Состав электродного покрытия

 

Изобретение относится к области сварки углеродистых сталей, в частности к покрытиям электродов, применяемых при сварке. Состав электродного покрытия для сварки углеродистых сталей содержит следующие компоненты, мас.%: ильменит 34-36, мрамор 10-12, слюда 6-7, каолин 4-5, полевой шпат 14-16, силикомарганец 12-13, железный порошок 12-15, целлюлозу 1,5-2,0. 3 табл.

Предлагаемое изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано как покрытие электродов для сварки конструкций из углеродистой стали.

В настоящее время наиболее распространенными электродами для электродуговой сварки конструкций из углеродистых сталей являются электроды с рутиловым покрытием.

Так, из общего объема выпускаемых в России электродов около 70% изготавливается с рутиловым покрытием. Такие электроды, обладая хорошей технологичностью изготовления, обеспечивают возможность сварки постоянным и переменным током, высокую стойкость против порообразования при сварке на ветру и удлинениях дуги, наложении швов по ржавым и увлажненным поверхностям. Они обеспечивают хорошее формирование швов в различных пространственных положениях и показатели механических свойств на уровне требований ГОСТ 9467-75 по типу Э46.

Недостатком указанных электродов является наличие в них больших содержаний дорогостоящих и дефицитных компонентов рутила и ферромарганца, что сдерживает объемы и ритмичность поставки потребителям этих электродов, обусловливает недостаточную экономическую нецелесообразность их производства электродными предприятиями.

Основным элементом решения указанной проблемы является использование при производстве более дешевых компонентов покрытия, в частности, для электродов типа Э42-Э46-ильменитовых концентратов, в т.ч. низкосортных взамен рутила при сохранении высокого качества электродов.

Наиболее близким покрытием к предложенному является электродное покрытие для сварки углеродистых сталей, содержащее следующие компоненты, мас.%: карбонат щелочно-земельного металла - 5-15 ферромарганец - 12-18 тальк - 27-50 целлюлоза - 1-3 альменитовый концентрат - остальное (см. авторское свидетельство СССР N 889354, B 23 K 35/365, 1981).

К недостаткам электродов с известным покрытием можно отнести низкие механические свойства, неустойчивое горение дуги при сварке на низких по току режимах, требуемых для выполнения швов в положениях, отличных от нижнего, плохую возбудимость дуги, особенно на переменном токе ввиду образования глубокой втулки тугоплавкого покрытия.

Задачей изобретения является устранение всех этих недостатков.

Электродное покрытие согласно изобретению содержит следующие компоненты в мас.%: ильменит - 34-36 мрамор - 10-12 слюда - 6-7
каолин - 4-5
полевой шпат - 14-16
силикомарганец - 10-12
железный порошок - 12-15
целлюлоза - 1,5-2,0
Для изготовления электродов с заявляемым покрытием использовались ильменитовый концентрат - ТУ48-4-267-73
мрамор - ГОСТ 4416273
слюда мусковит - ГОСТ 4327-82
каолин - ГОСТ 9608-04
шпат полевой - ГОСТ 4422-73
порошок железный - ГОСТ 9849-86
целлюлоза - ТУ13-7308001-393-83
Для проведения контрольных испытаний были изготовлены электроды с составами покрытия, представленными в табл. 1
Количество жидкого стекла для всех вариантов было одинаково - 25...27%. Модуль стекла 2,6...2,8, плотность - 1,43...1,45, вязкость 600...900 сП.

Покрытие диаметром 6,0 мм наносилось на металлические стержни из проволоки Св08 способом опрессовки.

Испытания электродов проводили на постоянном и переменном токе. Данные экспертной оценки сварочно-технологических свойств и результаты испытаний сварных швов представлены соответственно в табл. 2 и 3.

Данные технологических испытаний показали, что предложенные электроды обеспечивают в отличие от прототипа хорошее формирование потолочных швов, несмотря на наличие в покрытии железного порошка.

Кроме этого, при сварке предложенными электродами имеет место меньший их расход на единицу наплавленного металла.

Результаты механических испытаний показывают, что металл шва, наплавленный предложенными электродами, обладает более высокой, чем для прототипа, прочностью и более высокими и стабильными показателями относительного удлинения. При этом, несмотря на наличие в предложенном покрытии, в отличии от прототипа, не ферромарганца, а более дешевого и менее дефицитного силикомарганца при меньшем его содержании, количество марганца в наплавленном металле лежало на уровне, характерном для прототипа.

Достигнутые показатели технологических свойств электродов и качества наплавленного металла имеют место только при заявляемых пределах содержаний отдельных компонентов покрытия.

Так уменьшение содержания силикомарганца и повышение количества железного порошка приводило к ухудшению формирования потолочных швов, снижению прочности шва и содержание в нем марганца - к повышению вероятности возникновения пористости, а увеличение содержания силикомарганца и снижение количества железного порошка - к падению показателей относительного удлинения наплавленного металла.

Снижение содержаний слюды и каолина ухудшило опрессовываемость горения дуги и формирование шва.

Уменьшение содержания мрамора ухудшало кроющие свойства шлака и формирование потолочных швов, приводило к снижению устойчивости горения дуги, а его увеличение приводило к повышению вероятности возникновения пористости и требовало увеличения содержания силикомарганца в покрытии.

Повышение значений ильменита приводило к ухудшению формирования потолочных швов, а его уменьшение - к ухудшению кроющей способности шлака и его отделимости.

Уменьшение содержания полевого шпата ухудшало формирование швов и кроющую способность шлака, а его увеличение ухудшало отделимость последнего.

Экономический анализ состава предлагаемого покрытия показывает, что затраты на его приготовление значительно ниже затрат, требуемых для производства покрытия-прототипа.

Учитывая отмеченные преимущества электродов с предложенным покрытием в части технологических свойств, лучшую его опрессовываемость, повышение показателей механических свойств шва и его экономичности, они найдут массовое производство и более широкое применение, чем электроды с покрытием-прототипом.

Формула изобретения

Состав электродного покрытия для сварки углеродистых сталей, содержащий ильменит, марганецсодержащее вещество и целлюлозу, отличающийся тем, что он дополнительно содержит мрамор, слюду, каолин, полевой шпат и железный порошок, а в качестве марганецсодержащего вещества - силикомарганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ильменит - 34 - 36
Мрамор - 10 - 12
Слюда - 6 - 7
Каолин - 4 - 5
Полевой шпат - 14 - 16
Силикомарганец - 12 - 13
Железный порошок - 12 - 15
Целлюлоза - 1,5 - 2,0,

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2