Состав электродного покрытия

 

Е. Б. Бурылева, А. И. Кретов, Л. H. Мо))сов, В. Г. Хохлов, А. С. Петров, В. К. Подяезко, Б. 6. Вууылев и В. А. Паэий (72) Авторы изобретения

Кубанский государственный университет н Краснодарский филиал

ВНИИМОНТАЖСЯВИСТУОЙ (71) Заявители (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРМТИЯ

Изобретение относится к области сварки, а именно к сварочным материалам, в частности к составу электродного покрытия, прнф меняемого преимущественно для сварки малоуглероднстой и низколегированных сталей.

Известен состав электродного покрытия И содержащий следующие компоненты, вес.%:

Мрамор 30-42

Плавиковый шпат 32 — 42

Рутил 3 — 5

Ферромарганец 2 — 4

Ферротитан 1 — 3

Феррониобнй 3 — 6

Алюминий 0,5 — 2

Натрий 0,5 — 2

Сода кальцинированная 1 — 3

Бентонит Остальное

Однако указанное электродное покрытие не обеспечивает достаточной пластичности металла шва.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электродное по2 крытие содержащее следующие компоненты, вес.%:

Плавиковый шпат 15-25

Двуокись титана 2-10

Ферромарганец 3 — 10

Ферросилиций 3-10

Ферротнтаи 1 — 3 двуокись кремния 1-3

Сода кальцинированная 1 -4

Окись лантана 2 — 5

Алюминиевый порошок 1 -3

Железный порошок 20- -40

Мрамор Остальное

Электроды с данным покрытием технологичны в изготовлении, отличаются xopotlJHMH сварочно-технологическими свойствами, позволяют проиэводмть сварку иа переменном токе 12).

Однако известные электроды имеют повышенное содержание водорода в металле шва7 — 9 г/см, склонны к порообраэованию при сварке на новышенном.напряжении дуги (длюпия дуга). указанные недостатки создают опасность образования кристаллнзационных трешин н гаэо11 85.10з 3,61 10з

МЯГ, 4,074

3,558

2,17 ° 10

0,54. 10з

067 10з

3,337

Сагыз

2,733

2,58 ° 10

3,412

SrF>

2,829

10,57 10з 3,06 10з

41 11,10з 646, 10з

62 44. 10з 12,51 ° 10з

21 76, 10з 9 08.10з

2145 ° 10 7,51 10

4,040

BaFq

3,486

4,614

3,872

4 795

4,338

3 958

4,331

3,876

3 899314 вых пор в металле, что ведет к образованию дефектов я сварочном шве и снижает эксплуатационную надежность металлоконструкций.

Особую опасность указанные недостатки представляют при сварке металлоконструкций на в монтажных цлощадках в низких смен температур.

Повышенное содержание водорода создает также опасность хрупкого разрушения метал- 14 локонструкций, Цель изобретения — снижение склонности металла шва к образованию пор, 1%

Поставленная цель достигается тем, что состав электродного покрытии дополнительно содержит по крайней мере один оксифторид редкоземельного металла, а в качестве компонента, содержащего двуокись титана ильме- з© нитовын концентрат, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Плавиковый шлат 1аго

Иль менитовый концентрат 2 — 7 23

Ферромарганец г-е

Ферросилиций 3 — 10

Феррот итак 1 — 3

Ашоминнй 1 — 3

Железный порошок 10 — 40

Сода кальцинированная 1 — 4

Причем фториды редкоземельных металлов, разлагаясь в процессе сварки на металл и фтор, и, обладая большим средством к кислороду, способствуют более глубокому очищению 1 металла сварочной ванны от кислорода, и, модифицируя его, новьппают механические свойства шва. Фториды металлов гитроскопичны

По крайней мере один оксифторид редкоземельного металла 1 — 5

Мрамор Остальное

Введение в eonas фтористо-кальциевого покрытия ильменнтового концентрата для снижения содержания водорода в наплавленном металле наиболее эффективно по сравнению с другими аналогичными соединениями.

Ильменитовый.концентрат, имея в своем составе закись железа, несколько окисляет сварочную ванну и тем самым снижает растворимость водорода, в то же время двуокись титана наиболее эффективно повышает термодинамическую активность фтористого кальция.

В результате протекания этих реакций водород связывается в HF, нерастворимый в металле, а кремний способствует более глубокому раскислению металла.

Уменыпить растворение водорода в металле сварочной ванны можно снижением парциального давления водорода в атмосфере дуги за счет разбавления его другими газами. С этой целью в состав фтористо-кальциевого покрытия введен оксифторид редкоземельных металлов. Их введение в данном случае наиболее эффективно, так как давление их паров при температурах сварочного процесса значительно больше давления napos фторидов других металлов. В табл. 1 приведено давление napos фторндов металлов, Таблица 1 поэтому в покрытие введены оксифториды редкоземельных металлов на основе оксифторида церия, которые не гигроскопичны.

Для получения покрытия были подготовлены и испьпаны четыре рецептуры, приведенные в табл. 2.

899314

Таблица 2

1 ГЛ

Компонент а iv м

Плавиковый шлат

20 15

Ильменитовый концентрат 2

50

10

Алюминиевый порошок 3

Сода кальцииированная 4

Оксифториды редкоземельных металлов (CeOF, LaOF и др.) Железный порошок

26

При испытании электродов производилась сварка пластин из сталя Ст.Зпс толщиной

14 мм. Из пластины изготавливались образцы для иснытания механических свойств ме35 галла.шва и образцы для определения содер. жрния водорода. В качестве источника питания использовался трансформатор ТСД-SOO.

Сила сварочного тока составляла 240, 280А.

° ф результаты испытания приведены в табл. 3.

Таблица 3

Склонность к преобразованию при удлинении дуги я г/смз

Вариант g а xrc/ìì

Ци кгсм/см

ltpH 400 С

12,2

50,1

15,0

52,0

10,7

54,8

3,5

16,1

53,6

1Ч

Мрамор

Ферромарганец

Ферросилиций

Ферротитан

Способ приготовления покрытия сводится к следующему. Компоненты в соответствии предложенными вариантами взвешивались.

Затем шихта перемешивалась до получения однородного состава, В качестве связующего прн изготовлении электродов использовалось жидкое калиевонатриевое стекло с модулем 2,7 — 2,9.

Покрытие наносилось на металлические стержни диаметром 5 мм из проволоки

Св — 0,8А способом опрессовки.

Поры в кратере

Поры в кратере

Пор,нет

flop нет

Составитель Н, Козловская

Техред С.Мигунова Корректор M п1аРопш, Редактор Г. Волкова

Тираж 1150 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Заказ 12019/18

Филиал ППП "Па ент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 ° 89931

Содержание ильменитового концентрата в количестве 2 — 7 вес.% является оптимальным, Уменьшение нльменитового концентрата менее

2 вес.% недостаточно снвкает содержание водорода в металле шва, а увеличение более S

7 вес.% снижает величину ударной вязкости.

Введение в coczas покрытия оксифторидов редкоземельных металлов в количестве 1—

5 вес.% является наиболее целесообразным, так как менее 1 вес.% их положительное действие малоэффективно, а увеличение более 5 вес.% ухудшает сварочно-технологические свойства электрода. Электроды четвертого варианта не склонны к образованию пор прн колебании длины дуги. !3

Была изготовлена опытная партия электро. дов со следующим содержанием компонентов, вес.%:

Плавиковый шлат 20

Ильменитовый 20 концентрат 5

Мрамор 26

Ферромарганец 4

Ферросилиций 8

Ферротитан 2 О

Алюминиевый порошок 1

Сода кальцинированная 1

Оксифториды редкоземельных металлов 2 30

Железный порошок 31

Электроды диаметром 4 мм с указанным покрытием обеспечивают следуинцие механические свойства металла шва и сварного соединения в состоянии после csa » при нормальной температу3S

)ю: предел прочности 52,0 — 55,6. кгс/мм, относительное удлинение 25-30%, ударная вязкость.при «40 C И,0-17,5 кгсм/ем . Поры ие возникали при увеличении напряжения на дуге на 15 — 20% цо сравнению c серийно выпускаемыми электродами аналогичных марок.

Электроды с локрытнем состава технологичны в изготовлении и обладают улучшенными сварочно-технологическими свойствами.

Металл шва мало склонен к образовиппо поп лри колебании длины дуги.

Изготовление электродов не требует изменения существующен технологии.

Формула изобретения

Состав электродного покрытия, содержащий мрамор, нлавиковый шпат, компонент, содержащий двуокись титана, ферросилиций, ферротнтан, алюминий, железный порошок и соду кольцинированную, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения склонности металла шва к образованию пор, он дополнительно содержит по крайней мере один окснфторнд редкоземельного металла, а в качестве компонента, содержащего двуокись титана ильменитовый концентрат, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Плавнковый шлат 10-20

Ильме нитовый концентрат 2 — 7

Ферромарганец 2 — 8

Ферросилиций 3 — 10

Ферротитан 1 — 3

Алюминий 1 — 3

Железный йорошок !0 — 40

Сода кальцииированная 1 — 4

По кранней мере одни оксифторид редкоземельного металла 1 — 5

Мрамор Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР 1Р 543477, кл. В 23 К 35/365, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР У 6519х8, кл. В 23 К 35/365, 1979 (прототип).