Состав покрытия для защиты поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла

Состав покрытия для защиты поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ СВАРИВАЕМОГО ИЗДЕЛИЯ ОТ БРЫЗГ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, содержащий двуокись кремния и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты поверхности и улучшения сцепления покрытия , он дополнительно содержит хромомагнезит , двуокись циркония, окись алюминия, двуокись титана, а в качестве связующего использована магнийфосфатная связка при следующем соотношении компонентов, мас.%г Двуокись кремния9-13 Хромомагнезит20-24 Двуокись циркония3-7 Окись алюминия1-3 Двуокись титана0,1-0,3 Магнийфосфатная связка Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4 5Р В 23 К 35/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (22) 3591576/25-27 (22) 20.05.83 (46) 15.03.85. Бюл. ¹ 10 (72) Н. И. Тиунов, В. Н. Коноплев и Ф. А. Кайгородов (71) Проектно-конструкторское и технологическое бюро химического машиностроения (53) 621.791.753 (088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР № 863268, кл. В 23 К 35/365, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 761207, кл. В 23 К 35/365, 1978 (прототип). (54) (57) СОСТАВ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ СВАРИВАЕМО„SU,. 1144823

ГО ИЗДЕЛИЯ ОТ БРЫЗГ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, содержащий двуокись кремния и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты поверхности и улучшения сцепления покрытия, он дополнительно содержит хромомагнезит, двуокись циркония, окись алюминия, двуокись титана, а в качестве связующего использована магнийфосфатная связка при следующем соотношении компонентов, мас.,:

Двуокись кремния 9 — 13

Хромомагнезит 20 — 24

Двуокись циркония 3 — 7

Окись алюминия 1 — 3

Двуокись титана 0,1 — 0,3

Магнийфосфатная связка Остальное

Изобретение относится к сварке металлов, а именно к электродуговой сварке плавящимся электродом, и предназначено для защиты поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла, а также для защиты сопел плазмотроиов при плаз менной резке от выплесков расплавленного металла в момент пробивки отверстий и при последующей резке.

Известен состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавлен . ного металла, содержащий углекислый натрий, поверхностно-активное вещество, снликат натрия, воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: углекислый натрий

14 в 17; поверхностно-активное вещество

0,02 — 0,03; силнкат натрия 28 — 31, вода остальное tlj.

Однако для данного состава покрытия для защиты поверхности от брызг расплавленного .металла характерно недостаточное количество сварных швов и наличие отдельных пор в покрытии, значительно влияющих на нарушение защиты поверхности от прилипания брызг расплавленного металла.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является состав f2I покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла, содержащий двуокись кремния н связующее при следующем соотношении компонентов, мас. %: двуокись коемння 28 — 44

Асбестовое*волокно 2 — 5

Силиконовая жидкость Остальное

Однако данный состав не обладает достаточной термостойкостью в зоне, прилегающей к высокотемпературной плазме (15000 С), Состав, наносимый на сопла плазмотрона, подвергается растрескиванию„ закручивается и отпадает. Кроме того, с применением этого состава связана необходимость обязательного удаления его после выполнения процесса сварки, так как присутствие асбестового волокна вызывает рыхлость поверхности и последующее нанесение грунта не обеспечивает получения гладкой поверхности. Механическое удаление или удаление покрытия путем химического растВорения достаточно трудоемко.

Цель изобретения — повышение надеж-. -ности защиты поверхности и улучшение сцепления покрытия.

Поставленная цель достигается .тем, что состав покрытии, содержащий двуокись крем ния и связующее, дополнительно содержит хромом агнезит, двуокись циркония, окись алюминия, двуокись титана, а в качестве связующего использована магнийфосфатная связка при следующем соотношении компонентов,. мас. %:

Двуокись кремния 9 — 13 .ром ома гнезит 20 — 24 ф вуо и,ь циркония — 7

Окись алюминия à — 3

Двуокись титана О,! — 0,3

Магнийфосфатная связка Остальное

Двуокись кремния способствует получению более однородного состава покрытия, стойкого к воздействию высоких температур.

Хромомагнезит в сочетании с двуокисью циркония на магнийфосфатной связке обеспечивает высокую прочность, плотность, термостойкость, надежную защиту состава

10 покрытия, чему способствует и высокая противопригарная эффективность хромомагнезита, которая обеснечивается высокой огнеупорностью и быстрой спекаемостью при

1000 — 1300 С. Кроме того, хромомагнезит

15 обладает высокой теплопроводностью, постоянством объема при быстрых сменах температур, повышенной прочностью и не склонен к образованию пригара. Все вместе названное в сочетании с высокой теплоаккумулирующей способностью и низкой смачи20 ваемостью.окислами жидкого металла хромо магнезита способствует обеспечению надежной защиты.

Магнийфосфатная связка изготавливается по ТУ6-18-167-78, разработанному В. О.

: «Союзсода» и в оптимальном варианте со . держит 11% МуО и 89% ортофосфорной кислоты.

Двуокись титана и окись алюминия дд. полнительно увеличивают прочность состава покрытия, кроме того, входящие в их состав титан и алюминий обладают большим сродством к кислороду, т. е. являются активными раскислнтелями, поэтому при случайном нопаданни покрыгия в сварочную ванну ведут к дополнительному раскислению, свяЗ .зыванию и удалению кислорода, т. е. к улучшению качества сварного шва.

При защите сопел данным составом покрытия происходит следующее. Окись магния, находящаяся в хромомагнезите (до

42%) и двуокись кремния под действием высокой температуры плазмы взаимодействуют с образованием метасиликата магния, являющегося прочным химическим соедине, вием, что увеличивает адгезию покрытия, а следовательно, и надежность защиты.

Компоненты, входящие в состав покрытия, имеют величину зерен не более 0,8 мм с содержанием пылевидной фракции не более

5%. Такая зернистость компонентов способствует после нанесения покрытия получению микрорельефа защищаемой поверхности, подобно микрорельефу после пескоструйиой обработки, а это способствует получению высокой адгезии покрытия. Адгезионные свойства покрытия находятся на уровне адгезионных свойств, грунтов, применяемых в лакокрасочной промышленности. Кроме того, покрытие является химически стойким по отношению к грунтам, что позволяет.

1144823 не удаляя покрытия, наносить грунт, при этом покрытие обеспечивает и дополнитель- ную защиту от коррозии. Применение предлагаемого покрытия исключает дополнительные трудоемкие затраты для последующей

Компоненты

Содержание компонентов, мас.Х по (2Ц I II III ЕЧ V VI

VII

Двуокись кремния

Асбестовое волокно

Силиконовая жидкость

24 25

19 20 21 22 23

Хромомагнезит

2 3

Двуокись циркония

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

0,05 0 1 0 15 0,2 0 25 0,3 0 35

Окись алюминия

Двуокись титана

Магнийфосфатная связка

70,45 66,9 63,35 59,8 56,25 52,7 49,15

Оценку покрытия производят по степени прилипания орызг к поверхности свариваемых образцов (измеряется процентным соотношением прилипших к поверхности металла брызг к их общему количеству).

Кроме того, все составы испытывают путем нанесения их на сопла плазмотрона ПВР

402, .проводят выдержку 15 мин, просушива;эт в печи при 300 С, устанавливают их

40 в плазмотрон и производят пробивку отверстий на листе толщиной 30 мм из нержавеющей стали 12Х8Н9Т, шестидесятикратным включением плазмотрона на установке воздушно-плазменной резки AHP-403.

В результате испытаний установлейо, что

45 на образцах и на соплах с покрытием составов П1, IY, Y прилипших брызг нет; на образцах с покрытием составами I, П,П,VII и по прототипу наблюдаются отдельные при- липшие брызги (количество прилипших

50 брызг составляет 5 — ?% к общему количеству брызг); на соплах с покрытием составом I, и, Yl, VII и по прототипу наблюдаются отдельные прилипшие брызги (количество при липших брызг составляет I — 3% к общему количеству брызг).

55 - Определение адгезионных свойств составов покрытия по отношению к защищаемой поверхности и грунтам проводится путем оценки предела прочности при сдвиге. Для

Сначала готовят магиийфосфатную связку, содержащую 1.1% NJO и 89% ортофосфорной кислоты плотностью 1,42 г/см . К ортофосфорной кислоте порциями добавляют

MgO и тщательно перемешивают до полного растворения МуО. Реакция сопровождается большим выделением тепла, поэтому сосуд охлаждают проточной водой. После охлаждения раствор отфильтровывают.

Изготовление составов покрытия производят путем перемешивания компонентов.

Сначала готовят смесь, содержащую двуокись кремния, хромомагнезит и магнийфосфорную связку, путем тщательного перемешивания в течение 4 — 6 мин. После этого в смесь вводят двуокись циркония, окись алюминия н двуокись титана. Общее время перемешнвания 8 — 10 мин. Таким образом получают смесь в виде сметанообразной массы.

Указанные в таблице составы покрытий наносят на поверхность свариваемых образцов-пластин 10Х150х400 мм из стали

09Г2С, которые затем сваривают нолуавтоматом А-1197 в среде углекислого газа на режиме:

3 - †280 †
Цк- — 23--25 В у,,— 180 — 210 м/ч.

Вылет электрода 20 — 25 мм. обработки поверхностей свариваемых деталей.

Пример. Для проведения лабораторных испытаний готовят семь составов покрытия, содержание которых приведено в таблице

10 - 11 12 13 . 14

4 5 6 7 8

1144823

Составитель Е. Сомова

Редактор Л. Авраменко Техред И. Верес Корректор В Синицкая

Заказ 1014/10 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 этого готовят образцы из стали ВСТ.ЗСп.

На одну из стальных пластин после дробеструйной обработки на участке, равном

15 мм, наносят каждый из испытуемых составов, толщина слоя 0 4 — 0 6 мм. Затем накладывают вторую пластину и плотно прижимают.

После просушки при 20 С и прокалки в печи при 300 С к этим пластинам прикладывают усилие. на разрывной машине

УМ-К 5. Таким образом, оценивается предел прочности при сдвиге соединения (металл— состав покрытия — металл) . В результате установлено, что величина предела прочности при сдвиге соединений (металл состав покрытия — металл), для составов I, П, VI:,VII и по прототипу составляет в среднем 4,5 — 6 МПа, а для составов III, IV, V—

8 — 13,5 МПа, что соответствует пределу прочности при сдвиге соединения металл— грунт.

Результаты всех испытаний позволяют сделать вывод, что лучшие показатели по защите поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла и по защите сопел плазматрона при плазменной резке от выплесков расплавленного металла в момент пробивки отверстий имеют составы

II I, IV, Ч. Те же составы способствуют и

10 получению лучшей адгезии покрытий.

Использование предлагаемого состава покрытия обеспечивает по сравнению с существующими более надежную защиту от брызг расплавленного металла при сварке и от выплесков при плазменной резке; равномерность слоя наносимого покрытия; повышение прочности сцепления (адгезии) состава покрытия с защищаемой поверхностью.