Состав электродного покрытия

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски а

Соцмалистическна

Республик («)948590 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 19.01.81 (21) 3235855/2527 с присоединением заявки № (28) Приоритет (51 ) М. Кл.

В 23 К 35/365

1ЪоударстееныХ комнтет

СССР до делам нзобретеннХ н открытнХ

Опубликовано 07.08.82, Бюллетень № 29

Дата опубликоваиия описания 07.08.82 (53) УД К 621,791, .042.4 (088.8).

Б. П.Бурылев, А. С. Петров, В, К. Подвезко, Г. Й

П. К. Мартыненко, А. И. Кретов, Л. П. Мойсов и В. Гдйазыкж

Кубанский государственный университет, ДнепроперЬвский ИЯ 1"111)„

4 экспериментально — исследовательский завод сварочных ц@ущващ в,, :ит к, и Краснодарский филиал Всесоюзного научно — исследовательского института монтажных.и специальных строитель1цддра й" "У(г i (72) Авторы изобретения (?1) Заявители (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЬ(ТИЯ

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

Известны различные электродыне покрытия, например, состав(1), содержащий следующие компоненты, вес.%:

Мрамор 30 —.50

Плавиковый шлат 5 — 20

1О

Кварцевый песок 1 — 10

Ферромарганец 2 — 10

Ферросилиций 2 — 15

Двуокись циркония 3 — 20

Ставролит 1 — 3

Слюда 1 — 6

Целлюлоза 4 — 5

Покрытие наносят на малоуглеродистый стержень.

Недостатком этого электродного покрытия является повышенное содержание водорода в металле шва (5 — 7 см на 100 г наплавленного металла), что ведет к снижению работоспособности конструкции.

Наиболее близким к данному составу является электродное покрытие (2), содержащее следующие компоненты, вес.%:

Плавиковый шлат 15 — 25

Рутил 2 — 10

Ферромарганец 2 — 8

Ферросилиций 3 — 10

Ферротитан 1 — 3

Двуокись кремния 1 — 3

Года кальцинированная 1 — 4

Окись лантана 2 — 5

Алюминиевый порошок 1 — 3

Железный порошок 20 — 40

Мрамор Остальное

Электроды с данным покрытием позволяют производить сварку на переменном токе, более технологичны в изготовлении.

Однако эти электроды имеют следующие недостатки крупнокапельный перенос электродного металла,.образование подрезов при сварке, резкий переход от основного металла к металлу шва, а также выпады в механических свойствах металла шва, особенно при использовании стержней из стали Св--Р8, кото948590 4 модинамическая активность компонентов, связывающих серу, была минимальной.

Для получения мелкокапельного переноса электродного металла и плавного перехода от основного металла к металлу шва необходимо снизить поверхностное натяжение шлака и улучшить смачиваемость металла шлаком.

Как показали проведенные исследования, введение в состав фтористо-кальциевого noio крытия соединений, содержащих N o, К О, SiOq наиболее сильно уменьшает поверхностное натяжение шлака и одновременно стабилизирует горение дуги и способствует мелкокапельному переносу.

Причем введение таких натрий-калий-силикатных соединений, как силиманит, каолин, натрий — калиевая глыба, наиболее целесообразно, так как они значительно улучшают опрессовочные свойства покрытия..

Замена рутила на ильменит способствует лучшей смачиваемости металла шлаком и, следовательно, более плавному переходу от основного металла к сварочному шву. При этом Si02 и Т!О значительно снижают термодинамическую активность закиси железа, что способствует повышению механических свойств металла шва. Мелкокапельный перенос элект1 родного металла и уменьшение поверхностного натяжения шлака способствуют лучшему очи30 щению металла от примесей (серы, фосфора).

Для улучшения опрессовываемости электродов в состав покрытия введен органический пластификатор, например целлюлоза, а для уменьшения содержания водорода, вносимого пластификаторами при сварке конструкций, эксплуатируемых в области низких температур, в состав покрытия введен фторид церия.

Таблица 1

Содержание, %

Наименование компонента

1 з J

Вариант

1 2

Силиманит

Каолин рая характеризуется повышенным содержанием серы и фосфора (по сравнению стержнем иэ стали Св — 08A) .

Крупнокапельный псренос электродного металла затрудняет его металлургическую обра ботку (удаление серы н фосфора) и ухудшает формирование шва. Резкие переходы от основ ного металла к металлу шва, выпады в механических свойствах и подрезы значительно снижают работоспособность сварной конструкции.

11елью изобретения является повышение прочности металла шва (отсутствне подрезов) и улучшение формирования металла шва.

Для достижения поставленной цели состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, компонент, содержащий двуокись титана, ферромарганец, ферросилиций алюминий и железный порошок, содержит компонент, выбранный из группы силиманит, каолин, калиево-натриевую силикатную глыбу, поташ и органический пластификатор, а в качестве компонента, содержащего двуокись титана — ильменит, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Мрамор 15-30

Плавиковый шлат 15 — 25

Ильменит 5 — 15

Ферромарганец 4 — 8

Ферросилиций 3 — 10

Алюминий 1 — 3

Железный порошок 20 — 35

Компонент, выбранный иэ группы силиманит, каолин 1 — 9

Калиево-натриевая силикатная глыба 1 — 3

Поташ 1 — 4

Органический пластификатор 0,5 — 2

Для использования описываемого состава электродного покрытия при сварке конструкций, работающих при низких температурах, в состав необходимо ввести фторид церия в количестве 0,5 — 5 вес.%.

Для получения стабильных механических свойств металла шва (при использовании стерж ней из стали Св — 8) необходимо, чтобы тер-!

При изготовлении электродов в качестве связующего использовалось жидкое калиевонатриевое стекло с модулем 2,7 — 3.

Покрытие наносилось на металлические г стержни диаметром 4 мм из проволоки

Св — 08 способом опрессовки.

Для получения покрытия были подготовлены и испытаны 4 рецептуры, приведенные в табл. l. !

948590

Ь

Продолжение табл. 1

Содержание, %

Наименоавние 1 компонента

Вариант (2

Ф вЂ”вЂ”

3 4

21 21,5

Мрамор

Плавиковый шлат

15

25

Ильмевит

Ферромарганец

Ферросилиций

31,7

35

1,8

0,5

Поташ

Фгорид церия

0,5

0,5 ка дпя химического анализа (определение серы и фосфора). В качестве источника питания .. использовался трансформатор ТСД вЂ” 500. Сила сварочного тока составляла 160 — 200 А.

При испытании сварочно — -технологических свойств электродов и механических свойств металла шва производилась сварка пластин из стали Ст. 3 толшиной 14 мм. Из пластины 3$ изготавливались образцы для испытания MexsHH,ческих свойств металла шва и отбиралась стружРезультаты испытаний приведены в табл. 2

Таблица 2

Относительное удлинение, %

Ударная вязкость, д г

Предел прочности, МПа

Характер перехода от основного металла к металлу шва

Вариант

22 — 24

20 — 23

23 — 28

22 — 26 160 — 180

$$ крытия, а уменьшение менее 1% яе дает поло жительного эффекта.

Содержание силиманита или каолина в пределах 1 — 9 вес.% дает наиболыпий положительСодержание калий — натриевой глыбы в количестве 1 — 3 вес.% является оптимальным.

Увеличение калий — натриевой глыбы более 3% . вызывает. повышенную гигроскопнчность поКалиево- натрневая глыба 1

Железный порошок 26

Алюминиевый порошок 1

Ф

Целлюлоза

490 — 510

500 — 520

520 — 540

520 — 530

130 — 140

140 — 150

150 — 170

Плавный

Плавный

Резкий

Плавный

948590

Составитель Н. Козловская

Техред Ж. Кастелевич

Корректор Н. Король

Подписное

Редактор Н. Аристова

Тираж 1153

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6073/12

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ный эффект. Менее одного процента его воздействие на физико-химические свойства шлака не существенно, а более 9 вес. увеличивает разбрызгивание металла.

Содержание фтористого церия до 5 вес.% наиболее рационально. Увеличение его содержания более 5 вес,% повышает токсичность электродов, Введение в состав фтористо-кальциевого покрытия органических пластификаторов (целлюлоза и т. п.) целесообразно до .1О

2 вес.%. Дальнейшее увеличение снижает ударную вязкость металла при отрицательной температуре.

Повышение содержания каолина более

S вес.% ухудшает технологичность изготовления 13 электродов (способствует растрескиванию покрытия электродов при прокалке). Содержание ильменита в пределах 5 — 15 вес.%,снижает механические свойства металла шва, менее

5 вес.% не дает значительного положительного эффекта.

В качестве стержня электродов использовалась проволока диаметром 4 мм из стали

Св-08.

Электроды с данным покрытием показали следующие механические свойства металла шва и сварного соединения в состоянии после сварки при нормальной температуре: предел прочности 520 — 540 МПа, относительное удлинение 23 — 29 o, ударнуто вязкость 150—

180 Дж/см . Электроды обеспечили мелкокапельный перенос электродного металла, плав ный переход от основного металла к металлу

urea, отсутствие подрезов при сварке на форсированных режимах.

Электроды с покрытием- данного состава

3$ технологичны в изготовлении и обладают улучшенньп и сварочно-технологическими свойствами. Они обеспечивают получение сварных швов с плавным переходом к основному

40 металлу, не склонны к образованию подрезов.

Изготовление электродов не требует изменеиия существующей технологии.

Ф о р м у л а„и з о б р е т е н и я

1. Состав электродного покрытия, преимущественно для сварки малоуглеродистых и . низколегированных сталей, содержащий мрамор, плавиковый шлат, компонент, содержащий двуокись. титана, ферромарганец, ферросилиций, алюминий и железный порошок, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности металла шва и улучшения формирования металла шва, состав дополнительно содержит компонент, выбранный из группы силиманит, каолин, калиево-натриевую силикатную глыбу, поташ и органический пластификатор, а в качестве компонента, содержащего двуокись титана — ильменнт, при следующем соотношении компонентов, вес.%

Мрамор 15 — 30

Плавиковый шлат 15 — 25

Ильменит 5 — 15 .Ферромарганец 4 — 8

Ферросилиций 3 — 10

Алюминий 1 — 3

Железный порошок 20 — 35

Компонент, выбранный из группы силиманит, каолин 1 — 9

Калиево — натриевая силикатная глыба 1 — 3

Поташ 1 — 4

Органический пластификатор 0,5 — 2

2. Состав по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дополнительно содержит фторид церия в количестве О,S — 5 жс%.

Источники инофрмации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 329988, кл. В 23 К 35/365, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР N 651928, кл. В 23 К 35/365, 1977 (прототип).