Состав подкладки для формирования обратной стороны сварного шва

Состав подкладки для формирования обратной стороны сварного шва

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(7l ) Заявитель

Новосибирский инженерно-строительный институт им. В. В. Куйбышева (54) СОСТАВ ПОДКЛАДКИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ СВАРНОГО ШВА

Изобретение относится к технологии изготовления подкладок для Формирования обратной стороны сварных швов при электродуговой сварке сплавов, в том числе подкладок для односторонней автоматической сварки стали под слоем

Флюса.

Известен состав флюсовых и флюсомедных подкладок, имеющих один или несколько слоев флюса или слой флюса

1О и .медную подложку 71 .

Состав материала этих подкладок не обеспечивает получения качественной поверхности обратной стороны сварного шва и стабильность его размерное

S по ширине, высоте и сечению, поскольку из-за неравномерной плотности флюса при сварке происходят его местные проплавления с образованием таких де!

О фектов шва, как наплывы, подрезы, вздутия и пережимы. Кроме того, в сварных швах в результате всплывания и смывания жидким металлом частиц легкоплавкого флюса образуются многочисленные шлаковые включения. .Наиболее близким к предлагаемому составу подкладки является состав подкладки для Формирования обратной стороны сварного шва, содержащий железный порошок, Ферросилиций, порошок 1терморевктивной смолы и варочный флюс 121.

Наличие в составе порошка термореактивной смолы, расплавляющейся ее время. сварки от тепла сварочной -дуги и упрочняющей после отверждения подкладочмый флюс, заметно улучшает условия Формирования. обратной стороны сварного шва и уменьшает всплывание частиц флюса с образованием неметаллических включений в наплавленном металле.

Недостатком известного состава подкладки являетя то, что нв расплав" ление и полное отверждение входящей в .его состав термореактивной смолы требуется по крайней мере 30-50 с и

903044

55 за это время даже при небольшой скорости сварки автомат и сварочная дуга успевают переместиться.на 812 см. Поэтому эатвердевание сварного шва и формирование его обратного валика происходят на неровной и пористой поверхности еще не набравшего прочность материала подкладки, между частицами которого затекают на разную глубину не полностью отвержден- 10 ная смола и жидкий наплавленный металл. Такому затеканию способствуют исходное состояние подкладки, ее крупнозернистая структура, пористость, недостаточная и неравномерная плотность верхнего слоя до завершения пе рехода смолы в конечный продукт отверждения.

Другими недостатками известного состава подкладки являются наличие в щ нем большого количества легкоплавких компонентов, способных к активному взаимодействию с жидким наплавленным металлом, и отсутствие в нем специальных добавок, предотвращающих при- 25 гар подкладки к сварному шву. Это вызывает неравномерность размеров и сечения обратного валика шва по его длине„ ухудшает качество его поверхности, делая ее грубой и негладкой. зр

При использовании подкладок извест ного состава по укаэанным причинам ограничиваются скорость и производительность односторонней сварки под слоем флюса.

3S

Целью изобретения является повышение качества сварного шва.

Для достижения цели известный состав подкладки, содержащий сварочный

10 флюс, ферросилиций, железный порошок, порошок термореактивной смолы, дополнительно содержит кварцевый, оливиновый и цирконовый пески, а также стеарат цинка, порошкообразный уголь, 45 ацетон при следующем соотношении компонентов, вес.4."

Кварцевый песок 30-37,5

Оливиновый песок 20-25

Цирконовый песок 10-12,5

Ферросилиций 3,0-4,0

Железный порошок 5,0-6,0

Стеарат цинка 0,005-0,01

Порошкообразный уголь 1,5-2,0

Термореактивная смола 6,0-7,0

Ацетон 2,0-3,0

Сварочный флюс Остальное

Тугоплавкие, инертные по отношению к жидкому металлу и мелкозернистые литейные формовочные пески (кварцевый, оливиновый и цирконовый) при указанном соотношении между ними значительно повышают огнеупорность, термостойкость и износостойкость подкладки, уменьшают пригораемость ее к сварному шву. Поэтому содержание этих компонентов в смеси в сумме достигает 50-75i.

Для уменьшения пригара в состав входят еще один дополнительный компонент - порошкообразный уголь в количестве 1,5-2,0i.

Ацетон используют в количестве

2,0-3,0 в качестве увлажнителя, раэжижающего термореактивную смолу и способствующего адгезии ее к частицам песка.

Для устранения прилипания подкла- . дочного материала к поверхности модельной оснастки — клина, формующего канавку на рабочей поверхности подкладки в смесь дополнительно вводят

0,005-0,01 / от порошка стеарата цинка.

Введение в смесь указанных выше дополнительных компонентов одновременно уменьшает содержание в ней сварочного флюса и железного порошка, а это также повышает огнеупорность и термостойкость подкладки и снижает пригар ее к сварному шву.

В качестве Флюса может быть использован отработанный сварочный флюс АН-348 А, предварительно измельченный и просеянный через сито с ячейками 01-025. Это снижает стоимость подкладочного материала.

Для проведения сравнительных испытаний были подготовлены три смеси компонентов (А, В и С), содержащие каждая соответственно, вес, г.: кварцевого песка 30; 30,75 и 37,5, оливинового песка 20; 22,5 и 25, цирконового песка 10; 11,25 и 12,5, ферросилиция 3; 35 и 4, железного порошка

5; 5,5 и 6, стеаоата цинка 0,005;

0,008 и 0,01, порошкообразного угля

1,5; 1,7 и 2, термореактивной смолы

6; 6 5 и 7, ацетона 2; 2,5 и 3 и сварочного флюса АН-348А 22,495;

12,792 и 2,99.

Компоненты смесей, имеющие грануляцию 025 01 и 0005, тщательно перемешивали бегунами в течение 10-15 мин в указанной последовательности, за

903 исключением ацетона, который вводили позднее для увлажнения смеси.

Состав подкладочной Свойства подкладочного Качество сварного соединения смеси материала и его характерные дефекты

Известный (смесь Д} а) Изменение ширины и высоты обратного валика по длине сварного шва (в среднем

+Змм} а) Крупнозернистость и пористость смеси облегчают проникновение жидкого металла внутрь, подкладки

6) Недостаточная прочность смеси в момент

1 сварки приводит к смыванию частиц материала подкладки и к образованию засоров и неметаллических включений в сварном шве в) Из-за большого содержзния железного порошка и флюса в составе смеси Д говерхность подкладки легко оплавляется и г) способна, взаимодействуя с наплавленным металлом, к образованию пригара г) Недостаточная огнеупорность и стойкость смеси против термического удара приводят к местным проплавлениям и растрескиванию рабочей поверхности подкладки

Пережимы, уширения, наплывы и затеки металла в трещины на поверхности подкладки

6)Поверхность обратного валика и изнаночная сторона сварного шва получаются грубыми и покрытыми сплошным слоем пригара в)Наблюдается значительное. количество неметаллических включений в наплавленном металле сварного шва

Для сравнения была приготовлена также смесь известного состава Д, s которую укладывали в короб подкладочного устройства и уплотняли весом наложенных свариваемых листов и подачей воздуха в прорезиненный шланг.

В соответствии с известной технологи- О ей рабочая сторона подкладки не имела в этом случае под зазором специальной формирующей обратный валик канавки.

Подкладочные смеси А, В и С, по предложенной технологии после наложения на них свариваемых листов в зазоре поджимали медным клином (ниж-няя част которого служила моделью гО канавки }, нагретым до 250 С в тече044 6 ние 30 с и вторично подогретым до

350-400 С в течение 3 мин.

Содержащаяся в подкладочной смеси пульвербакелитовая смола в результате нагревания и полимерных превращений переходила в резольную быстротвердеющую смолу, и на рабочей поверхности подкладки получалась прочная, гладкая и неплавкая канавка с нужными формой и размерами.

Затем в зазор между свариваемыми листами засыпали небольшое количество порошкообразного присадочного металла и при одном и том же режиме (сила тока 800 А, напряжение 38 В, скорость сварки 25 м/ч, электродная сварочная проволока марки Св-08А, диаметром

4 мм, покровный флюс АН-348А) на сваь рочном тракторе АДС-1000-2 про в дипи испытание подкладок, изготовленных иэ смесей А, В, С и Д (см. таблицу}.

903044 а) Мелкоэернистость строения и повышение плотности смесей предотвращают возможность проникновения жидкого металла внутрь подкладки б) 8 связи с завершением отверждения пульвербакелитовой смолы до начала сварки повышается прочность материала подкладки и частицы смеси не смываются жидким наплавленным металлом в) При уменьшении в смесях А, 8 и С содержания легкоплавких флюса и железного порошка и повышении содержа-. ния тугоплавких компонентов (кварцевый, оливиновый и цирконовый пески ), инертных по отношению к жидкому металлу, резко снижается яригар материала подкладки к поверхности обратного валика сварного шва о б} Благодаря завершенности отверждения смолы-связующего и повышению огнеупорности и термостойкости подкладочного материала поверхность обратного валика сварного шва получается гладкой, неокисленной и без пригара.

Средняя величина шероховатости о,находится в пределах 5-10 мкм ь в) Количество неметаллических включений в проппавленном металле (см. выше и. e) заметно уменьшается. ьь ее ь

Состав подкладочносмеси

Предлагаемый со-. став (смеси А, В и С) Свойства подкладочного материала г) Увеличение количества кварцевого, ОЛИВИНОВОГО И В особенности циркоНОВОГО ПЕСКОВ В смесях А> В и С повышает огнеупорность и термическую стой" кость подкладки во время сварки, а это устраняет проплавление, растрескивание рабочей поверхНОСТИ КанаВки, фОрмирующей изнаночного валика сварного шва

Продолжение таблицы

Качество сварного соединения и его характерные дефекты а) Дефекты сварных швов, возникающие при использовании подкладки известного состава, укаэанные в пп. а и б, при использовании смесей А, В и С полностью устраняются

Получаются стабильные по длине шва форма и сечение обратного валика без пережимов и утяжек, при этом снижается чувствительность к образованию дефектов, в случае некачественной обработки .листов под сварку, Средние размеры выступов и впадйн шва находятся в пределах + 0,5 мм

903044

Составитель Н. Полякова

Редактор 3. Бородкина Техред H. Tenep Корректор, M Шароши

Тираж 1150 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 12524/19

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

Опыты показали, что смесь (no сравнению со смесью B) имеет меньшую твердость и прочность, огнеупорность и термостойкость, а смесь С - повышенную хрупкость, газотворность при 5 нагре ве и большую стоимость. Состав смеси 8 рекомендуется, как состав с оптимальными технико-экономическими характеристиками.

Высокие технологические свойства подклаДок предлагаемого состава позволяют получить качественную изнаночную сторону сварного шва при односторонней сварке с постоянными по длине шва высотой и сечением обратного валика, который имеет гладкую поверхность без пригара. Это исключает необходимость проводить трудоемкие операции подварки нижней стороны шва и кантовки конструкции в процес- 20 се сварки и освобождает крановое обо. рудование.

Формула изобретения 25

Ю

Состав подкладки для формирования обратной стороны сварного шва, содержащий железный порошок, ферросилиций, порошок термореактивной смолы и сва" рочный флюс, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества сварного шва, состав дополнительно содержит кварцевый, оливиновый и цирконовый пески, а также стеарат цинка, порошкообразный уголь и ацетон IlpH следующем соотношении компонентов, вес. :

Кварцевый песок 30-37,5

Оливиновый песок 20-25

Цирконовый песок 10-12,5

Ферросилиций 3.0-4,0

Железный порошок 5.0-6,0

Стеарат цинка 0,005-0,01

Порошкообразный уголь 1,5 2,0

Термореактивная смола 6-7

Ацетон 2-3

Сварочный Флюс Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3351734, кл. 219-137, 1967.

2. Патент ФРГ N . 1565630, кл. 48 h 1966 (прототип) .