Электродная проволока

 

Использование: механизированная сварка в углекислом газе металлоконструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Сущность изобретения: проволока состоит из низкоуглеродистой основы и флюсового сердечника в количестве 5-15% от массы проволоки. Сердечник содержит . мас.%: оксиды железа 36,0-65,0; компоненты, содержащие элементы-раскисяители 20,0-55,0; соединения щелочных или щелочноземельных металлов 5,0-15,0. Суммарное содержание элементов-раскислителей в компонентах их содержащих составляет 40-85%. Отношение количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей составляет 1,2- 4,0. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 К 35/368

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4849661/27 (22) 10.07,90 (46) 23.08;93; Бюл, М 31 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) В. М. Тагановский и А. H. Алимов (73) 8. М. -Тагановский и А. Н. Алимов (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1785157, кп. 8 23 К 35/368. 1989. (54) ЗЛ ЕКТРОДНАЯ ПРОВОЛОКА (57) Использование: механизированная сварка в углекислом газе металлоконструкций из ниэкоуглвродистых и низколегироИзобретение относится к сварке, а именно к электродной проволоке, предназначенной для механизированной и роботизированной сварки в углекислом газе швов, расположенных в нижнем и горизонтальном положениях. металлоконструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Цель изобретения — исключение образования шлаковой корки на поверхности сварных швов, обеспечение стабильного горения дуги, с мелкокапельным переносом и минимальным разбрызгиванием. а также . увеличение коэффициента перехода электродного металла в шов.

Для достижения указанной цели в электродной проволоке, состоящей из низкоуглеродистой стальной основы и флюсового сердечника, составляющего 5-15% от массы проволоки и включающего шлакообраэующие компоненты, компоненты содержащие, элементы-раскислители и соединений щелочных и щелочно-земельных металлов, в качестве шлакообразующих

„„5U 1836205 АЗ ванных сталей. Сущность изобретения: проволока состоит из низкоуглеродистой основы и флюсового сердечника в количестве

5-15% от массы проволоки. Сердечник содержит, мас.%: оксиды железа 36,0-65,0; компоненты, содержащие элементы-раскислители 20,0-55,0; соединения щелочных или щелочноземельных металлов 5,0-15,0.

Суммарное содержание элементов-раскислителей s компонентах их содержащих составляет 40-85%. Отношение количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей составляет 1,24,0. 2 табл, компонентов взяты компоненты, содержащие оксиды железа, при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Компоненты, содержащие оксиды железа 36,0 — 65,0

Компоненты, содержащие элементы-раскислители 20,0-55,0 QO

Соединения щелочных GO или щелочно-земельных о металлов 5,0 — 15 0 причем суммарное содержание элементовраскислителей в компонентах их содержащих составляет 40-85%. а отношение количества оксидов железа к суммарному ( содержанию элементов-раскислителей на- Ф

1р ходится в пределах 1,2-4,0. 6д

Применение компонентов, содержащих оксиды железа в качестве шлакообразующих компонентов позволяет получить на поверхности капель, образующихся в процессе сварки на торце электрода, шлак с высокой поверхностной активностью и низким поверхностным натяжением.(При содержании компонентов, содержащих

1836205 оксиды железа, в количестве 36-65 ф„от массы флюсового сердечника, расплавленный шлак на поверхности капель имеет минимальное поверхностное натяжение и . способствует образованию и равномерному отрыву капель минимальных размеров(диаметр капель не превышает 1,5 диаметра электрода при сварке на оптимальных режимах), Введение компонентов. содержащих оксиды железа в количестве менее

36,07, является:недостаточным для обеспечения мелкокапелького переноса металла, При введении компонентов. содержащих оксиды железа более 65,О, также резко ухудшается перенос электродного металла.

Капли неодинакавых размеров хаотичноперемещаются вокруг электрода и, отрываясь от него, часто вместо сварочной ванны попадают на сопло горелки и свариваемое изделие. Возоаставт при этом угар элементов из проволоки и ухудшаюгся ее гигиенические характеристики, Присутствие во флю совом сердечнике соединений щелочных или щелочно-земелиц х металлов в количестве 5,9-15,Оф обеспечивает необходимую степень ионизации::дугового промежутка, что обеспечивает мягкое, стабильное горение дуги и заставляет капли электродного металла соосио со сварочной дугой лететь в сварочную ванну. Введение стабилизирующих добавок менее 5Я / не оказывает благоприятного влияния на стабилизацию процесса сварки и возбуждение сварочной дуги, а количество превышающее 15,9 / отрицательно сказывается на равномерности отрыва капель от торца электрода. Компоненты, вводимые в виде ферросплаваа, металлических порошков в количестве

20,0-55,0. / и содержащие элементы-раскислители (например, кальций, алюминий, титан, кремний, марганец и другие), обладающие более высоким сродством к кислороду чем железо, восстанавливают железо из его оксидов и предохраняют от дальнейшего окисления до полной кристаллизации сварочной ванны, способствуя образованию сварных швов беэ шлаковой. корки. В процессе плавления электродной проволоки элементы-раскислители частично реагируют. на поверхности капель с расплавленным шлаком, а частично riepcxoдят в металл. капель жидкого металла. образующихся на торце электрода, и предохраняют их от окисления атмосферой дуги

Йо мере снижения температуры жидкого металла капель и перехода капель s сварочную ванну раскисляющая способность элементов-раскислителей возрастает, и расплавленный металл предохраняется от окисления атмосферой дуги до полной кристаллизациии.

Таким образом, элементы-раскислители еще на стадии образования капель частично вступая во взаимодействие с шлакообразующими компонентами восстанавливают железо. Процесс восстановления продолжается до полной кристаллизации сварочной ванны, а благо1О даря тому, что шлакообразующими компонентами являются компоненты, содержащие оксиды железа,на поверхности сварочной ванны не образуется шлаковой корки, а элементы-раскислители присоединив кислород

"5 и, образовав оксиды, всплывают на поверхность сварочной ванны, образуя небольшие островки шлака, которые при остывании отделяются самопроизвольно. Причем полное восстановление железа и минимальная по20 верхность, занимаемая шлаковыми островками, возможны только, когда суммарное . содержание элементов-раскислителей в ферросплавах и металлических порошках составляет 40-85® и соблюдается отношение количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов раскислителей s и ределах 1,2-4,0.

При содержании элементов-раскислителей в ферросплавак и металлических по- .

3О рошках меньшем 40 возрастает количество железа, которое находится в этих компонентах, что снижает скорость охлаждения и затвердевания металла шва способствуя pro окислению атмосферой ду35 ги. При отношении количества оксидов железа к суммарному количеству элементов-раскислителей превышающем

4Я,железо из оксидов железа восстанавливается не полностью и из оставшихся окси4О дов железа и оксидов элементов-раскислителей образуется шлаковая корка. При соотношении количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей менее 1,2 и со45 держании элементов-раскислителей в фер-. росплввак и металлических порошках превышающем 85, содержание элементов-раскислителей во флюсовом сердечнике увеличивается, Они, полностью восстанав50 ливая железо из оксидов железа и присоединив кислород из атмосферы дуги. образуют большое количество оксидов элементов-раскислителей, которые всплывая на поверхность сварочной ванны, затвердевают в виде трудноотделимых островков шлака, занимающих значительную поверхность сварных швов, В табл, 1 приведены примеры проверенных на практике электродных проволок с флюсовым сердечником, шлакообразую1836205 щими компонентами которого являются компоненты, содержащие оксиды железа. В опытных проволоках 1-10 ингредиенты флюсового сердечника соответствуют заявляемым пределам и отношению количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей в компонентах их содержащих, а в опытных проволоках 11-15 ингредиенты флюсового сердечника выходят эа.рамки заявляемых пределов и отно- 10 шения между оксидами железа и элементами-раскислителями.

В электродных проволоках 1-15 в качестае компонентов, содержащих оксиды железа применяли гематит и магнетит, В электродных проволоках в качестве компонентов, содержащих элементы-раскислители,испольэовали: опытные проволоки 1, 2, 11 — ферромарганец, ферросилиций, порошок алюмомагниевый, Опытные проволоки

3, 4, 12 - силикомарганец, силикокальций. марганец металлический, порошок железный. Опытные проволоки 5, 6, 13 — силикоцирконий, ферротитан. марганец металлический, кремний металлический, Опытные проволоки 7, 8, 14 — силикокальций, порошок титановый, ферромарганец, порошок алюмомагниевый, ферросилиций, Опытные проволоки 9, 10, 15 — ферротитан, силикомарганец, силикоцирконий, порошок алюминиевый, порошок железный.

Флюсовый сердечник от массы электродной проволоки составлял: ..

В опытных проволоках t, 2, 3, 4, 12, 13

5%;

8 опытных проволоках 5, 6, 7, 11, 14

10%;

В опытных проволоках 8, 9; 10. 15 15%

Сварку производили проволоками диаметром 1,6 мм на постоянном токе обратной полярности, в среде углекислого газа, в сравнении с электродными проволоками

Св-08Г2С, ПП-АН8, АН-АН2. Сварочный ток

340 А, напряжение на дуге 32 В, Проверку сварочно-технологических свойств проводили следующим образом, Испытываемую проволоку взвешивали, затем на предварительно взвешенной пластине иэ стали Ст.3 в течение 30 с, в нижнем положении, накладывали валик шва. После чего испытываемую проволоку и пластину опять взвешивали, Затем шлак. образовавшийся на поверхности шва, аккуратно снимали и взвешивали. После этого пластину тщательно очищали от брызг и нагара и взвешивали.

На основании полученных данных определяли потери электродного металла на угар и брызги, образование шлака и коэффициент перехода электродного металла в

55 с. шов. Опыт производили каждой проволокой на трех пластинах, Результаты сведены в табл. 2.

На основании результатов проведенных опытов можно сделать вывод, что при использовании в качестве шлакообразующих компонентов компоненты, содержащие оксиды железа, при суммарном содержании элементов-раскислителей в компонентах их содержащих в заявляемых пределах и соблюдении соотношения между количеством оксидов железа и суммарным содержанием элементов-раскислителей электродная проволока приобретает новый комплекс свойств. Опытными проволоками 1-10 можно производить сварку низкоуглеродистых и низколегированных сталей в нижнем и горизонтальном положении беэ образования шлаковой корки при стабильном горении дуги с мелкокапельным переносом и минимальным разбрызгиванием электродного металла, а в сравнении с электродными проволоками Св-08Г2С, ПП-АН8, АП-АН2 и другими проволоками с флюсовым сердечником рутилового типа позволяют наиболее эффективно испольэовать электродный металл.

Формула изобретения

Электродная проволока для механизированной сварки в углекислом газе металлоконструкций иэ ниэкоуглеродистых и низколегированных сталей, состоящая из низкоуглеродистой стальной основы и флюсового сердечника, включающего шлакообразующие компоненты, компоненты, содержащие элементы-раскислители, соединения щелочных и щелочноэемельных металлов. о тл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью исключения образования шлаковой корки на поверхности сварных швов, обеспечения стабильного горения дуги с мелкокапельным переносом и минимальным разбрызгиванием, а также увеличения коэффициента перехода электродного металла в шов, масса сердечника составляет 5-15% от массы проволоки и содержит в качестве шлакообразующего компонент, содержащий оксиды железа при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: компонент, содержащий оксиды железа — 36,0-65,0; компоненты, содержащие элементы-раскислители — 20,0-55,0; соединения щелочных или щелочноземельных металлов—

5,0-15,0; причем суммарное содержание элементов-раскислителей B компонентах, их содержащих, составляет 40-85%, а отношение количества оксидов железа к суммарному содержанию элементов-раскислителей составляет 1,2-4,0.

1836205

Таблица 1

Содержание ингредиентов. мас.

Суммарное содержание элементов-раскислите-. лей в компонентах их соНомер опытной

Отношение количества проволоки оксидов железа к суммарному содержанию элее жа их соедиен- от массы ния щелоч- флюсового ных и/или сердечника от коли" чества комкомпонен- компоненты,содержащие. (оксиды же-. леза ты, содержащие элементыпонентов щелочно-земельных их содержащих ментов-раскислителей раскислители металлов

Таблица 2

3

7

11

12

13

14

36

38

44

48

52

64

54

58

34

31

67

66,5

49

43

46

27

28

61

50,5

28,5

19.,0

13

8

11

14

4,0

15,5

4,0

4,5

14,5

24,5

22

24,94

24

17

20,25

23,1

16,1

23,79

43,43

26,26

14,88

16,21

40

83,33

60,0

85,0

66

57,5

42,857

39,0

86,0

39,5

52,2

85,32

1,469

1,727

1,764

1,2

2,166

ЗЯ23

3,16

2,337

3,6

4,0

1,47

0.78

1,18

4,5

4,1

1836205

Продолжение табл. 2

Коэффициент перехода электроднoro металла в шов

Потери электродного металла, Покрываемость поНомер испытанных Характеристика процесса сварки на цилак верхности на угар и сварного раэбрызшва шла- гивание ком, g) проволок

Капли неодинаковых размеров хаотично вращаются, нестабильное горение дуги, неравномер. ный отрыв капель от торца электрода

Крупнокапельный перенос. кетабильное горение дуги с частыг ми короткими замыканиями

Стабильное горение дуги, мелкокапельный перенос

Мягкое стабильное горение дуги, мелкокапельный перенос

11

12

13

14

Св-08Г2С

8-10

9-11 ПП-АН8

6-8

15-18

11-12

100

100

Ай-AH2

Составитель В. Тагановский

Редактор Г, Мельникова Техред М, Моргентал Корректор д. Филь

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.гагарина, 101

Заказ 2997 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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