Материал неплавящегося электрода

 

01 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) О1) рсю B 23 K 35/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ1;Т СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3371584/25-27 (22 ) 29,12.81 (46). 30.07.83;Бюл. М 28 (72 ) Ф, Ф. Егоров, Г.В.Горбунов, Н. В.Кодьев и P. Т. Янувкевич (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт проблем материаловедения АН Украинской ССР . (533 621.791.75" (088.8) (56) 1, Технология электрической сварки плавлением. Под ред. Патона Б.Е.

Иавгиз, 1974. с. 293-294.

2, Авторское свидетельство СССР

М 823357, m . С 04 В 35158, 1979 (прототип ). (54)(57) ИАТЕРИАЛ НЕПЛАВЯЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА для сварки методом местного контактного плавления, содержащий по крайней мере один из нитридов металла 1У В-группы, о т л и ч а юшийся тем, что с целью повышения термостойкости, жаростойкости и снижения стоимости, он дополнительно содержит 70-80 о6.3 хрома.

4 103l

Изобретение относится к сварке и может быть использовано для получения неплавящихся электродов при сварке методом местного контактного плавления сталей и других трудносвариваемых металлических материалов, особенно при больших соотношениях толщин соединяемых деталей

1:50 и более.

Известно выполнение неплавяще- 10 гося электрода из вольфрама, когда вольфрамовые прутки получают методом прессования заготовок из порошка с последующим двойным спеканием (при косвенном нагреве и прямым про- 15 пусканием тока) при 2200"2300 С. Затем спеченные заготовки подвергают горячей прокатке и протяжке через фильтры. Все операции по получению вольфрамового прутка осуществляют 20 в глубоком вакууме (1 ).

Недостатками вольфрама являются сложность и дороговизна многоступенчатой и строгой технологии получения вольфрамового прутка, высо- 25 кие температуры спекания заготовок и прокатки вольфрамового прутка.

Кроме того, вольфрамовый элект род смачивается свариваемым материалом, и растворяется в нем, не обеспечивая высокого качества сварного шва. Электрод дефицитен.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является электродный материал на основе T i N и/или Z rN - А1 0 -Т } С-No-й 1, содержащий об,доли,l: И1 0 20-30;

Мо20-30;Т1СЗ-10;Ni 0,3-0,6;TiN и/или

2 rN остальное.

Неплавящиеся электроды на ос- ур нове T iN и/или Z rN-А1 0 -T i C-Mo-Ni формуют методом шликерного литья после тщательного размола и перемешивания шихты до получения порошка со средним размеров частиц

1-3 мкм. Спекание производится в аргоне первого сорта при избыточном давлении 1.97 10 Па и 1950 С в ва" куумной печи типа СШВЛ $2).

Недостатки данных электродов следующие.

Высокие температуры спекания электродных материалов Тiй и/или

ZrN-А1 .0 -Т:iÑ-Мо-И1, недостаточно высокая термостойкость из-за малого 55 содержания металла, что снижает количество циклов сварки при эксплуатации электродов, сравнительно низ/01 2 кая жаростойкость электродов, требующая аащитной атмосферы при. сварке; использование в качестве компонента шихты сравнительно дорогого металла

Мо, Цель изобретения - создание материала неплавящегося электрода для электросварки методом местного контактного плавления сталей и других трудносвариваемых материалов, отличающийся высокой термостойкостью, жаростойкостью, требующий меньших энергозатрат, не содержащий дефицитный вольфрам.

Поставленная цель достигается .тем, что материал неплавящегося электрода для сэарки методом местного контактного плавления, содержащий по крайней мере один из нитридов металла 1У В группы, дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, об, :

Хром 70-80

Нитрид металла

1У В груп-, пы Остальное

Получают предлагаемый материал следующим образом.

Размолотые и смешанные в указанной пропорции порошки замешивают на пластификаторе (85 вес,4 парафина + 15 вес.4 воска }, необходимые заготовки отливаются методом шликерного литья которые после отгонки в них пластификатора спекаются при

1700ОС в защитной атмосфере (аргон первого сорта, избыточное давление

1,97 10 Па) в вакуумной печи с вольфрамовым нагревателем в тиглях из Т1В +ТiC в засыпке из крупно", зернистого ZrN.

Для получения неплавящихся электродов из данного материала изготовлены цилиндрические образцы диаметром 8,10 и 12 мм и длиной 0 мм из смесей, Для сравнения также были изготовлены электроды из известного материала и испытан электрод из вольфрамового прутка 6 мм, Примеры выполнения представлены в таблице, где даны примеры и на составы, выходящие за пределы предлагаемых составов..

Во всех случаях измерялось удельное электросопротивление, угол смачивания жидкой сталью, количество теплосмен до разрушения, жаростойкость, экономия электроэнергии при спекании электродов партией в коли= 1031701 4 честве 10 шт. Покрученные результаты также представлены в таблице. — -у—

-о есщ

° о ш

) .бб + ° Е

1 I» c1 X n X

VCtIZLL

o o. et! z

ы)оь х ба О)) 1 О сО Е

1- V > V tC ое е:»

1 О Е,аУ ф б С1ЕО Щ

CtI a Ctt О б |ббс= ); Р3 б) е сб

З Сб

Ю л 1й CCI

cc;Ф

Сб

)» Ъе

Q )б) ий

I м

$

<.Э

Ц О

t cc; t

1 Z IC йФ

O Ctt e fC ! Ы б

I Д(I 1 V о ° а

f: о

ZOIC х о . ф бб

t g f Q

1 «ее ба Е

A о 2

)лб Е ! 4) C

Об-а, о е

I М |бб Щ

1 >Q Ф о б1 n + щ

I Е

Щ б еб

C1t OZ

l й.вй

t У ф

l Й I» X и сб 3

I II}

I ВI Д g е t»

1 Сб, O

>ь "Сй

1 Ц

1 Е ф« е3д

l.С бС О а Е 1» е б= о

I I V М б

1 ! б

1 дСе

1 а б ! б: о

I Сф

1 °

I Ì е

I Ctt ! 1

I б

1 Я .

I

1

I

I

1

1

I

1

) !

1 !

1

I ! !

t

I

1

1

1 !

)

1

l

1031701 о о а а л л

35 п ф о о

Iе

43

ы х

CA а

CV )Ч

Щ а с| о

C4 CV

CA

CA б о о

CA О м «ф

1»

v е

Е CA ю м лс

Ф)

1а

C)

+ юб

)- 1 С)

О О м +

+ м

4еб»

О 1Сбб ф б °

С)Ъ об) м+ о а е е«

<Ч О О CA буб а а °, ср л Л Сб

Щ а м ) б М

- 1 баб Ф.) С4 СЧ

О О О

М CA -Ф м м м

О бА CO CA О о л л л,бб

Сб О О О О

О О )Ч О о л л л л r о о о м cv сч

+ + е«бб

i L L б.б u u о о о о а

00 СО СО Щ

О

О

V7

Й б»|

О

СО

О сА

С)Ъ

Составитель Т. Тютченкова

Редактор Е . Лушни кова Техред A. Бабин ец Корректор-А. Тяско

Заказ 5283/15 . Тираж 1106

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д . 4/5

Подпи сное

Филиал ППП "Патент"., г . Ужгород, ул . Проектная, 4

7 103170

Как видно из таблицы предлагаемый материал спекается при температурах на 200ОС ниже чем известный.

Это позволяет при изготовлении элект1 одов экономить около 7 кВт/ч электроэнергии на партии электродов из

10 шт, что составляет 21 тыс, кВт/ч в год. При этом благодаря снижению температуры спекания электродов повы-шают срок службы печного оборудования, о ,экономится технологическая вода.

Снижение содержания нитрида в материале ведет к увеличнию термостойкости и жаростойкости. Однако это приводит к уменьшению угла смачивания электрода жидкой. сталью. Уменьше.ние угла смачивания ниже 70" отрицательно сказывается на Формировании сварного шва, значительно ухудшается его чистота и шов становится порис-. 20 тым. К аналогичным результатам при= водит и увеличение угла смачивания более 80 . Исходя из этого установлен нижний предел содержания нитрида в материале. 25

В промышленности в качестве материала неплавящихся электродов ис1 8 пользуется- вольфрам, который можно считать базовым объектом сравнения.

Вольфрамовый электрод имеет практически неограниченную термостойкость и низкое удельное электросопротивление. Однако его низкая жаростойкость, взаимодействие со свариваемым материалом, образование локальной пористости сварного шва, являющейся причиной разрушения узлов по сварному шву, делает -вольфрам малопригодным материалом для неплавящихся электродов.

Выпускаются неплавящиеся электроды на основе нитрида титана (циркония ) окиси алюминия, карбида титана, молибдена и никеля, где сохраняются все положительные качества.Сравнение термостойкости электродов из предлагаемого материала со стойкостью электродов из известного материала показало, что она примерно на 243 выше. Кроме того, электроды из предлагаемого материала обладают достаточно высокой жаростойкостью, позволяющей проводить процесс сварки без применения защиты.