Порошковая проволока для сварки углеродистых и низколегированных сталей
Сущность изобретения: порошковая проволока состоит из углеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты. Шихта содержит, мас.%: порошок кремнемарганцовистой стали, фторид щелочно-земельного металла, компонент с диоксидом титана или циркония и газообразующий органический компонент. Порошковая проволока обеспечивает высокую скорость сварки. 2 табл.
Порошковая проволока относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использована для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Наиболее близкой по составу и назначению является порошковая проволока (заявка N 4740582, кл. B23K 35/368 от 07.08.89 ) при следующем соотношении компонентов, мас. Плавиковошпатовый концентрат 10 40 Компонент с диоксидом циркония или титана 8 20 Ферросилиций 0,5 2,5 Гематит 0,5 8 Ферротитан 3 12 Порошок электролитического марганца 0,8 4,5 Сплав галогенидов переходного и щелочных металлов 2 10 Железный порошок Остальное Проволока обеспечивает расширение диапазона рабочих напряжений, высокую вязкость металла шва при низких температурах, высокую стойкость шихты к увлажнению. Однако проволока содержит в шихте галогениды, которые снижают стабильность горения дуги, что препятствует увеличению линейной скорости сварки, особенно при сварке тонколистового металла. Цель предлагаемого изобретения увеличение линейной скорости сварки. С этой целью в состав шихты наполнителя порошковой проволоки для сварки углеродистых и низколегированных сталей, содержащих фторид щелочно-земельного металла, карбонаты, компонент с диоксидом титана или циркония, железо, кремний, марганец, дополнительно введен органический газообразующий компонент, а железо, кремний и марганец взяты в виде однородного порошка кремнемарганцовистой стали при следующем соотношении компонентов, мас. Порошок кремнемарганцовистой стали 65 88 Компонент органический газообразующий 1 3
Фторид щелочно-земельного металла 3 10
Компонент с диоксидом титана или циркония 5 17
Карбонаты 3 5. В качестве органического газообразующего использовано одно из группы компонентов: целлюлоза, крахмал, древесная мука. В качестве органического газообразующего взято одно из группы компонентов: мрамор, магнезит, сода. В качестве фторида щелочно-земельного металла взят один из группы компонентов: фторид кальция, фторид бария, фторид стронция. В качестве компонента с диоксидом титана или циркония взят один из группы компонентов: ильменит, рутиловый концентрат, цирконовый концентрат. В качестве порошка кремнемаргенцовистой стали берется один из порошков стали марки 09Г2С, 09Г2, 10Г2С1 по ГОСТ 19282-73. Использование в шихте порошковой проволоки установленного оптимального общего количества газообразующих органических и карбонатов неорганических - компонентов позволяет интенсифицировать в процессе сварки защитные свойства шихты, что в свою очередь расширяет диапазон рабочих напряжений порошковой проволоки. Введение в шихту железа, кремния и марганца в виде однородного порошка кремнемарганцовистой стали повышает стабильность горения дуги и увеличивает линейную скорость сварки. Кроме того, уменьшает потери легирующих, снижает токсичность выделяющихся аэрозолей в процессе сварки. Такой эффект обеспечивается при совместном введением в шихту газообразующих: крахмала, целлюлозы, древесной муки, лигнина. Исследованиями установлено, что с нагревом проволоки происходит диссоциация и выделение газов прямо пропорционально росту температуры При введении неорганических газообразующих интенсивное выделение защитного газа происходит при более высоких температурах (500 800oC) Таким образом, совместное введение в шихту проволоки органических и неорганических газообразующих повышает эффективность защиты расплавленного металла сварочной ванны и расширяет диапазон режимов сварки. Увеличение металлической части шихты и повышение стабильности горения дуги, возможность сварки на более высоких напряжениях позволяют увеличить мощность дуги и более интенсивно расплавлять основной металл, увеличивая линейную скорость сварки. Таким образом, заявляемая совокупность признаков по сравнению с прототипом обеспечивает достижение положительного эффекта, заключающегося в расширении диапазона напряжений дуги и увеличения скорости сварки. Заявляемая порошковая проволока обладает новыми свойствами, не совпадающими со свойствами известной, что дает основание сделать вывод о соответствии технического решения критериям "Новизна" и "Существенные отличия". Для получения порошковой проволоки были изготовлены смеси ингредиентов (табл. 1). Каждый вариант смеси использован для изготовления порошковой проволоки диаметром 2,2 мм трубчатой конструкции с коэффициентом заполнения 29% 
1,50. Для изготовления проволоки использовали стальную ленту марки 08кп размером 0,5х12 мм по ГОСТ 503-81. Испытание механических свойств металла шва проволок выполнено на пластинах из стали ВСп.3сп размером 350х20х200 мм. При сварке образцов использован источник питания дуги ВС-600, сварочный трактор АДФ-1001. Сварка выполнялась на сварочном токе 210 220 А. Скорость сварки определяли при сварке тавровых соединений толщиной 10 мм (катет шва 4 мм). За верхний предел скорости сварки принималось значение, превышение которого приводило к дефектам шва. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Испытания порошковых проволок показали, что содержание в шихте проволоки органического газообразующего свыше 3 мас. повышает разбрызгивание, а ниже 1 мас. слабо влияет на защитные свойства шихты. Содержание неорганического газообразующего свыше 5 мас. нарушает стабильность горения дуги, а содержание менее 3 мас. мало проявляет защитные свойства. При содержании фторида щелочно-земельного металла более 10 мас. также нарушается стабильность горения дуги, а содержание менее 3 мас. не в полной степени удаляет водород из расплавленного металла. Содержание порошка кремнемарганецовистой стали более 80 мас. нарушает формирование шва, а менее 65 мас. не обеспечивает необходимого уровня легирования шва для получения требуемых свойств. Таким образом, порошковая проволока с указанным составом шихты обеспечивает высокую прочность наплавленного металла и высокую линейную скорость сварки. Предлагаемая порошковая проволока позволяет снизить токсичность аэрозолей в связи с меньшим испарением марганца и позволяет экономить легирующие компоненты. Использование проволоки для сварки углеродистых и низколегированных сталей с пределом текучести 490 МПа позволяет увеличить производительность труда сварщиков на 40-60%
Формула изобретения
Компонент органический газообразующий 1 3
Фторид щелочно-земельного металла 3 10
Карбонаты 3 5
Компонент с диоксидом циркония или титана 5 17
причем коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 27,5 - 30,5.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
