Электрод для дуговой сварки

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для ручной дуговой сварки сталей. Электрод для дуговой сварки состоит из металлического стержня и двухслойного покрытия, нанесенного на поверхность этого стержня. Один из слоев содержит шлакообразующие и газообразующие компоненты, а другой слой состоит из активирующих компонентов в виде порошкообразной смеси со связующим. Слой активирующих компонентов имеет более высокую температуру плавления относительно первого слоя. В качестве активирующих компонентов использована опал-кварц-карбонатная глина, а в качестве связующего компонента – жидкое стекло. Покрытие обеспечивает контрагирование сварочной дуги за счет высоких активирующих свойств состава электродного покрытия. 1 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для ручной дуговой сварки сталей.

Известен электрод с двухслойным покрытием [1, стр. 36-37]. Обмазка электрода разделена на два слоя. На поверхность электродного стержня нанесен слой компонентов обмазки, способствующих стабильному горению дуги. Второй слой обмазки, нанесенный на поверхность первого слоя, содержит вещества-деионизаторы, например CaF2. Такое выполнение электрода повышает стабильность горения сварочной дуги и особенно при сварке на переменном токе.

Недостатком указанного электрода является его низкая проплавляющая способность сварочной дуги.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электрод для дуговой сварки, состоящий из металлического стержня и двухслойного покрытия. Один из слоев покрытия содержит шлакообразующие и газообразующие компоненты. Другой слой состоит из активирующих компонентов, способствующих контрагированию сварочной дуги. Слой активирующих компонентов может быть нанесен на поверхность стержня или на поверхность слоя шлакообразующих и газообразующих компонентов. Слой активирующих компонентов может быть нанесен в виде их порошкообразной смеси со связующим в виде полимера или алюминия. Упомянутый слой может быть нанесен в виде намотанной на поверхность ленты из одного или нескольких активирующих компонентов. Использование электрода позволяет повысить производительность процесса ручной дуговой сварки [2, стр. 3-4].

Недостаток прототипа состоит в сложности производства электродов при отработке оптимального состава электродного покрытия, а также недостаточное контрагирование сварочной дуги при наружном слое активирующих компонентов, что снижает качество сварного шва.

Задача предлагаемого изобретения состоит в упрощении технологии производства сварочных электродов и повышении качества сварного шва.

Технический результат от использования изобретения заключается в эффективности контрагирования сварочной дуги за счет высоких активирующих свойств состава электродного покрытия.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Предложен электрод для дуговой сварки, состоящий из металлического стержня и двухслойного покрытия, нанесенного на поверхность этого стержня, один из слоев содержит шлакообразующие и газообразующие компоненты, а другой слой состоит из активирующих компонентов, нанесенных на поверхность шлакообразующих и газообразующих компонентов в виде порошкообразной смеси со связующим, отличающийся тем, что слой активирующих компонентов имеет более высокую температуру плавления относительно первого слоя, при этом в качестве активирующих компонентов используют опал-кварц-карбонатную глину, а в качестве связующего компонента используют жидкое стекло.

На фигуре 1 схематически представлен заявляемый электрод, который содержит: первый слой 2, состоящий из шлакообразующих и газообразующих компанентов; второй слой 3, состоящий из бентонитового покрытия.

Для осуществления изобретения используют опал-кварц-карбонатную глину Таганского месторождения Восточно-Казахстанской области. Ее элементный состав (масс. %): SiO2 - 51,98, Al2O3 - 0,96, Fe2O3 - 1,27, CaО - 0,22, MgО - 0,13, K2O - 0,9, Na2O - 0,10, TiO2 - 0,10.

При этом слой активирующих компонентов совместно со связующим жидким стеклом имеет следующие особенности:

- содержание Al2O3 повышает температуру плавления второго слоя покрытия, что приводит в процессе плавления электрода к образованию в торцевой его части устойчивого равномерного козырька по всему сечению покрытия. Козырек обеспечивает контрагирование и повышение температуры сварочной дуги, стабилизацию дугового промежутка, снижения разбрызгивания электродного металла (фиг. 1);

- наличие Al2O3 в покрытии улучшается устойчивость процесса сварки, формирование сварных швов и отделимость шлаковой корки;

- содержание CaО, MgО в наружном слое покрытия дополнительно создает газошлаковую защиту от атмосферного воздуха, дополнительно связывает вредные примеси серу и фосфор и выводят их в шлак;

- наличие SiO2 в наружном слое разжижает шлак и уменьшает выгорания кремния в металле сварного шва;

- наличие K2O и Na2O в опал-кварц-карбонатной глине и в жидком стекле наружного слоя покрытия повышает ионизирующие свойства дугового промежутка, что позволяет увеличить разрывную способность сварочной дуги и повысить ее технологические свойства;

- наличие TiO2 повышает технологические свойства сварочных электродов.

Изобретение иллюстрируется фиг. 1, где показан процесс сварки электродом со слоем активирующих компонентов, нанесенных на поверхность слоя шлакообразующих и газообразующих компонентов.

Предлагаемый электрод для дуговой сварки содержит металлический стержень 1 и покрытие, состоящее из двух слоев. Внутренний слой 2 состоит из шлакообразующих и газообразующих компонентов, второй слой 3 содержит активирующие компоненты, способствующие контрагированию сварочной дуги. Пар 5 активирующих компонентов в этом случае захватывается газовым потоком 6, дуги 4 вследствие действия электродинамических сил. Это увеличит площадь взаимодействия пара 5 активирующих компонентов с периферийной областью дуги 4.

Контрагирование сварочной дуги 4 происходит за счет испарения активирующих компонентов из образовавшегося козырька 7 на торце электрода в приэлектродной области. Причем при горении электрода, повышаются активирующие свойства сверхизмельченного бентонита на уровне наночастиц и, образуемые электроотрицательные ионы в составе пара 5, смешиваясь с положительными ионами шлакообразующих и газообразующих компонентов 2, контрагируют (сжимают) столб сварочной дуги 4 за счет электродинамических сил. При этом активное сечение столба дуги 4 уменьшается, и плотность тока в дуге возрастает. Это позволяет увеличить глубину проплавления свариваемого металла 8 и повысить производительность процесса сварки.

В результате увеличится контрагирование дуги 4 и ее проплавляющая способность, следовательно, и производительность процесса сварки. Увеличение проплавляющей способности обусловлено тем, что при повышении плотности тока в столбе дуги 4 увеличатся электродинамические силы, образующие газовый поток 6, диаметр которого также уменьшится, а скорость повысится. Возрастет скоростной напор плазмы дуги 4 на поверхность сварочной ванны 9.

Повышение температуры плавления наружного слоя 3 активирующих компонентов над температурой плавления слоя 2 шлакообразующих и газообразующих компонентов приведет в процессе сварки к появлению козырька 7 на торце электрода. Козырек 7 будет препятствовать распространению пара 5 активирующих компонентов за пределы приэлектродной области дуги 4, что увеличит концентрацию пара 5 активирующих компонентов в зоне горения дуги 4 и повысит контрагирование дуги 4. Кроме того козырек 7 обеспечивает легкое манипулирование сварочной дугой сварщиком, что повысит технологические свойства электродов и качество сварки.

Расположение слоя 3 активирующих компонентов на поверхности слоя 2 шлакообразующих и газообразующих компонентов электродов УОНИ 13/55 позволил уменьшить концентрацию в приэлектродной области активирующих компонентов-деионизаторов, снижающих стабильность горения дуги 4 и установить положительный баланс между отрицательным и положительным влиянием этих компонентов на процесс сварки. Это существенно позволило использовать эффект контрагирования дуги.

Пример. Для исследования свойств заявляемого электрода использовали электрод со стандартным фтористо-кальциевым покрытием первого слоя, соответствующий обмазке электродов УОНИ 13/55 и, состоявшей из шлакообразующих и газообразующих компонентов, содержащих мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан при следующем соотношении компонентов, мае, %: мрамор - 54; плавиковый шпат - 15; кварцевый песок- 9; ферромарганец - 5; ферросилиций - 5; ферротитан - 12, что соответствует обмазке электродов УОНИ 13/55.

При изготовлении второго слоя электродного покрытия в качестве связующего компонента использовали калиевое жидкое стекло, имеющее плотность 1,3-1,5 г/см3 и силикатный модуль 2,8-3,6. Опал-кварц-карбонатную глину предварительно подвергали сверхизмельчению на вибромельнице и смешивали с жидким стеклом, а затем наносили на первый слой.

Готовые электроды после прокалки проверяли на технологические свойства и исследовали механические характеристики наплавленного металла. Сварку производили на переменном и постоянном токе прямой и обратной полярности, используя стальные пластины из сталей Ст. 3 и 09Г2С. Для проверки механических свойств металла сварного шва выполняли стыковое соединение по схеме, указанной в ГОСТ 9466-75. Процесс выполняли в нижнем, горизонтальном и вертикальном положении.

Сравнительные характеристики показали (табл. 1, 2, 3), что электрод с двухслойным покрытием, характеризуерся хорошими технологическими свойствами сварочной дуги при сварке на постоянном и переменном токе.

При этом в процессе сварки на торце электрода образуется равномерный по окружности козырек двухслойного покрытия, стабилизирующий и сжимающий сварочную дугу [3, стр. 37-38].

Химический состав соответствует стандартным электродам, а механические свойства имеют более высокие показатели.

При исследовании макроструктуры сваренных образцов выявлено, что глубина проплавление металла, сваренных стандартными электродами без наружного слоя активирующих компонентов, составило 2,5…2,8 мм, а проплавление образцов, сваренных опытным электродом со слоем активирующих компонентов, нанесенных на поверхность обмазки, слоя шлакообразующих и газообразующих компонентов, составило 4…4,5 мм. Это свидетельствует о повышении проплавляющей способности сварочной дуги рекомендуемого электрода на 60%, что позволяет повысить производительность ручной дуговой сварки и экономию электроэнергии за счет контрагирования сварочной дуги.

Источники информации

1. Донченко Е.А. и др. Об электродах с двухслойным покрытием // Сварочное производство №5, 1978, с. 31

2. Патент РФ на изобретение №:2244615 Электрод для дуговой сварки Казаков Ю.В., Паршин С.Г., Китаева Е.А., Захаренко А.П. / опубл. от 20.01.2005

3. Лопухов Ю.И., Сыздыков М.Б., Даумова Г.К. Двухслойное покрытие как элемент повышения сварочно-технологических свойств электродов УОНИ 13/55 // Academic science - problems and achievements XIII: Proceedings of the Conference. North Charleston, 22-23.08.2017, Vol. 1 - North Charleston, SC, USA:CreateSpace, 2017, P. 34-38.

Электрод для дуговой сварки, состоящий из металлического стержня и двухслойного покрытия, нанесенного на поверхность этого стержня, при этом один из слоев содержит шлакообразующие и газообразующие компоненты, а другой слой состоит из активирующих компонентов, нанесенных на поверхность шлакообразующих и газообразующих компонентов в виде порошкообразной смеси со связующим, отличающийся тем, что слой активирующих компонентов имеет более высокую температуру плавления относительно первого слоя, при этом в качестве активирующих компонентов использована опал-кварц-карбонатная глина, а в качестве связующего компонента использовано жидкое стекло.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к покрытому стержневому электроду для дуговой сварки. Часть электродной проволоки электрода, содержащей Fe, покрыта покрывным агентом.

Изобретение может быть использовано при сварке высоколегированных с содержанием хрома до 25 мас. % и никеля до 30 мас.30% и разнородных сталей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к смесям для высокотемпературной пайки. Смесь для соединения металлических изделий высокотемпературной пайкой содержит источник бора и источник кремния в виде порошков при соотношении бора к кремнию в смеси от 3:100 до 100:3 и по меньшей мере одно связующее, выбранное из группы, состоящей из растворителей, воды, масел, гелей, лаков, олифы, связующих на основе мономеров и/или полимеров, причем основной металл изделий имеет температуру солидуса выше 1040°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокотемпературной пайке. Механическая смесь частиц порошков для высокотемпературной пайки изделия содержит по меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям с нанесенным покрытием с использованием диффузионной пайки. Композиционная смесь для нанесения покрытия на изделие содержит частицы, выбранные из частиц, обладающих свойством износостойкости, частиц цеолита, частиц, обладающих каталитическими свойствам, или их комбинаций и механическую смесь, содержащую по меньшей мере один порошок частиц источника бора и по меньшей мере один порошок частиц источника кремния, каждая частица в порошках представляет собой источник кремния или источник бора со средним размером частиц менее 250 мкм.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения покрытой слоем тугоплавкого припоя детали. Способ включает нанесение механической смеси, представляющей собой порошок по меньшей мере одного источника кремния, в котором каждая частица является источником кремния, и порошок по меньшей мере одного источника бора, в котором каждая частица является источником бора, на по меньшей мере часть поверхности подложки, содержащей основной материал с температурой солидуса выше 1100°С.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для дуговой сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей. Шихта электродного покрытия содержит следующие компоненты, мас.%: мрамор 19,0-21,0, ильменит 19,0-21,0, ферромарганец 13,0-15,0, рутил 28,5-29,5, каолин 4,0-6,0, тальк 9,0-11,0, целлюлоза 1,0-2,0, поташ 0,5-1,5 и механоактивированный порошок шихты электродов МР3 0,25-0,45 с размером частиц до 20 мкм.

Изобретение может быть использовано для наплавки деталей металлургического оборудования, работающих в условиях абразивного износа. Электродное покрытие содержит следующие компоненты, мас.%: феррохром - 58,0-60,0, ферробор - 14,0-16,0, мрамор - 5,0-7,0, ферросилиций - 3,5-4,5, плавиковый шпат - 3,5-4,5, ферромарганец - 1,5-3,5, графит - 5,5-6,5, поташ - 0,5-1,5 и нанопорошок карбонитрида титана - 1,5-3,0.
Изобретение может быть использовано для изготовления электродов, применяемых при сварке, резке и, во многих случаях, износостойкой наплавке. Состав покрытия электрода содержит двуокись титана, ферромарганец, мрамор, целлюлозу, каолин, тальк, железный порошок, модифицирующую смесь и руду, в качестве которой используют промпродукт Туганского месторождения.

Изобретение может быть использовано для сварки и наплавки металлических деталей. Сварочный материал содержит металлический сердечник, покрытый полимерной оболочкой с распределенными в ней наноразмерными частицами активирующего флюса.

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено при изготовлении электродов с покрытием для ручной дуговой сварки. .

Изобретение относится к материалам для сварки,конкретнее к производству сварочной проволоки. .

Изобретение относится к сварке, а именно к сварочным материалам, и может быть использовано при сварке в углекислсм газе высокопрочен s сталей с пределом текучести G 650 МПа, Цель изобретения - стабилизация механических свойств и повышение сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин, а также повышение производительности.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для ручной дуговой сварки сталей. Электрод для дуговой сварки состоит из металлического стержня и двухслойного покрытия, нанесенного на поверхность этого стержня. Один из слоев содержит шлакообразующие и газообразующие компоненты, а другой слой состоит из активирующих компонентов в виде порошкообразной смеси со связующим. Слой активирующих компонентов имеет более высокую температуру плавления относительно первого слоя. В качестве активирующих компонентов использована опал-кварц-карбонатная глина, а в качестве связующего компонента – жидкое стекло. Покрытие обеспечивает контрагирование сварочной дуги за счет высоких активирующих свойств состава электродного покрытия. 1 ил., 3 табл.

Наверх