Проволока для сварки в среде защитных газов
1. ПРОВОЛОКА ДЛЯ СВАРКИ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ, содержащая антикоррозионное металлическое покрытие , отличающаяся тем, что, -с целью уменьшения разбрызгивания металла при сварке в среде углекислого газа и повышения стойкости металла шва против образования пор, металлическое покрытие выполнено из титана, ферротитана или сплава титана с алюминием. 2. Проволока по п.1, о т л ичающаяся тем, что покрытие выполнено из сплава, содержащего 10-80% алюминия, остешьное - титан. (Л
СОЮЗ СОЮЕТСНИХ
PIKfMMHH
3(59В 23 К 35/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТ0РСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ --С""ММ
ЦА ТЩЩ0„ (21) 3437689/25-27 (22) 17.05.82 (46) 23.12.83. Бюл. В 47 (72) В.И.Ульянов,,Н.И.Гречанюк, А.К.Кривасов, A.С.Дяченко, С.М.Литвин, И.А.Похмельнов,Р.Н.Шевчук и Т.П.Бондаренко (71) Ордена Ленина и ордена 1рудово го KpacHoro Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона AH УССР (53) 621.791.04(088 ° 8) (56) 1. Новожилов Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в активныхэащитных газах ° М., Машиностроение, 1972, с. 97-95 °
2. Патент франции Р 1413131, кл. В 23 К, 30.08.65.
3. Авторское свидетельство СССР
Р 462683, кл. В 23 К 35/02, 1975 (прототип)., SU„„61962 А (54) (57) 1. ПРОВОЛОКА ДЛЯ СВАРКИ В
СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ, содержащая антикоррозионное металлическое покрытие, отличающаяся тем, что, -с целью уменьшения разбрызгивания металла при сварке в среде углекислого газа и повышения стойкости металла шва против образования пор, металлическое покрытие выполнено иэ титана, ферротитана или сплава титана с алюминием.
2. Проволока по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что покрытие выполнено из сплава, содержащего
10-80В алюминия, остальное — титан.
1061962
Изобретение относится к области сварки в защитных газах малоуглеродистых и низколегированных сталей.
Для сварки в среде углекислого газа широко применяются кремнемарганцевые стальные проволоки сплош- 5 ного сечения типа Св-08Г2С (ГОСТ
2246-70)(.1 ).
Однако если процесс сварки в углекислом газе ведут такими проволоками, то наблюдается высокий уровень разбрызгивания электродного ме-. талла и грубочешуйчатое формирование сварного шва. Кроме того, при длительном хранении этих проволок они ржавеют. Наличие ржавчины на поверхности проволоки ухудшает стабильность горения дуги,еще более увеличивает потери металла на разбрызги ванне, а также способствует образованию пор в шве.
Известны сварочные проволоки,содержащие антикоррозионное покрытие из никеля и хрома(2).
Однако эти покрытия не нашли широкого применения вследствие их высокой стоимости, а также незначитвльных преимуществ перед голой проволокой в части снижения разбрызгивания и повышения стойкости металла шва против пор.
Известна сварочная проволока с покрытием из молибдена. Такое покрытие обеспечивает надежную защиту проволоки от коррозии, а также некоторое уменьшение разбрыз- гивания при сварке 3 J. 35
Недостатком известной проволоки с антикоррозионным покрытием является то, что при применении невозможно получить струйный процесс переноса электродного металла при 40 сварке в СО> и таким образом устранить разбрызгивание полностью.
Кроме того, покрытия из молибдена, никеля, хрома и цинка не повышают стойкость металла шва против пор. 45
Т а блица 1
Содержание элементов, l
Марка ферротитана
А1 Si С
5,0 0,4 О, 15 0,04 0,04
8(7 4 8 0 10 0 05 О 03
7,7 5,2 0,15 0,06 0,02
69,5
ФТи68
ФТи 40А
ФТи20
42,8
21,7
Цреимуше ством покрытия из ферротитана является его низкая стоимость.
Целью изобретения является умень шение разбрызгивания электродного металла при сварке в среде углекислого газа и повышение стойкости металла шва против пористости.
Поставленная цель достигается тем, что проволока для сварки в среде защитных газов с антикоррозионным металлическим покрытием содержит покрытие, выполненное из титана, ферротитана или сплава титана с алюминием.
Покрытие может быть выполнено из сплава, содержащего 10-80% алюминия, остальное — титан.
Предлагаемое покрытие надежно защищает проволоку от коррозии и обеспечивает струйный процесс переноса электродного металла при сварке в СО2 на сварочном токе выше критического. При этом разбрызгивание ме талла снижается, формирование сварных швов сравнимо со швами, выполненными сваркой в аргоновых смесях.
Покрытие также значительно повышает стойкость металла швов против всех видов пористости.
Пример. На проволоку марки
Св-08Г2С диаметром 2 мм испарением в вакууме .наносят покрытие из титана. Толщина покрытия в разных вариантах колеблется от 1 до 100 мкм.
Испытания проволок при сварке в СО на обратной полярности сварочного тока показывают, что титановое покрытие независимо от его толщины обеспечивает струйный перенос электродного металла при сварочном токе выше критического (более 380-400 A) разбызгивание при этом снижается, формирование швов очень хорошее.
Аналогичные результаты получают при нанесении на проволоку ферротитана различных марок (ГОСТ 476180) .
В табл. 1 показаны химические составы покрытий. для .нанесения покрытия используют лабораторную электроннолучевую установку уЭ-109М. Покрытие иэ ти1061962 тана и титан-алюминиевых сппавов наносят толщиной 1 — 100 мкм на проволоку марки Св-ОВГ2С диаметром 2 им.
Сварочные испытания проволок проводят с помощью автомата ТС-17M и 5 источника питания сварочным током
ВС-600. Для определения влияния покрытия на механические свойства меТолщина покрытия мкм .
Химический состав металла шва, В
Состав покрытия
Аl
Без покрытия
0,12 1р30 0,55
0 15
Следы
0 05
0,09
1,10 0,53
Оу14 1114 Ос54
0,15
1,16 0,51
0,14
О 16
1,18 0,60
100
Тi
0,11 1,10 0,54
0,14 1,16 0,54
0,13 1,21 Оу59
Следы
То же
0,05
0,03
0,04
О, 035
Ор58 0,08
0,10 1,18
0,10
0,02
0,10 . 1,22 0,61
Ор11 1 20 0,60
0,12
0,09
100
Ti+80% Al
Т1+10% А1
Т1+50% Al
Ti+80% Al
Т1+10Ъ Al
Т1+50Ъ Al талла шва сваривают стыковые соединения из стали Ст.3 толщиной 14 мм.
Режим сварки-Лев=380-400 А ОУ=
=30-32В, V для первого прохода—
25 м/ч, для второго — 16 м/ч.
В табл..2 показан химический состав металла швов в зависимости от типа покрытия, в табл. 3 — механические свойства металла швов.
Т а блица 7.
1
I
«.4
«3
II
О\!
»Ч!
1
I
° Ф (Chl
II
CO!
«3 (I
1
«а 3
«3 (II («1
»Ч!
I
I сч I лl!
»D I
СЧ! 4« (» г
» сг)!
>О!
I 1
«1 (сч(f
I
Ch!
1 (I с)> сЧ!
1
Ю
CO
ll
Chl с ) 1
I
1
I »
1
1 !
I ,й1
1
QI 3
»
3 о!
C0!
I I
IA
«f I!
О)!
»D1
° 3
Idl
Ch I с ) и;
I
1
IA()О(I1 л!
IA l
I
1
001
001
I I
I
I сч(00!
I
1.
О)!
»D l
II
00! о! м(I
1!
I
СО!
00(II о(>О(1
I !
«f I
СО1
11 м!
»D l
1
ol
CO
I I
О) (>D1
Ю
О)!
11
«>»г
1«! (I
IA I
ol о
СО
«»г л
>О(-I
1
»Ч! сч I г»!
11
C« I
О)!
1
I
I сг> 1
° 4! г.4 (ll
О)(Ch!
1!
1
» Ч 1 л(М4
II
СЧ( сч! л!
li
1 «!
»«) 3
1 Ф1
»О(-Ц!
II
«» (>D1 г-4
1 ( м!
00!
4!
11
>О( сг> л!
»
» 1 . 4!!
-I
CO
О>! г-»(li
О» м»
11 . l
Ch l
1
° Ф(4
>D l л!
I сч! ч
Ql
»D l
I I
001
4 л!
IA1
I
1 1 ч
ID I
IA l
II м(«3 с01
° >3
I
»
»>»> ! с
З.
1
I
«3 ( ч
ot
>.01
1 1
«3 (>О!
11
° >3 1
>Dl
»A!. I лl с!
О) 1
>О 3 ! 3 с )
«! лl
Ln 3
СО
4 г»!
>D l
11 л!
>D l л!
IA с
\О
1« с
CO л
» г) (4
СО I
4 ч и)1
IAI л
IAl
I.
t сР I
IA l
I!
Ю! ч
C0f
»«3 I
11
» I ч
>О( сЧ I
1
4 сч! с ) 1
»«) l
4 л(»Ч!
1 м
«. л
СЧ
QI
001 сч(11
ol ч сч!
»Ч!
I л(ч
CO I
»«) !
4 м( (ol ч сч(nl
1 l
«!
>.О(сЧ!
1
oI с(oi сг)
I I
Ю! с!
СО сЧ 1
1 л с
»Ч
ol ч
СО! сч!
1 1
СЧ I сч!
I » с
° 3 сЧ
I
I с>»>
» с 0
1
»
1 м с
IA сч о с
»Ч с
»«1
»«) l
I I о! сч с
О) сЧ
o! м(I
М3 г»!
1
ol л!
l l
II лl
>О!
>,01
t
»Ч!
О)!
»О(11 л!
l
СЧ!
О)! л(1l
«f I
СО I л!
1
cO I л( LO I
II
Ql м! О(!
l
oi
>О ( л I
I I
1 г.4 с» 1 и".>(it
I с)!
»D l
>О(11
ol с(г
>О
»Ч! и>! л!
11
»D I
»«) l
I l
СО
СО л
»с»! сч!
>.01
I л!
>D(!!
t
I
IA 3 л!
>D l
II
ot
»«) l
>D l!
I
CO!
Чг! л!
ll
>О(CO 1
Ф1
1
° >» 1
О)(iA t
11 л!
«l (IA(I
«» («f ( л(I!
Г 1
»!
IAi
I сч!
CO 1
«3
I I сс!
>D l
«1 !
I м! с")
IA I
I l с«)
ot
>At
>О!
ot
»At
t1
ct а)1
«4 1 и) с") t
>3 I
I t
oi
Ю 1
«3 1
СЧ
»
«0
lf > о сЧ л о о л
43(!
1 1
1
1 и о
1 I
1 М I
1 А
3 f I
1 с с«»
1 Я t о
I ! ! с
l О
l »
» !
1
I
I
»
1 с»3 ! (»
1 E
1 ! Ж )О и)! а
>с) »A(1
1061962
СО(I 1 СЧ
«3 I \О и)!
CO(СО
1
I
С01
СЧ!»О м! »Ч (1 м
«f l
»Ч!
r If !
«Ф!
»О(л! тй
«0 l Ю
«! л
>О! л!
IAl «3
»A!
i1 СЧ
»О(л
I с") 1
4 м! с>)
11 »Ч
00! с
4 Ю
1« Сг) сч!
I !
1 м!
° 4!
>D I \О
i(o
C0l )О
0\1 и>!
I (1
»«) 1
«f l \О л(л
I I л
00!
00 I
«3 1
I
I
Ю!
Ch3
II с)( л(,," ;
1 ! >
I I с Ы
Л(»«) г-»1 «3 г4 сг)1 с )1 м!
ol
«!
«f l
»D I O) II л(»") 4 >О с ) !
Ю(1! (1 !
ol » с") I (1 С> cf I »«г>
ChI
»Ч!
I
oi
««» I C0
e3 о
11 >О
ff о
I
00!
Ch(«3 СЧ
I I О) и)! «Ф
СО(«f f
I
)О(II
IAl О) ° 3 1 «(г
I
I л(00 f ((«3
Ch I 1«
»D1
1
1
CO I
«(г I «(г г +.1 «(г
I I м («1 с ) 1 г-4!1
101 с(лl л! л
11 л!»ч
4 IA
IA l
1 («!
«3
»Dl Ю
СЧ (I I )О
»«) !» Ч
4 лl
»Ч I
1
I сч I
» «( О! 3
II
001»О
»)
)О!
I
«3 СО л! w и )! л (1
Ol м(IA1
1
I 1
I 1
Ol3,l .
4D l, и) I
II .3Г сг)
1
1 !
1
I
I
1
1061962
Т а б л и ц а 4
Потери на угар и разбрызгивание,Ъ
Состав покрытия
Порог пористости
02 2
Н2
2,55
12
3,02
Т1+5Ъ Al
Т1+10Ъ Al
Т1+17Ъ Al
Т1+50Ъ Al
Т1+80Ъ Al
Т1+85Ъ Аl.12
3,76
65
4,12
4,50
5,10
10,70
12,35
70
12
75
12
75
Голая проволока 50
Испытание проволок с титановым и ферротитановым покрытием на стойкость металла шва против пор проводится с помощью наплавок в газовых смесях СО2 — 02, СО 2 — И2 и С02 — Н (режим найлавок:7 =260 А, П =2728 В) . Оба испытайных покрытия эффективно уменьшают пористость, вызванную кислородом и азотом, в то же время на пористость, вызванную водородом,они влияния не оказывают.
Значительное повышение стойкости металла .швов против всех видов поВ опытах (диаметр проволоки 2 мм, толщина покрытия 30 мкм) критерием стойкости металла шва против пор служит процентное содержание азота, кислорода или водорода в защитном газе, при котором в шве появляются поры, Уровень разбрызгивания измеряется при наплавках в СО на сварочном токе выше критического (более 380400 А, полярность обратная). Данные показывают, что добавка алюминия в титановое покрытие значительно повышает стойкость металла шва против всех видов пористости, в том числе и от водорода, а при содержании алюминия в покрытии менее 10Ъ, его влияние мало заметно. При содержании более 80Ъ ухудшается про-цесс переноса электродного металла, увеличивается размер капли, струйный процесс переноса переходит в капельный, появляется разбрызгивание.
Титановое, ферротитановое и титан-алюминиевое покрытие обеспечивают надежную защиту проволоки от коррозии, После выдержки образцов всех проволок в течение трех месяцев под навесом и на открытом ристости получают при нанесении на проволоку покрытия из титано-алюминиевого сплава. При увеличении тол» щины покрытия в исследованных диапазонах (1-100 мкм) пропорциональ5 но растет стойкость металла шва против пор.
В табл. 4 показано влияние химического состава титано-алюминие10 вого покрытия на стойкость металла шва против пор и разбрызгивание электродного металла. воздухе никаких следов коррозии не обнаруживается.
Преимуществом предлагаемой про49 волоки перед известной является то, что она надежно защищена от коррозии, обеспечивает струйный процесс переноса электродного металла при сварке в СО и значитель2
45 ное повышение стойкости металла шва против пор.
По сравнению с проволокой, имеющей покрытие из молибдена, предлагаемая проволока. уменьшает разбрызгивание в среднем 2-2,5 раза.
Экономический эффект от применения предлагаемой проволоки по сравнению с базовым объектом 1: проявляется в снижении разбрызгивания электродного металла, повышении производительности процесса сварки (за счет меньших потерь), уменьшении трудозатрат на зачистку изделий от брызг, уменьшении брака по порам, возможности замены ручной дуговой сварки на монтаже, открытых площадках, в полевых условиях и др.,уменьшении потерь проволоки от ржавления, снижении затрат на упаковку проволоки при транспортироке и хра65 нении, применении менее легирован1061962
Составитель Т.Арест
Редактор И.Шулла Техред И.Метелева Корректор Г.Гирняк
Заказ 10119/13 Тираж 1106 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 р
Филиал ППП > Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ной проволоки в качестве основы (следовательно, более дешевой), уст.ранение операции промежуточного отжига при волочении .проволоки и последующих процессов послеотжигового травления, промывки и сушки (в про 5 цессе электроннолучевого напыления проволока отжигается), повышении экологической чистоты производства проволок с.покрытием (в настоящее время нанесение металлических покрытий на сварочную проволоку осущест вляют в основном электролитическим способом, что связано с выбросом в окружающую среду большого количества вредных веществ),
