Состав электродного покрытия
СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки черных металлов, содержащий мрамор, доломит, марганец металлический , соду и слюду, отличающийся тем. что, с целью повышения технологической прочности сварного шва и снижения стоимости наплавленного металла при холодной сварке чугуна, ондополнительно содержит плавиковый шпат, никелевый шлам и лигатуру железо-алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%: Мрамор1,0-3,5 Доломит1.9-3,3 Марганец металлический2 ,0-5.0 Сода0,5-1,0 Слюда0.1-2,0 Плавиковый шпат5,0-10.0 Никелевый шлам 75,0-85,0 Лигатура железо-алюминий 2,0-4,0 (Л с
1050837 А
1 (l9) (ii) . З151)-В. 23 К 35/365
1
1
1 щу-д °
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р Ф ,,ф(- 1„СОЮЗ СОВЕТСКИХ " ;ф Ь ф, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .g+4 . РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3463019/25-27 (22) 24.05.82 (46) 30.!0.83. Бюл. № 40 (72) H. Б. Лужанский, Х. Л. Яровинский, А. И. Батурин, В. В. Гусев, H. И: Захаров и Ф. С. Лачугин (53) 621.791.04 (088.8)
{56) l. Авторское свидетельство СССР № 439364, кл. В 23 К 35/365, 19.03.73
2. Авторское свидетельство СССР № 187189, кл. В 23 К 35/365, 27.03.65 (прототип) . (54) (5?) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки черных металлов, содержащий мрамор, доломит, марганец металлический, соду и слюду, отличающийся тем, что, с целью повышения технологическои прочности сварного шва и снижения стоимости наплавленного металла при холодной сварке чугуна, он дополнительно содержит плавиковый шпат, никелевый шлам и лигатуру железо — алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Мрамор 1,0 — 3,5
Доломит 1,9 — 3,3
Марганец металлический 2,0 — 5,0
Сода 0,5 в 1,0
Слюда 0,1 — 2,0
Плавнковый шпат 5,0 — 10 0
Никелевый шлам 75,0 — 85,0
Лигатура железо-алюминий 2,0 — 4,0
1050837
Поставленная цель достигается тем, что состав покрытия сварочного электрода, содержащий мрамор, доломит, марганец металлический, соду и слюду, дополнительно содержит плавиковый шпат, никелевый шлам и лигатура железо-алюминий при следующем соотношении компонентов, вес. /о.
М,"., мор 1,0 — 3,5
Доломит 1,9-3,3
Марганец металли- 5ч ческий
2.0- 5,0
0,5 в 1,0
О,! — 2,0
Изобретение относится к сварке, а конкретнее к составу покрытия электрода, применяемого преимущественно для холодной сварки чугуна. Известен электрод (1) для холодной сварки чугуна, состоящий из железоникелевого cTepæHÿ и покрытия, содержащего, /о. плавиковый шпат 8 — 15; графит 10 — 15; углекислый барий 20 — 35; доломит 4 — 8; алюминий 2 — 4; марганец металлический 1 — 3; титановый порошок 2 — 4; никелевый поро- 10 июк 6 — 12; магнезит и мрамор 3 — 13. Однако дефицит никеля сдерживает широкое применение в промышленности электродов для холодной сварки чугуна на никелевой, медноникелевой и железоникелевой основе, а наплавленный такими элктродами металл имеет высокую стоимость. Известцо электродное покрытие (2) для сварки стали со стержнем из легированной сварочной проволоки марки Св — 07Х25Н13 по ГОСТ 2246 — 70, содержащее, вес. /rr Рутиловый концентрат 43,7 Мрамор 27,0 Доломит 8,5 Марганец металлический 5,0 Сода 0,5 Хром металлический 12,0 Слюда 0,3 Однако данное покрытие не может быть использовано для сварки чугуна из-за низкой технологической прочности металла шва (металл шва склонен к образованию холодных трещин), затрудненной отделимости шлаковой корки; высокой твердости зоны сплавления и сварного шва, исключающих возможность механической обработки резанием сварного соединения; затрудненной отделимости шлаковой корки. g r. Недостатком данного покрытия является также высокая стоимость наплавленного металла, связанная с необходимостью использования в качестве стержня дорогостоящей высоколегированной сварочной проволоки Св--0,7Х25Н13, содержащей 24 — 26О/р хрома и 2 — 14 /О никеля. Цель изобретения — повышение технологической прочности сварного шва и снижеггее стоимости наплавленного металла при холодной сварке чугуна. 5,0 — 10,0 75,0 — 85,0 Введение в состав покрытия мрамора l,0 — 3,5 /р, доломита 1,9 — 3,3 /р и плавикового шпата (5 — IO /0) обеспечивает при расплавлении указанных компонентов получение тройной шлаковой системы (1,0 — 3.5) СаСОз (!,9 — 33) СаСОз МЯСО (5 — 10) CaF с низким межфазных натяжением на границе раздела металлическая ванна-шлак. Тем самым достигается высокая сопротивляемость направленного металла образованию газовых пор и шлаковых включений. Снижение содержания мрамора, доломита и плавикового шпата ниже нижнего предела не позволяет добиться намеченного положительного эффекта — ухудшается газовая и шлаковая защита сварочной ванны. Увеличение содержания любого из указанных компонентов сверх верхних пределов и особенно нарушение их соотношения приводит к резкому снижению сварочно-технологических свойств электродов — ухудшаются форма сварного шва и отделимость шлаковой корки. Дополнительное увеличение стойкости железо-никелевого сплава к образованию газовых пор достигается за счет его легирования алюминием, вводимым в покрытие в Плавиковый шпат Никелевый шлам Лигатура железо-алюминий 2,0 — 4,0 В качестве стержня используется стальная низкоуглеродистая проволока Св — 08. Предлагаемый состав позволяет создать высокоэкономичные технологичные электроды для холодной сварки чугуна, которые обеспечивают получение железо-никелевого сварного шва с содержанием никеля около 35О/р при применении безникелевой стальной проволоки за счет введения в покрытие никелевого шлама с содержанием никеля >75 вес. /0. Легирование наплавленного металла никелем, вводимым в покрытие в виде никелевого шлама, улучшает его свариваемость с чугуном. Гlри этом оптимальные характеристики сварного соединения, технологическая прочность сварного шва, низкая твердость сварного шва и малая протяженность зоны отбела чугуна обеспечиваются при содержании никеля в наплавленном металле в пределах 32 — 37 /р, что соответствует 75— 85 /rr никелевого шлама в покрытии при использовании в качестве электродного стержня низкоуглеродистой стальной проволоки марки Св — 08 по ГОСТ 2246 — 70. Снижение содержания никелевого шлама ниже нижнего предела приводит к увеличению зоны отбела следовательно, к снижению качества .сварного соединения. В то же время увеличение содержания шлама сверх 85"/о снижает технологичность электродов при их изготовлении и и процессе сварки. 050837 Таблица 1 Компоненты Рутиловый концентрат Мрамор доломит Марганец металлический Сода Хром металлический Слюда Плавиковый шпат 43,7 3,5 S,5 1,9 3,3 0,7 0,5 0 5 0,1 0,3 10 Никелевый шлам с содержанием Н1 ь 75Ъ 80 Лигатура железо-алюминий с содедржанием А1 433 и F. a 42% Графит Углекислый барий Алюминий (порошок) Титан (порошок; Никель (порошок) Магнезит 25 10 3 виде лигатуры железо-алюминий с содержанием Al ) 43%, Ге ) 42%. Желаемый эффект становится заметным уже при содержании лигатуры в количестве 20/0. Увеличение содержания лигатуры сверх 4% ухудшает отделимость шлаковой корки. При этом следует отметить, что легирование металла шва алюминием в виде обычно применяемого в практике алюминиевого порошка резко ухудшает формирование шва и отделимость шлаковой корки. Введение в состав покрытия слюды и соды в указанных пределах позволяет обеспечить высокую технологичность электродов при опрессовке без снижения их сварочнотехнологических характеристик. Нижний предел содержания в электродном покрытии пластификаторов (слюды и соды) выбран экспериментально, исходя из условий обеспечения необходимой пластичности обмазочной массы при опрессовке на электродообмазочных агрегатах в условиях серийного производства: При содержании в покрытии слюды свыше 2% ухудшается отделимость шлаковой корки, а увеличение содержания соды сверх 1% повышает гигроскопичность покрытия. Изготовление обмазочной массы для электродов осуществляется путем дробления, просеивания и механического смешивания компонентов. Используемый в качестве источника никеля никелевый шлам не требует дробления. Он представляет собой отходы электроконтактной обработки изделий из никелевых сплавов (в указанном ниже примере использован шлам, полученный при обработке полуфабрикатов из сплава ЭИ 437Б). Полученная смесь замешивается на растворе жидкого стекла и наносится на 10 электродный стержень из проволоки марки Св- — 08 (низкоуглеродистая сталь) с последующей сушкой. Этот процесс не отличается от общепринятой технологии. Изготовлена по традиционной технологии партия опытных сварочных эектродов. На проволочные стержни марки Св — 08 нанесено покрытие с номинальными предлагаемыми составами l — 3. С целью сравнения испытывались также известные составы 4 (прототип) и 5. С помощью изготовленных электродов осуществляют сварку деталей из чугуна мар° ки СЧ 12 — 28, после чего проводят всестороннее исследование свойств полученных сварных соединений. Составы покрытий приведены в табл. 1, а результаты их испытаний — в табл. 2. Содержание, вес.Ъ в составах 2 3 4 5 l050837 Таблица 2 Свсйства 1 2 3 10,5 14,0 14,5 12 14,0 75 315 85 190 200 380 212 220 170 390 190 180 190 Нет Нет 34 Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Формирование шва и отделимость шлаковой корки, балл Коэффициент наплавки, г/A ч Протяженность зоны отбела чугуна, мкм Твердость металла в зоне сплавления, н, кгс/мм Твердость наплавленного металла (второй слой из чугуна СЧ 12-28} Нв, кгс/мм Технологичность сварного соединения при обработке резанием, балл Технологическая прочность (наличие трещин в сварном шве, количество на длине 100 мм) Наличие пор и шлаковых включений при сварке чугуна СЧ 12-28 на длине шва 100 мм, шт. Наличие пор при наплавке на литейную форму из чуrуна СЧ 12-28, бывшую в эксплуатации, шт Как видно из табл. 2, по своим сварочнотехнологическим и служебным характеристикам электроды с предлагаемым покрытием не уступают известным на железоникелевой основе, причем эти характеристики яв-. ляются стабильными при всех соотношениях компонентов в пределах регламентированных интервалов содержания последних. Толщина зоны отбела со стороны чугуна у сварного соединения, полученного с использованием электродных покрытий состава — 3, не превышает 85 мкм, что ни в коей мере не затрудняет последующую обработку резанием. Твердость наплавленного металла (второй слой на чугуне СЧ l2 — 28) не превышает l90 кгс/мм по шкале Бринеля, что также свидетельствует о высокой технологичности сварного соединения при обработке резанием. В сварных соединениях, полученных,с использованием электродных покрытий сосПоказатели для состава 40 тавов l — 3, отсутствуют поры и шлаковые включения. В сварных швах, выполненных этими электродами, отсутствуют трещины даже при сварке тонкостенных и жестких конструкций. Это свидетельствует о высокой технологической прочности сварных шврв, В качестве базового объекта для сравнения технико-экономических показателей выбран электрод на основе состава 5 для хо лодной сварки чугуна, который обладает вы50 сокими сварочно-технологическими свойствами н обеспечивает при холодной сварке чугуна необходимые служебные характеристики сварного шва за счет легирования его никелем в количестве около 5У/в, но ввиду высокой стоимости и дефицита никеля широкое применение таких электродов в промышленности нецелесообразно, Использование в качестве источника никеля никелевого шлама, представляющего со! 7 бой отходи электрокойтактной обработки изделий из сплава на никелевой основе, поз. воляет значительно снизить стоимость выплавленного металла и расширить область применения электродов. При введении в состав покрытия 75— 85 /о никелевого шлама, содержащего не менее 75% никеля, электрод приобретает высокие сварочно-технологические свойства и оДесщчивает легнрование сварного шва 050837 В. (до 32 — он/а нйкеля), что, как йбказали проведенные исследования, является доста. точным для получения необходимых слу. жебных характеристик сВарного шва прн . холодной сварке изделий из чугуна. Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения по сравнению с . базовым объектом составит свыше Ь тыс. руо М.3 т электродов. Уедактор Ю. Ковач Заказ 8554i33 Составитель И. Иванова Техред И. Верес Корректор М. Шарошн Тираж 306 Подннсное ВНИИПИ. f осударственного комитета СССР по делам нзобретеннй . н открытий I 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 .Фнлнал ППП «Патентэ,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4
