Электродное покрытие

 

ЭЛЕКТРОДНОЕ ПОКРЫТИЕ, содержащее мрамор, плавиковый шпат, двуокись титана, цирконовьш концентрат. алюминиево-магниевый сплав, железный порошок и 31-Мп-А1-Т1-2г-лигатуру, отличающееся тем, что, с целью повыдения качества сварного шва, уменьшения разбрызгивания электродного металла, покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мае.%: Мрамор. 26-36 Плавиковый шпат18-20 Двуокись титана8-10 31-Мп-А1-Т1-гг-лигатура 2-4 Цирконовый концентрат8-10 Алюминиево-магниевый сплав 1-2 Железный порошок Остальное (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (19) (1!);

3(51) В 23 К 35 365

Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2-4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ,И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3516307/25-27 (22) 01.12.82 (46 ) 30. 11. 83. Вюл, )) 44 (72 ) Д. И. Котельников, В. Г. Коробко, Н.А. Малый, В.Д. Макаренко, A.Ñ. Павлин и И.П. Слободской (71) Черниговский филиал Киевского ордена Ленина политехнического института (53 ) 621.791. 04(088. 8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР . )) 537779, кл. В 23 К 35/965,27.01.75.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 480516, кл. В 23 К 35/365,01.10.73 (прототип ) . (54 ) (57 ) ЭЛЕКТРОДНОЕ ПОКРЫТИЕ, содержашее мрамор, плавиковый шпат, двуокись титана, цирконовый концентрат, алюминиево-магниевый сплав, желез ный порошок и Si-Mn-A1-Ti-Zr-лигатуру, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повыаения качества сварного шва, уменьшения разбрызгивания электродного металла, покрытие содержит компоненты в следуюшем соотношении, мас. Ъ:

Мрамор 26-36

Плавиковый шпат 18-20

Двуокись титана 8-10

Si-Mn-Al-.Ti-Ег-лигатура

Цирконовый концентрат 8-10

Алюминиево-магниевый сплав 1-2

Железный порошок Остальное

1057222

1-2

45

11,9

4,4

А1

6 5 11, 7

4,6

6,2

Изобретение относится к дуговой сварке плавлением и может быть использовано в производстве сварочных электродов и сварных конструкций ответственного назначения. Для сварки ответственных конструкций из угле-родистых и низколегированных сталей применяют электроды с покрытием основного вида, Известно электродное покрытие $1) содержащее следующие компоненты,Mac.%: 10

Плавиковый шпат 33-37

Ферромарганец 6-10

Ферросилиций 10-13

Слюда 5-8

Иттрий . 0,05-0 5 15

Мрамор Остальное

Недостаток электродов с этим покрытием — крупнокапельный перенос расплавленного металла, что затрудняет применение их в монтажных усло- 20 виях. Крупнокапельный перенос металла вызывает примерзание электрода к изделию при сварке на малых токах.

При отрывании электрода от сварочной ванны чаще всего возникают дефекты, 25 для устранения которых нужно удлинять дугу, что также увеличивает вероятность образования пористости в швах, Поэтому сварку в монтажных условиях ° электродами с крупнокапельным переносом металла вести весьма затруд30 нительно, так как они не допускают низких режимов.

Известно также электродное покрытие (2), содержащее следующие компоненты, мас.%: 359

Мрамор 36-38

Плавиковый шпат 20-24

Двуокись титана 8-10

Si-Mn-Al-Ti-Zr-лигатура 5-11

Цирконовый концентрат 8-10

Алюминиево-магниевый сплав 1-2

Железный порошок 12-18

Кальцинированная сода 0,8-1,0

Однако известное электродное покрытие также дает крупнокапельный перенос металла. Кроме того, оно не обеспечивает высоких значений ударной вязкости сварного шва при отрицательных температурах, причем электроды обладают повышенным разбрызгиванием металла в IQHpoKQM диапазоне сварочных токов.

Индекс. Содержание электрода S i - 1n - Al - T i - Zr-лигатуры„мас. Ъ

Цель изобретения — повышение качества сварного шва и снижение разбрызгивания металла.

Поставленная цель достигается тем, что в электродном покрытии, содержащем мрамор, плавиковый шпат, двуок ись т ит ан а, цирк он овый концентрат, алюминиево-магниевый сплав;железный порошок и Si-Mn-Al-Ti-Zr-лигатуру, компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.Ъ:

Мрамор 26-36

Плавиковый шпат 18-20

Двуокись титана 8-10

Алюминиево-магниевый сплав

Цирконовый концентрат 8-10

Si-Mn-Al-Ti-Zr-лигатура 2-4

Железный порошок Ост аль ное

Характер переноса электродного ме.— талла в значительной мере зависит от баланса сил, действукщих на каплю на торце электрода. В этом балансе сила поверхностного натяжения металла играет главную роль среди сил, про; тиводействующих отрыву капель. Сила поверхностного натяжения определяется межфазным натяжением на границе металл — газ или металл — шлак. Добавки поверхностных веществ (кислорода, серы) приводит к снижению поверхностного натяжения электродного металла, вызывает измельчение капель расплавленного металла. Если характер переноса металла становится более мелкопапельным, то сам процесс горения дуги отличается устойчивостью.

Введение таких раскислителей, как

Ti, Zr, Al в покрытие {в виде ферросплавов или комплексных лигатур) способствует связыванию кислорода как поверхностно-активного вещества, в прочие окислы, что вызывает увеличение межфазного натяжения на границе металл - шлак, а следовательно, размеров электродных капель.

В табл. 1 приведена зависимость длительности коротких замыканий (с„, мс) от содержания Si-Mn-Ti-Al-Zr-ëèãàòóðû в электродном покрытии.

В качестве критерия оценки перено. са электродного мет. лла используют длительность коротких замыканий (ь,>, мс), характеризующую реальные размеры капель и время их перетекания в сварочную ванну.

Таблица 1

Сила сварочного тока, A

110 160 200

1057222

Продолжение табл, 1

Индекс электрода

Содержание

Si-Ип-Al-Ti-Zr-лигатуры,Mac.%

А3

12,1

4,8

6,4

А4

13,8

8,2

5,7

14,1

8,7

А5

6,3

10,5

16,5

А6

8,4

2.0, 4

1 2, 8

9, 7

1 4, 3

22,9

10,8

Таблица 2

Содержание

Si-Mn-Al-Ti-Zr-лигатуры, мас. %

Индекс электрода

160 А 200 А

110 А

А1

0,30

0,89

2,4

А2

0,58

0,85 2,3

АЗ

О» 92

1., 12

2,9

А4

1,04

1, 94.

3,6

2,50

А5

1,35

3,7

А6

2,82

5 31

7,4

3,87

6,4

8,8

10,5

А8

4,65

12,4

Из табл. 1 видно, .что с увеличе- 20 нием содержания лигатуры в покрытии перенос становится более,крупнокапельньм. Установлено, что электронны, характеризующиеся величиной „ >15 мс не позволяют выполнять качественные 25 сварные швы в различных пространственных положениях, что вызвано примерзанием их к изделию.

С увеличением содержания Si-Mn-Ti55

-А1-Zr-лигатуры в покрытии повыаается разбрызгивание электродного металла, особенно на форсированных режимах. Меры, вызывающие измельчение капель, благоприятствуют снижению разбрызгивания электродного металла, т.е. улучшению технологических свойств электродов.

Нижний предел содержания Si-Mn-Ti-Al-Zr-лигатуры в покрытии выби= 65

Сила сварочного тока, A

110 160 200

Для получения многокапельного переноса металла содержание комплексной Si-Mn-Al-Ti-Zr-лигатуры в электродном покрытии следует ограничивать 4 мас.Ъ., что позволяет сдвинуть диапазон рабочих токов в сторону более низких значений. Ограничение содержания лигатуры в покрытии позволяет уменьшить также разбрызгивание электродного металла (табл.2).

I рают с точки зрения повыаения ударной вязкости металла шва и улучшения отделимости шлаковой корки,особенно при сварке в разделку, и составляет 2 мас.Ъ. Меры, обеспечивающие измельчение размеров капель и уменыаение разбрызгивания электродного металла, реализуются конкретными составами предлагаемого электродного покрытия (табл.

3) °

1057222

Т а б л и д а 3

Содержание, мас.З в составе

1 2: (3

Компоненты

36

20

1,5

Цирконовый концентрат

Si-Mn-Al-Ti-Zr -лнгатура

Железный порошок

27,5 родов с предлагаемым покрытием (ф4 мм, Х = 170 А, постоянный ток, обратная полярность, а в табл. 5 данные ударной вязкости металла шва, выполненного электродами с предлагаемым покры тием, Таблица 4 бег

МПа

Сталь, толщина, MM

Состав

420-450 540-560

28-31 68-73

Ст. Зсп.

14

09Г2, 16

550-570

27-30 69-71

Ф

425-440

Ст Зсп

14.

09Г2,16

420-460 550-580

29-33 72-74

25-29 67-71 450-480 540-580

25-31

460-470

Ст. Зсп, 14

09Г2,16

530-575

70-73

68-70

24-27

440-460 545-580

Таблица 5 ударная вязкость, Дк/cM при Т С

2 о

Сталь, толщина, мм

Состав

-60

170-190

160-180

190-210

190-210

210-240

240-290

Ст. Зсп, 14

10ХСНД,16

200-230

220-270

130-170

170-210

160-200

210-230

160-190

190-220

Ст. Зсп, 14

10ХСНД,16

150-180 130-160 160-190 110-155

190-220

230-300

Ст. Зсп,14

10ХСНД,16

Видно, что по механическим свой- гаемыи покрытием относятся к типу ствам металла шва электроды с предла-Я 350А и обеспечивают высокие значения

Мрамор

Плавиковый ыпат

Двуокись титана

Al-Mg-сплав

В качестве связующего рекомендуется испольэовать калиево-натриевое жидкое стекло со следующими характеристиками:модуль 2,8-3,2,плотность

1,40-1,48 г/см и вязкость 0,3-0,6 H c/ü .

В табл. 4 приведены данные механических свойств металла шва элект-

26

18

° 1

2

10

18

120-160

100-140

145-185

115-160

1057222 ударной вязкости при 60 С.. Такие служебные характеристики металла шва достигаются введением-в состав пок:рытия оптимального количества и соот ношения алюминиево-магниевого сплава, цирконового концентрата и si-Мп-А1-Ti-Zr-лигатуры. Железный порошок увеличивает выход плавленного металла, а также способствует улучшению стабилизирующих свойств покрытия.

В табл. 6 приведены результаты сравнительных испытаний (за базовый объект принят прототип изобретения).

Таблица 6

В Ом ".с

Допускаемые режимы сварки, A (.электроды ф 4. мм) Состав

160 A 180 A

Прототип

П р и м.е ч а н и е. В табл. 6 приведены средние данные из

5-6 измерений.

I формированию металла шва и легко отделяющиеся при сварке в различных пространственных положениях. Электроды с предлагаемьак покрытием предназначенны для сварки преимущественно в монтажных условиях ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Видно, что электроды с предлагаемым покрытием обеспечивают мелкокапельный перенос расплавленного ме- Зп талла, нез начнтельное раз брыз гивание металла н высокую стабильность горения дуги. При выбранном соотношении мрамора и фторида кальция образуются шлаки, способствующие хорошему;.Составитель..Н. Иванова

Редактор А. Курах Техред И.Гайду Корректор Г, Решетник

Заказ 9447/15 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

151,3

145,7

178,2

100,6

178., 3

177t9

194,8

106,2

1,5-3,4

1,9-3,8

1,4-3,3

5,5-8,8

90-220

90-220

90-220

130-190