание вводимой в электродное покрытие окалины определено из расчета, чтобы ее масса составляла с расплавняемым алюминиевым покрытием отношение 3,5:I — 4,1 и общая масса получаемой экзотермической смеси не превышала 35О/р массы покрытия электрода.

Такое количество окалины позволяет окислить почти весь алюминий покрытия.

При большом процентном содержании

45 получающейся экзотермической смеси повышаются потери металла на испарение и разбрызгивание ввиду более интенсивного протекания экзотермической реакции.

Наличие в покрытии электрода кремнефтористого натрия и плавикового шпата способствует образованию раннего шлакового расплава, увеличивает жидкотекучесть, улучшает кроющую способность шла, ка, предотвращает образование пор, повы5g шает вязкость металла сварного шва.

Кремнефтористый натрий благоприятно влияет и на процесс расплавления металлических составляющих покрытия, 1113231 так как переходя в жидкое состояние, он повышает электропроводность покрытия электрода. При содержании кремнефтористого натрия менее 4% и плавикового шпата менее !0% эффект от их введения проявляется, незначительно. При введении кремнефторида натрия более 8% и плавикового шпата более 15% шлак становится черезмерно жидкотекуч им, неравномерно покрывает сварной шов. Кроме того, дальнейшее повышение содержания плавикового шпата и кремнефторида натрия ограничено условиями устойчивого горения дуги и вы. делением вредных газов при сварке.

Введение в состав покрытия двуокиси циркония обеспечивает хорошую шлаковую защиту, позволяет снизить газонасыщенность металла сварного шва, что существенно повышает его пластичность.

Нижний предел содержания двуокиси циркония (2%) выбран из условия появления эффекта от ее введения: При введении двуокиси циркония свыше 5% массы покрытия появляется опасность образования пор. Пределы содержания ферромарганца (6 — 12%) выбраны из расчета получения содержания марганца в металле сварного шва в пределах 0.9 — 1,1%, что дает минимальное количество неметаллических включений и обеспечивает высокие значения ударной вязкости (при сварке стальных металлоконструкций с алюминиевым покрытием).

Пределы содержания мрамора в покрытии (12 — 18%) определены из условия обеспечения надежной газовой защиты с одной стороны и ограничение количества газошлакообразующих компонентов с другой.

Пределы содержания рутилового концентрата (5 — 15%) выбраны из условий хорошего формирования сварного шва. Принятая газошлакообразующая основа мрамор — плавиковый шпат — рутиловый концентрат в сочетании с двуокисью циркония, кремнефторнстым натрием и образующейся в процессе сварки окисью алюминия создает стабильный комплекс поверхностных свойств расплавов шлака и металла, обеспечивающий удаление окисла алюминия из металла в шлак, надежную газо- шлаковую защиту и хорошее формирование металла шва при сварке стальных конструкций, металлизированных алюминием, слоем 200—

ЭОО мкм.

Слюда в выбранных пределах содержания ее в покрытии (3 — 6%) обеспечивает высокую пластичность обмазочной массы прп опрессовке электродов, стабилизирует горение дуги, снижает разбрызгивание ме талла,,участвует в шлакообразовании, защищая жидкий металл от водорода и азота воздуха.

Содержащийся в покрытии железный порошок увеличивает коэффициент наплавки и электропроводность покрытия.

По указанным пяти составам, а также по известному составу LI L изготовлены электроды по технологии. не отличающейся от известной. В качестве связуюц.его использовалось жидкое калие — натриевое стекло

<0 (20% к массе сухой шихты) с модулем 2,7—

3,0, плотностью 1,45 — 1,52.

Покрытия наносились на металлические стержни из проволоки СВ-08Л методом опрессовки. Коэффициент массы покрытия 0,4 сваривают стыковым швом пластины 10х ! 00х300 м м из стали Ст 3 сп (0,15%C; 0,55%

Мп; 0 25Si; О 02%Р; 0 03%S), покрытие

20 талле сварного шва.

45

55е

40 слоем алюминия толщиной 200 — 300 мкм методом электродугового напыления.

Сварку производят на йостоянном токе обратной полярности в два прохода электродами диаметром 4 мм в диапазоне режимов (табл. 1).

Химическим анализом определяют содержание алюминия, серы, фосфора в меКонкретные составы электродных покрытий приведены в табл. 2.

Определяют ударную вязкость на образцах типа У! по ГОСТ 9669-66.

Определяют отделимость шлаковой корки путем приложения ударной нагрузки со стороны корня шва сваренной пластины к отнесения площади отделившегося шлака к работе удара. Температура сварного шва при определении отделимости шлаковой корки составляет 450 С.

Усредненные результаты испытаний приведены в табл. 3.

Испытания показывают, что данное электродное покрытие обладает значительно большей окислительной способностью по отношению к алюминию покрытия свариваемого металла, о чем .свидетельствует снижение в 3 — 6 раз содержания алю-, миния в сварком шве, что обеспечивает, увеличение почтк в два раза ударной вязкости, по сравнению с показателями, полученными для электродного покрытия извест ного состава 11).

В 2 раза снижается содержанке фосфора в металле шва, являющегося вредной примесью.

В 2,5 раза улучшается отделимость шлаковой корки.

Пониженные показатели, выходящие за допустимые пределы по ударной вязкости, полученные для составов l и 5, позволяют сделать вывод о правильности выбранных пределов содержания компонентов.

11 13231

Таблица 1

2-й проход

Параметр режима

Корневой шов

Сварочный ток, А

Напряжение на дуге, В

150-170

23-25

180-210

25-27

Та блица 2

15

15

10

29

Двуокись цирк ония

Слюда

Железный порошок

14

Таблица3

О, 047

0,098

О, 160

0,210

0,330

О, 032

О, 030

0,027

0,025

0,024

96

133

3,7

5,3

5,4

4,9

3 5

О, 031

0,030

0,028

0,026

0,025

0,031

0,053

Составитель Н. Иванова

Техред И. Верес Корректор М. Макснмншннец

Тираж l 036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 3035, Москва, . Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Горват

Заказ 6! 94/12

Мрамор

Рутиловый концентрат

Плавиковый шпат

Кремнефтористый натрий

Окалина

Ферромарганец.1

3

5

Известный состав покрытия 1 0,620

18 19

5 6

15 16

8 9

24 23

12 13

2 1

3 2

13 11