Состав теплопоглощающей сварочной пасты

 

СОСТАВ ТЕПЛОПОГЛОЩАЩЕЙ СВА РОЧНОЙ ПАСТЫ, содержащий палыгорскит , асбест и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности теплоотвода, увеличения его скорости и уменьшения i нижней температурной границы действия пасты, он дополнительно содержит соль, температура распада которой ниже при следующем соотношении компонентов , вес.%: - 8 Палыгорскит 1 - i Асбест - kQ Соль Вода Остальное 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве, соли он содержит бикарбонат аммония. 3. Состав по П.1, отличающийся тем, что, с целью улучg (Л шения структурно-механических и адгезионных свойств пасты , он дополнительно содержит карбоксииетилцеллю- . лозу в количестве 0,1-0,15% от общего веса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ИУИ

РЕСПУБЛИН аа «г1

В 23 К 35/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "::

И PBTOPCKOMV ВВИВВУВЪВТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44 (2 1) 3447682/25-27 (22) 28.05.82 (46) 07.10.83. Бюл. М 37 (72) Л.М.Лобанов, Б.С.Касаткин, В.В.Лысак, В.И.Павловский, В.П.Логинов, В.А.Кобыэский, А.А.Пащенко и Л.А.Щевченко (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (53) 621.791 75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 349539, кл. B 23 K 35/362, 22.02 71.

2. Авторское свидетельство СССР

11 591289, кл. B 23 K 35/36, 19 05.76 (прототип). (54)(57) СОСТАВ ТЕПЛОПОГЛОЩАЮЩЕЙ СВА

РОЧНОЙ ПАСТЫ, содержащий палыгор" скит, асбест и воду, о т л и ч а ю:шийся .тем, что, с целью повышения интенсивности теплоотвода, увеличения его скорости и уменьшения, нижней температурной границы действия пасты, он дополнительно содержит соль, температура распада которой ниже о

: 100 С при следующем соотношении компонентов, вес.Ф:

Палыгорскит 4 - 8

Асбест 1 "4

Соль 24 - 40

Вода Остальное

2. Состав по. п.1, о т л и ч а ю" шийся тем, что в качестве, соли он содержит бикарбонат аммония.

3. Состав по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения структурно-механических и ад. гезионных свойств пасты, он дополни. тельно содержит карбоксиметилцеллю-, лозу в количестве 0,1-0,153 от обще- С

ro веса.

052

Наиболее близким к предлагаемому является состав теплопоглощающей . 25 сварочной пасты, содержащей палыгорс- кит, асбест и воду Р23

Палыгорскит служит структурообра-. зующим элементом и сообщает пасте необходимые адгезионные свойства,обес- 30 печивая самоудержание слоя пасты на плоскостях в любых пространственных положениях. Асбест является структу» рообразующим и выполняет функцию фитильно-пористого элемента. Данная паста имеет высокую влажность .и от- личается повышенной теплопоглощающей способностью. Паста поглощает тепло за счет парообразования, поэтому интенсивный отбор тепла начинается от о

100 С. Для уменьшения остаточных короблений, особенно при сварке алюминиевых конструкций, необходимо понизить этот предел. Весьма существенным недостатком пасты является сравнительно невысокая интенсивность поглощения тепла по сравнению со скоростью ввода тепла при дуговой сварке.Вследствие этого паста недостаточно эффективна при подаче ве в процесс

50 сварки непосредственно на кристаллизующийся шов. Паста охлаждает поверхности, нагретые до температур не выше 350 C. При более высокой температуре асбест не успевает отводить водяной пар, а образовавшаяся паровая подушка Ютрывает слой пасты от поверхности. Вследствие этого пасту нельзя располагать к стыку

1. 1046

Изобретение относится к сварочным материалам и предназначено для регу- лирования термического цикла сварки и защиты близлежащих к зоне сварки нетермостойких деталей или поверхностей ат температурного воздействия дуги и брызг расплавленного металла.

Известен состав сварочной пасты на основе красного шлама и металличес-,ip кого порошка Г11, Эта паста позволяет уменьшить объем нагретого металла при сварке и увеличить скОрость его охлаждения,ф что приводит к сужению зоны пласти-. 15 ческих деформаций и снижению коробления листовых конструкций. Однако ,область: применения пасты ограниче;на, что объясняется неудовлетвори" тепьными структурно- механическими ., 20 характеристиками, небольшой влаж" ностью и слабой адгезией. ближе зоны распространения температуры 350 С.

Целью изобретения является повышение интенсивности теплоотвода увеличение его скорости и уменьшение нижней температурной границы действия теплопоглощающей сварочной пасты.

Цель достигается тем, что в состав на основе палыгорскита, асбеста и воды дополнительно введена соль, температура распада которой ниже

100 С при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Палыгорскит. 4-8

Асбест 4

Соль 24 - 40

Вода Остальное

При этом как наиболее эффективная соль используется бикарбонат аммония, а для улучшения структурно-механических характеристик и адгезии дополнительно введена карбоксиметилцеллюлоэа в количестве 0,1-0,153 от общего веса, Введение соли осуществляется в перенасыщенном растворе. Поскольку введенная соль уменьшает содержание основного теплоносителя, то реакция распада ее должна быть эндотер" мическая с достаточным количеством поглощения тепла. Отличительным признаком соли является и то, что при распаде она переходит непосредственно из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. Тогда при резком нагреве кристалла соли (если паста расположена в зоне температур выше 150-200 С) образуется газ, причем с такой интенсивностью, что пробивает отверстие в слое пасты. Таким образом, в зоне высоких температур слой приобретает пористую структуру с предпочтительной направленностью наружу от нагретой поверхности. Такая структура обеспечивает свободное выведение из пастьГ интенсивно образующихся водяных паров и газов растворенной части соли.

При выходе они обмениваются теплом с верхними слоями, таким образом паста работает по всему объему.

Если паста предлагаемого состава находится в зоне температур ниже

150-200 С она действует по сходному характеру с известной пастой 2), отличаясь более низким температурным пределом начала использования.

Это обусловлено тем, что одновремен

3,1 но с водой теплоносителем в пасте выступает и соль, температура разложения которой ниже 100 С.

8 предлагаемый состав введена соль бикарбонат аммония NH@HCO>. Она обеспечивает наиболее высокие теплоотводящие-свойства пасты, а также удовлетворяет предъявляемым к йасте требованиям: нетоксичности, стабильности структурно-механических характеристик, устойчивости при комнатных температурах, отсутствию ак тивности по отношению к свариваемым материалам.

При нагреве выше 40 С бикарбонат аммония распадается на аммиак, углекислый газ и воду

ЙН4НСО ЧНъ+СО2+Н О-О ногреь

МОВЬ

046052 4

Для определения оптимального состава пасты проведены эксперименты по исследованию скоростей охлаждения образца в зависимости от способа от5 вода тепла.

Суть экспериментов заключается в следующем.

Теплоизолированная снизу и по тор1О цам пластинка из AN сплава размерами 100х35х10 мм нагревается в печи до

500 С,затем на свободную верхнюю поверхность образца помещают теплопоглощающую пасту и регистрируют изt5 менение его температуры во времени.

Температуру измеряют при помощи хромельалюмелевой термопары, зачеканенной на нижней поверхности пластин. ки.

20 Результаты экспериментов представлены в таблице. й, ttt

O Iо 1 о

«x %

?З е р Х у с з

Z Z

3- С.со о о

3

I

1

1

I.

1 !

I

1

I

t

Е 3I» CL о о о о

U О.

C3:

«з х

З 3

Z м z с с у о

I- IC

o g с с ф 3»

Z 1е о

Cf Cl

С

p «z

О 3Z ф а х е о е

t31 З о о о

33.3 О

Ф у о о

OO

lA

С«

CV о

3 .3Ъ

LA

lA м

Ch

33 Ъ е

С3; о й«

С«

1

1

1

) М1 о о о

1

I

1 !

t

1 оМ о

Э о е

С« о

1

I

I

1

1

1

1

1

1

1

l

Iо о

СЭ

Iо

3О о

<С

t Y з о ! а е о

С 3

1 I о

1 I1 а е

О 3о е а&

cc o к о

1 3 3

o r

1 l о o

3«13ОО а z е е

Y 11 и IO

1 LO X

1046052 о м о

33Ъ сО

A У

Ф LA Я) а о е

СО 3 OO

» »

3М 3 -Ф сО «Л 3.3\

LA О 3Л

» » о о

EA

I М I

33Ъ 1 С«

34 ° . ф

3/ м м

» О

С«

CA

Ю О о

» о

3/\

CV

° .3

СО

7 1046

Большое удельное содержание. соли

/ в составе пасты ухудшает ее структурно-механические и особенно адгезионные свойства. Поэтому в состав введена карбоксиметилцеплюлоза (КИЦ) 5 в количестве 0,1-0,153 к общему весу, действующая как поверхностноактивное вещество. КИЦ увеличивает вязкость и адгеэионные способности пасты до технологически необходимых. 10

Проведена проверка эффективности практического применения теплопоглощающей пасты при сварке встык пластин из сплава АМ2- 61. Размеры пластин

400-200-5 мм. Сварка автоматическая 15 аргонодуговая неплавящимся электродом эа один проход с полным проплавлением, Сварочный ток 3=300A,напряжение дуги .U=18B, скорость сварки

V . 4 мм/с. 20

На чертеже приведены экспериментальные термические циклы при сварке стыка беэ применения искусственного теплоотвода (сплошные кривые1, с применением теплоотвода пастой 52) 25 (пунктирные кривые) и при помощи предлагаемой пасты (штрихпунктирные кривые). Вверху справа показано расположение термопар. Паста наносится вслед эа другой слоем шириной . 30 . 700-800 мм и толщиной 6 мм.

Вследствие улучшенных характеристик предлагаемая паста может эффективно использоваться при любых видах дуговой или газовой сварки и резки листовых конструкций с целью сужения зоны термического влияния регулирования термодеформационных процес" сов и уменьшения сварочных деформаций преимущественно методом нане- 4р сения ее в процессе сварки. Паста ! .может использоваться для создания

052 8 температурных градиентов с целью тепловой правки и местной закалки, может использоваться также при ремонте сваоных тонколистовых конструкций с целью защиты нетермостойких элементов без их демонтажа, находящихся в непосредственной близости от выполняемого шва.

Особенно эффективно использование пасты при сварке материалов с повЬшенной теплопроводностью, а также для способов сварки с большими удель" ными тепловложениями, где она позволяет максимально сузить зону разогре» ва листа и увеличить скорость его охлаждения в области высоких температур.

По сравнению с применяемой в промышленности пастой ТПП-1 (2 предлагаемый состав обеспечивает повышенные. скорости охлаждения металла шва и околошовной sow (до 400 С эа одну минуту), Новый.. состав обладает более низким температурным пределом эффективной работы. Например, для состава, содержащего бикарбонат ам0 мония, этот предел равен 40 С, а для известного состава 121 он равен 100 L .

Эти свойства позволяют получить более узкую зону термического влияния,что существенно при сварке термо" упрочненных и нагартованных сплавов, а также свести к минимуму остаточные коробления. При этом интенсивность отвода тепла такова, что эффект дос" тигается и в случае нанесения пасты способом "вслед за дугой".Это делает применение пасты более технологичным, так как исключается вероятность ,загрязнения стыка и можно легко сов-! местить систему нанесения пасты с перемещением сварочной горелки.

1046052

Составитель Е.Сомова

Редактор С.Тимохина Техред M.Teltep Корректор М.демчик

Заказ 7619/12 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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