Состав электродного покрытия

 

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки сложнолегированных бронз, содержащий криолит;, плавиковый шпат, мрамор, хлористый калий и/или хлористый натрий, фтористый на-трйй , карбоксиметилиеллюлозу, никель железный порошок, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления, технологической прочности покрытия. ..:. I т;сварочно-технологических свойств электрода, а также механических свойств и коррозионной стойкости наплавленного металла, состав дополнительно содержит фторсиликат натрия , ферробор и феррованадий при следующем соотношении компонентов, мйс.%: Криолит28-35 Плавиковый шпат 6-9 Мрамор 5-7 Хлористый калий и/или хлористый натрий0,2-2,0 Фтористый натрий10-15 Никель23-25 Ф Железный порошок 10-12 (/) Фторсиликат натрия2-5 Ферробор 0,5-2,0 Феррованадий 0,5-2,0 Карбоксиметилцеллюлоза 0,2-1,2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1073052 A

3(5D В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2-5

0,5-2,0

0,5-2,0

0,2-1,2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3522525/25-27 (22). 20.10;82 (46) 15.02.84. Вюл. Р 6 (72) E.Ë.Ãðèãoðüåí, Л.A.Eôèìoâ, Г.Л.Петров, А.Е.Вайнерман и Н.В.Веляев (53) 04 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 513820, кл. В 23 К 35/365, 06.01,75.

2.-Авторское свидетельство СССР

Р 831465, кл. В 23 К 35/365, 23.10.78 (прототип). (54) (57) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки сложнолегированных бронз, содержащий криолит, плавиковый шпат, мрамор, хлористый калий и/или хлористый натрий, фтористый натрий, карбоксиметилцеллюлозу, никель, железный порошок., о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления, технологической прочности покрытия, сварочно-технологических свойств электрода, а также механических свойств и коорозионной стойкости наплавленного металла, состав цополнительно содержит фторсиликат натрия, ферробор и феррованадий при следующем соотношении компонентов, мас ° é

Криолит 28-35

Плавиковый шпат 6-9

Мрамор 5-7

Хлористый калий и/или хлористый натрий 0,2-2,0

Фтористый натрий 10-15

Никель 23-25

Железный порошок 10-12

Фтораиликат натрия

Ферробор

Феррованадий

Карбоксиметилцеллюлоза

1073052

Изобретение относится к сварке, в частнс>сти к электродным покрытиям, применяемым для сварки сложнолегированных алюминиевых бронз типа АЖН Мц 9-4-4-1, Бр АЖН 9-4-4, БрАЖН10-4-4 и др. и может быть использовано в машиностроении, судостроении, химической и нефтяной промышленности.

Известно электродное покрытие, состав которого содержит следующие компоненты, мас.Ъ:

NpaMop 3-5

Криолит 40-60

Хлористый калий 20-30

Плавиковый шпат 5-10

Древесный уголь 3-5

Ферробор О, 5-4

Феррованадий 0,5-4

Указанное покрытие позволяет долегировать в необходимом количестве наплавленный металл бором и ванадием (1$.

Однако, металл,наплавленный электродами, состоящими из стержня марки БрАМ7(Мц-3-1,5 и этого покрытия содержит пониженное количество железа и не содержит никеля. При таком химическом составе не обеспечиваются необходимые прочностные и коррозионные свойства наплавленного металла, и электроды со стержнем из HpA!ÊMö-10-3-1,5 и данного покрытия непригодны для сварки сложнолегированных алюминиевых бронз.

Известно электродное покрытие, наносимое на стержень марки БрАМЦ-9-2, состав которого содержит следующие компоненты, мас.Ъ:

М р а 1 1 О ) 4-9

Фтористый натрий 4 — 15

Фторбооат калия 0,4-3

Криолит 26-37

Плавиковый шпат 4-15

Хлрристый натрий и/или хлористый ка>лий

Никель

Марганец металлический 20-30

Железный порошок 3-6

Карбоксиметилцеллюлоза 0,1-?,5

В качестве связующего используется ,жидкое стекло по ГОСТ 13078-67, Электроды с таким покрытием обладают высокими сварочными технологическими свойствами (2 1.

0 > 3

12-18

Известное покрытие не обеспечивают получение химического соста- ва.наплавленного металла, сооТВеТ ствующего бронзе марки БрАЖНМц8,5-45-1,5, Металл, наплавленный этими электродами, имеет повышенное содер>кание марганца и пониженное содержа.ние никеля и железа.

Цель изобЬетения — разоаботка сва рочного электродного покрытия преимуГ щественно для сварки сложнолегированных алюминиевых бронз типа

БрАЖНМц9-4-4-1, БрАЖН9-4-4, 5 БрАЖН10-4-4, .и др., обладающего новы>аенной технологичностью в изготовлении, технологической прочностью покрытия, высокими сварочнотехнологическими свойствами, обес10 печивающего высокие механические свойства и коррозионную стойкость наплавленного металла.

Для достижения указанной цели состав электродного покрытия для сварки сложнолегированных бронз, содержащий криолит, плавиковый шпат, мрамор, хлористый калий и/или хлористый натрий> фтористый натрий, карбоксиметилцеллюлозу, никель, железный порошок, дополнительно содер. жит фторсиликат натрия, Ферробор, феррованадий при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Криолит 28-35

Плавиковый шпат 6-9

Хлористый калий и/или хлористый натрий 0 5-2,0

Никель 23-25

Железный порошок 10-12

Мрамор 5-7

Фтористый натрий 10-15

Фторсиликат натрия 2-5

Феоробор .О, 5-? ..

35 Феррованадий 0 5-2

Карбоксиметилцеллюлоза 0,2-1,2

Оптимальный состав электродного покрытия определяется в результате проведения эксперимента. Количество металлической составляющей электрод ного покрытия (никель, железный поро шок, феоробор и феррованадий) определяется соотношением между шлакод5 вой основой электродного покрытия и легирующими элементами, а также величинои коэффициента массы покрытия. Введение в покрытие ферробора и феррованадия в указанных пределах обеспечивает повышение прочности металла . ава при сохранении высоких пластических свойств, а также повышение коррозионной стойкости сварных соединений, компенсируя тем самым неизбежные потери легирующих ( элементов в Металле шва в процессе сварки.

При ссдер>кании легирующих элементов в покрытии более 45-о заметно ухудшаются сварочно-технологические

60 свойства электродов- отделимость шла ка, формирование шва, увеличивается склонность к образованию пор и разбрызгивайие. Увеличение доли шлакообразующих составляющих, хотя и улучшает сварочно-=åõíîëîãè÷åñêèå

1073052 свойства электродов, одновременно приводит к увеличению возможности перехода кремния из электродного покрытия в наплавленный металл за счет кремниевосстановительных процес сов, В результате перехода кремния пластические свойства наплавленного металла снижаются. От содержания хлористого натрия и/или хлористого калия зависит технологическая прочность покрытия. При содержании их 10 в покрытии ниже 0,5% при сушке и прокалке электродов образуются трещины; увеличение содержания свыше

2% требует значительного расхода или жидкого стекла или (при дози- 15 рованном введении в замес 27% жидкого стекла) водного раствооа КМЦ.

Повышение содержания сухого остатка жидкого стекла в покрытии вызывает увеличение перехода кремния в наплавленный металл, повышенный расход КМЦ, приводит к снижению прочности покрытия и увеличению склонности к образованию пор из-за повышенной гигроскопичности покрытия при хранении электродов.

Увеличение содержания криолита выше 35Ъ снижает технологическую прочность покрытия, а снижение ниже 28% не позволяет получить удовлетворительные сварочно-технологические свойства электродов. Механическая прочность покрытия повышается за счет введения фторсиликата натрия, при этом заметно снижается также склонность наплавленного метал- З5 ла к образованию пор. Однако, при содержании его свыше 5% повышается вероятность перехода кремния в наплавленный металл. Повышенное содержание в покрытии плавикового 40 шпата и мрамора способствует повышению температуры плавления шлака, что ухудшает отделимость шлака и формирование наплавленного металла.

Кроме того, в результате диссоциации мрамора при высоких температу- . рах образующийся углекислый газ способствует выгоранию алюминия, хотя и повышает значительно устойчивость горения дуги. При концентрации мрамора и плавикового шпата менее 5 и 6Ъ снижается устойчивость горения дуги и кроющая способность шлака из-за снижения температуры его плавления и повышения жидкотекучести.

Снижение содержания фтористого натрия ниже 10% приводит к увеличению неметаллических включений в металле шва, а увеличение свыше

15% ухудшает отделяемость шлака и формирование наплавленного.металла,6О

Граничные и оптимальные значения состава покрытия наносимого на стержни из БРАЯМц10-3-1,5 определяются путем оценки сварочно-технологических свойств электродов и 65 механических свойств наплавленного металла. Пля сравнения определяются также сварочно-технологические свойства электродов известного состава со стержнем из БрАМц2.

В табл.1 приведены составы электродных покрытий.

Компоненты шихты размалывают, просеивают через сито 9 020 (ГОСТ

6613-53) и тщательно перемешивают.

Сухая шихта замешивается на водном растворе силиката натрия, имеющего модуль в соответствии с ГОСТ

13078-67 при плотности 1,4-1,42 мг/м

Расход жидкого стекла на 100 кг сухой шихты составляет 26 кг. Для снижения вязкости замеса вводится дополнительно 151-ный водный раствор КМЦ в количестве 5Ъ. После опрессовки на электродном прессе электроды сушат до остаточной влажности

5% (10 ч). Прокалка электродов выполняется при 660-680 К в течение.

1,5 ч. После прокалки коэффициент массы покрытия составляет 0,18-0,21.

Готовыми электродами выполняется наплаька на бронзовую пластину толщиной 25 мм состава: 8,2 А0

3,4 Ni — 4,5 Fe — 1,68 Мп. Высота наплавки 36 мм. В качестве источника питания используется сварочный выпрямитель. Наплавка выполняется на обратной полярности на токе

200-220 А, напряжение на дуге 2427 В.

Сварочный электрод с указанными элек-.родными покрытиями (в трех вариантах), а также с известным составом показывают высокие сварочно-технологические свойства. Дуга горит устойчиво, без заметного разбрызгивания. шлак покрывает наплавленный металл ровной по толщине коркой, которая по мере охлаждения растрескивается и отстает от поверхности наплавленного валика. После окончания наплавки шлак легко удаляется металлической щеткой. Наплавленный металл имеет мелкочешуйчатую поверхность без побитости. При внешнем осмотре наплавленных валиков и образцов после испытаний поры, трещины и шлаковые включения в металле не обнаруживаются.

В табл.2 приведены химический состав и механические свойства наплавленного металла.

Как следует из табл.2, наплавленный металл известного состава по своему химическому составу, а именно по Ni, Fe и Мп значительно отличается от основного металла, на который производится наплавка.

Неоднородность химического состава неизбежно приводит к контактной коррозии и разрушению сварного соединения. По механическим свойствам (относительное удлинение и ударная

1073052 вязкость) известный состав также уступает предлагаемому электродному покрытию.

Предлагаемое электродное покрытие обладает следующими преимущест- з вамиг по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принято известное покрытиЕ, .предлагаемое покрытие более технологично при изготовлении электродов. Это достигает 10 ся введением в состав покрытия фторТа блица 1

Состав электродного покрытия по вариантам

Известный состав

Криолит

35

30

Натрий фтористый

Плавиковый шпат

Фторборат калия

1,5

0,8

Хлористый натрий

1,5

Мрамор

Фторсиликат натрия

25

Никель

Железный порошок

10

0,5

Ферробор

1,8

0 5

Феррованадий

0,8

1 2

0,2

0,20

0,18

6,19

0,21

Компоненты электродных покрытий

Марганец металлический

Карбоксиметилцеллюлоза

Расход жидкого стекла, Ъ к массе сухой шихты

Козффициент массы покрытия силиката натрия; обеспечивается более высокая производительность сварки благодаря высоким сварочно-технологическим свойствам; повышается качество сварных соединений и уровень механических и коррозионных свойств до уровня свойств основного металла.

Это достигается микролегированием наплавленного металла (металла шва) через электродное покрытие бором и ванадием, а также введением никеля и железа.

1073052

Таблица 2

Механические свойства

Химический состав, мас.В

Состав

ОД 02

МПа, МПа Ф МПаМ

Cu Af, Ni Fe Mn V В

1 Осталь- 7,8 3,0 4,3 1,51 0,03 0,02 0,44 580 311 16,8 0,34 .ное

2 7ю4 ЗюЗ 5|0 1 55 Оф008 Ор 006 Ою36 541 285 22ю5 0 44

3 †— 7т7 3,1 4,7 1,56 0,02 0,015 0,42 544 307 17,6 .0,38

Известный состав - - 7;5 2,6 0,8 4,8

0,46 570 305 14,2 0,25

П р и м е ч а н и е. Приведены средние значения механических свойств при испытании трех образцов. Для известного состава приведены механические свойства после упрочняющей термической обработки.

Составитель Н.Иванова

Редактор Т.Парйенова Техред T.Ôàíòà Корректор Ю.Макаренко

Заказ 260/12 Тираж 2037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4