Состав электродного покрытия для холодной сварки чугуна

 

Изобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий, применяемых для холодной сварки чугуна. Цель изобретения - снижение твердости наплавленного металла и зоны сплавления и улучшение сварочно-технологических свойств электродов. В состав покрытия, содержащего, мас.%: плавиковый шпат 18 - 25, ферромарганец 6-12

никель 42 - 50

слюду 2 - 4

соду 0,5 - 1,5

мрамор - остальное введены шунгитосодержащая порода 0,5 - 3 и калий хромовокислый 0,5 - 3. Это позволяет повысить стабильность горения дуги, увеличить вязкость шлака, улучшить его отделимость. Кроме того, при диссоциации окислов, входящих в состав шунгитосодержащей породы, выделяется дополнительный кислород, идущий на интенсификацию процесса окисления углерода чугуна в сварочной ванне, что снижает твердость направленного металла. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (l1) (бр В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2,34-4,7

4,1-5,3.1

0,3-1,24

2,5-3,7

0,12-0,45

СаО

ИВО

К,О

Na O

Н О минерал шунгит

1, 5-4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Я И ГКНТ СССР

К ASTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4413573/40-27 (22) 04.03.88 (46) 30.12.89, Бюл. В 48 (72) Н.А.Калин, Н.П.Антоненко, В.A ° Витер и В.П.Удовенко (53) 621.791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1316775, кл. В 23 К 35/365, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 1050837, кл. В 23 К 35/365, 1982. (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ

ДЛЯ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий, применяемых для холодной сварки чугуна. Цель изобретения снижение твердости наплавленного

Изобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий, применяемых для холодной сварки чугуна.

Целью изобретения является снижение твердости наплавленного металла и зоны сплавления и улучшение сварочно-технологических свойств электродов.

Шунгитосодержащая порода представляет собой минеральное вещество, состоящее иэ следующих компонентов, мас.7:

Sinã 46-50,83

Al O 13, 61-15, 26

Ее О 15,3-19,36

Т-"Ог 1,82-2,28 металла и зоны сплавления и улучшение сварочно-технологических свойств электродов. В состав покрытия, содержащего,мас.Х: плавиковый шпат

18-25; ферромарганец 6-12; никель 4250; слюду 2-4; соду 0,5-1,5; мрамор остальное, введены шунгитосодержащая порода 0,5-3 и калий хромовокислый 0,5-3. Это позволяет повысить стабильность горения дуги, увеличить вязкость шлака, улучшить его отделимость. Кроме того, при диссоциации окислов, входящих в состав шунгитосодержащей породы, выделяется дополнительный кислород, идущий на интенсификацию процесса окисления углерода чугуна в сварочной ванне, что снижает твердость наплавленного металла. 3 табл.

Известно использование шунгитосодержащей породы и шунгита в строительстве для отделки зданий, как наполнитель бетона, отсыпки дорог и др.

Шунгитосодержащая порода добывается в карьерах и перерабатывается на шунгитовом заводе.

Использование гл нгитосодержащей породы в составе электродно1 о покры1532254

40 тия для холодной сварки чугуна позволяет повысить стабильность горения дуги, увеличить вязкость шлака и улучшить отделимость шлака.

Действие шунгитосодержащей породы при холодной сварке чугуна сводится к следующему.

В процессе диссоциации породы в зоне сварочной дуги выделяются ще- 1ð лочно-земельные металлы К и Na, обладающие низким потенциалом иониэации и обеспечивающие повышение стабильности горения дуги.

Комплексное соединение SiO А1 О TiO повышает вязкость шлака, что обеспечивает хорошее формирование шва.

Наличие окислов FezO» СаО, Mg0 и шунгита обеспечивает при остывании шлака его расширение, что приводит к растрескиванию и легкому удалению шпака с поверхности шва.

Кроме того, при диссоциации окислов, входящих в состав шунгитосодержащей породы выделяется дополнительный кислород, идущий на интенсификацию процесса окисления углерода чугуна в сварочной ванне, что снижает твердость наплавленного металла.

Введение шунгитосодержащей породы в количестве менее 0,57. повышает твердость наплавленного металла, ухудшает сварочно-технологические свойства электродов (снижается стабильность горения дуги, ухудшается отделимость плака). При содержании шунгитосодержащей породы в количестве более ЗХ повышается тугоплавкость шлака, увеличивается склонность сварных швов к образованию пор.

Плавиковый шпат вводится в количестве 18-25Х с целью обеспечения связывания водорода в нерастворимые соединения HF что обеспечивает получение плотного наплавленного металла без пор. При содержании плавикового шпата менее 18Х не обеспечивается надежная защита наплавленного металла и появляется склонность к образованию пор °

При содержании плавиковоГо шпата более 25Х значительно ухудшается стабильность горения сварочной дуги, особенно на переменном токе за счет дестабилизирующего действия фтора. 55

Ферромарганец вводится в состав покрытия как низкотемпературный раскислитель, действующий на стадии кристаллизации жидкой ванны. TeM самым он не препятствует проявлению раскислительных свойств углерода чугуна, что и приводит к выгоранию углерода при высоких температурах сварочной дуги и жидкой ванны эа счет кислорода, образующегося при диссоциации кислородосодержащих компонентов покрытия (мрамора, шунгитосодержащей породы, соды, калия хромово-кислого).

Содержание ферромарганца в покрытии менее 6Х не обеспечивает достаточного раскисления металла шва при

его кристаллизации и приводит к образованию пор и трещин. При введении ферромарганца в количестве более 127 ухудшаются гигиенические характеристики электродов эа счет повышенного содержания окислов марганца в сварочном аэрозопе.

Никель вводится в состав электродкого покрытия в количестве 42-507..

Основной особенностью никеля является то, что он препятствует образованию структурно-свободных карбидов.

Никель расширяет область -фаэ, увеличивает устойчивость аустенита тем сильнее, чем в большем количестве он находится в шве. При содержании более 147. никеля основная масса имеет чистоаустенитную структуру, обладающую низкой твердостью наплавленного металла 180-197 НВ и зоны сплавления

280-320 НВ. При содержании никеля в составе электродного покрытия менее

42Х не обеспечивается получение в шве аустенитной структуры, увеличивается твердость наплавленного металла и эоны сплавления, повышается склонность к образованию трещин. Введение никеля в количестве более 50Х экономически не целесообразно, так как повышается стоимость электродов без заметного улучшения сварочно-технологических свойств.

Слюда вводится в состав покрытия в количестве 2-47 как пластификатор при прессовом изготовлении электродов, а также как шлакообраэующий компонент. При содержании слюды менее

27 ухудшается технологичность нанесения покрытия, образуются задиры и трещины на покрытии электродов, При введении более 47 ухудшаются сварочно-технологические свойства электродов за счет увеличения количества

25

18-25 шлат

Ферромарганец

Никель

Слюда

Сода

Калий хромово-кислый

Шунгитосодержащая порода

Мрамор

6-12

42-50

2-4

0,5-1,5

0 5-3,0

0 5-3,0

Остальное

5 15322 шлака, что затрудняет многослойную заварку глубоких дефектов.

Калий хромово-кислый вводится в количестве 0,5-3Х с целью повышения стабильности горения дуги за счет

5 выделения в зону дуги щелочно-земельного элемента калия, обладающего низким потенциалом ионизации.

Выделяющийся при диссоциации калия

1О хромово-кислого кислород используется на окисление углерода, переходящего в сварочную ванну иэ чугуна.

Уменьшение содержания углерода соответственно снижает твердость наплавленного металла и зоны сплавления.

При введении калия хромово-кислого менее 0,57. ухудшается стабильность горения дуги, недостаточно окисляется углерод сварочной ванны 20 и как следствие повышается твердость наплавленного металла и зоны сплавления. При введении калия хромовокислого более ЗХ ухудшается технологичность изготовления электродов за счет быстрого затвердевания обмазочной массы, Технология изготовления электродов с данным составом покрытия не отличается от известной. В качестве 30 электродных стержней используется сварочная проволока марки Св08А или

Св08. Было изготовлено 5 вариантов электродов, составы покрытий которых представлены в табл ° 1.

Результаты технологической про35 верки электродов приведены в табл. 2.

Для определения твердости наплавленного металла и линии сплавления производили многослойную заварку раз40 делки дефекта глубиной 10 мм с углом раскрытия 90 на пластине толщиной

20 мм из серого чугуна марки СЧ21.

Сварку производили электродами ф

4 мм на постоянном токе обратной полярности, Сила тока составляла 18045

200 А.

Из заваренных мест вырезали темплеты для изготовления шлифов, Результаты замера твердости основного и наплавленного металла, а

50 также линии сплавления приведены в табл. 3.

Анализ результатов испытаний сварочно-технологических свойств, определения твердости наплавленного металла и зоны сплавления показали, что составы покрытий вариантов 2

В

3, 4 обеспечивают высокие сварочнотехнологические свойства электродов и низкую твердость наплавленного металла и эоны сплавления, что позволяет производить механическую обработку заваренных дефектов.

Составы электродного покрытия Р 1 и 5, содержащие соответс-венно заниженное и повышенное количество компонентов покрытия,не обеспечивают достижение укаэанной цели.

Высокие сварочно-технологические свойства и низкая твердость наплавленного металла и зоны сплавления при сварке электродами с покрытиями указанного состава позволяют производить многослойную холодную электродуговую сварку чугунных деталей и заварку дефектов чугунного литья без образования дефектов сварных швов. При этом обеспечивается возможность механической обработки заваренных мест обычным металлорежущим инструментом.

Формула изобретения

Состав электродного покрытия для холодной сварки чугуна, содержащий мрамор, плавиковый шлат, соду, слюду, марганец и никель, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения твердости наплавленного металла и зоны плавления, а также улучшения сварочно-технологических свойств электродов, состав дополнительно сод ржит калий хромово-кислый, шунгитосодержащую породу, причем марганец введен в виде ферромарганца, а никель — в виде металлического порошка, при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Плавиковый

1532254

Таблица1

Варианты электродов

Компо" ненты покрытий

j:

IV

Плавиковый шпат 26

Ферромарганец 13

Никель 41

Слюда 5

Сода 1,5

Калий хромовокислый 0,4

Шунгитосодерхащая порода 0,4

Ирамор 12,7

18 17

25

6 5

50 51

1,5 0,5

1

42

0 5

0,5

1 3 4

2,0 16,5 17,5

0,5

15,5

Таблица 2

Сварочно-технологические свойства электродов

Вариант Сварочно-технологические свойства электэлект- родов рода

Стабильность горения дуги низкая. Отделимость шлака удовлетворительная. При многослойной наплавке имеют место зашлаковки.

Наблюдаются отдельные трещины в кратерах

Стабильность горения дуги высокая. Отлелимость шлака хорошая. При многослойной на1 плавке дефектов нет. Формирование шва мелкочешуйчатое с плавным переходом к основному металлу

Стабильность горения дуги высокая. Отделимость шлака хорошая. При многослойной наплавке дефектов в виде пор, трещин и зашлаковрк нет. Формирование шва мелкочешуйчатое с плавным переходом к основному металлу

III

То же, что и в варианте электрода III

Стабильность дуги высокая. Отделимость шлака хорошая. При многослойной наплавке имеют место поры и трещины из-эа низкого содержания раскислителя и плавикового шпата. ухудшилось нанесение покрытия методом опрессовки, V

1532254

Т а б л и ц а 3

Твердость, НВ

210 350 200

210 320 197

210 300 190

210 280 180

210 280 180

Составитель Т Арест

Редактор Ю.Середа Техред М.Ходанич Корректор М.Полю

Заказ 7998/20 Тирах 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ухгород, ул. Гагарина, 1О1

Вариант электрода

II

III

IV

Основ- Линия ной сплавметалл ления

Наплав» ленный металл