Материал неплавящегося электрода

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3(59 В 23 К 35/22 В 23 К 9

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В ABTOPCIIOIIIV ВВИВВТИВВТВУ

20-35

20-30

0,2-0,8

Остальное

С: (21 ) 352299.7/25-27 (22) 21.12.82 (46) 23.03.84. Бюл. 9 11 (72) Б.Д. Сторож, П.С. Кислый, Г.В. Горбунов, Б.Л. Грабчук и М.В. Яковин (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (53) 621.791 ° 75(088.8) (56) 1. Амосов В.М. и др. Электродные материалы на основе тугоплавких металлов. М., "Металлургия", 1976, с. 224.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 622606., кл. В 23 К 35/22, 1977.

3. АвтЬрское свидетельство СССР

М 825300, кл. В 23 К 35/22, 1979 (прототип). (54) (57) МАТЕРИАЛ НЕПЛАВЯЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА для контактной сварки металлов ,плавлением, содержащий тугоплавкий металл VIB группы периодической системы и нитриды тугоплавких металлов

IVB группы периодической системн;отличающийся тем, что, с целью повьнаения термостойкости и улучшения технологичности при спекании, оН дополнительно содержит муллит и никель при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ

Тугоплавкий металл

VIB группы периодической системы

Муллит

Никель

Нитриды тугоплавких металлов IVS группы периодической системы

1080945

Таблица 1

Состав, мас.З

50 Ингредиенты

Муллит

Никель

30

0,8

0,5

0,2

Молибден

60,Вольфрам ,Нитрид титана .Нитрид

65 . циркония

35

49,8

44,2

49,5

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к составам материалов неплавящихся электродов, используемых для контактной сварки металлов плавлением.

Известны составы материалов неплавящихся электродов, содержащие как чистый вольфрам, так и вольфрам с присадками оксидов тория, иттрия или лантана f13.

Известен также состав материала электрода на основе вольфрама с присадкой оксида иттрия (2,3 вес.%) и микроприсадками молибдена, никеля и борида вольфрама (2 ).

Однако вольфрам хорошо смачивается многими металлическими расплавами (например, железом, сталью, титаном, алюминием 1 и растворяется в них, что является причиной образования локальной пористости в сварном шве и разрушения сваренных узлов по шву. Незначительные добавки к воль вольфраму химически инертных к таким расплавам тугоплавких оксидов не оказывает существенного влияния на смачиваемость и химическую инертность электродов. Кроме того, технология изготовления вольфрамовых и вольфрамсодержащих прутков сложная и дорогая: заготовки прессуют из порошка, подвергают двойному спеканию при 2200-2300О С, а затем обрабатывают горячей ковкой на ротационноковочных машинах, все операции выполняются в вакууме или в среде водорода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является состав материала неплавящегося электрода, содержащий, мас.Ъ, оксид алюминия 4-13, нитрид титана 9-34, фольфрам 62-83. Электрод из материала этого состава получают методом порошковой металлургии: прессованием смеси порошков и последующим спекат нием в среде азота при 2050-2200 С. о

Электрод обеспечивает получение равнопрочности шва и свариваемых деталей (3 ).

Однако он недостаточно термостоек что обусловлено интенсивной рекристаллизацией и значительным ростом зерна материала при высокой темпеиатуре спекания.

Цель изобретения — повышение термостойкости электрода и улучшение

его технологичности при спекании.

Укаэанная цель достигается тем, что состав материала электрода, содержащий тугоплавкий металл VIB груп пы периодической системы и нитриды тугоплавких металлов IVB группы периодической системы дополнительно содержит муллит и никель, при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Тугоплавкий металл VIB группы периодической си стемы 20-35

5 Муллит 20-30

Никель О, 2-0,8

Нитриды тугоплавких металлов

ХУВ группы периодической системы Остальное

Введение в состав материала электрода муллита позволяет получить высокоплотный электрод путем жидкофазного спекания при сравнительно невысоких температурах (1840-1860 С

Снижение температуры спекания электрода на 200-350 улучшает техно0 логичность электрода и повышает его термостойкость за счет торможения процесса рекристаллизации и роста. зерен материала. Термостойкость электродов повышается также и вследствие того, что муллит обладает высокой термостойкостью благодаря низким значениям коэффициента термического расширения и модуля упругости. Добавка. никеля активирует уплотнение электрода при спекании и деЗ0 лает его поверхность более гладкой.

Требуемый уровень электропроводнос- . ,ти регулируется содержанием электропроводных компонентов - нитридов и металлов. Значительные количества в

35 составе материала цитридов и муллита, несмачиваемых и невзаимодействующих со многими металлическими расплавами, способствует получению высокого качества сварного соеди40 нения

В табл. 1 приведены примеры количественного соотношения ингредиентов предлагаемых составов, из кото;рых готовят неплавящиеся электроды (стержни ф 8 мм и длиной 45 мм ) с относительной плотностью материала 96-98%.

1080945

Технология изготовления электродов заключается в совместном мокром размоле порбшков указанных ингредиен. тов в нужном соотношении до получения порошка со средним размером частиц 1-3 мкм, пластифицировании 5 смеси порошков раствором каучука в бензине, формовании электродов мето-. дом мундштучного прессования и жидкофазном спекании в среде азота при 1840-1860 С.

Свойства электродов, изготовленных из составов 1-3 (табл. 1) пред-. лагаемого, известного (стержни ф 8 мм и длина 45 мм) и вольфрамового (пру,ток Ф 6 мм материалов приведены

s табл. 2.

Та блица 2

Состав материала электрода

Относительная плотность, %

Краевой угол смачивания расплавлен. сталью, град.

Температура спекания электродов, Предлагаемый

Q8

64

270

1840

300

1860

5 6

48,5

270

1840

Известный

2300

5,5

2150

29,9

20 об.%

190

А1у 0 +

+40 об.% W

440 об.%

Т1И зить расход дефицитного вольфра-, ма.

Используемые в промышленностй

45 вольфрамовые неплавящиеся электроды (базовый объект сравнения имеют практически неограниченную термоСтойкость. Однако взаимодействие вольфрама со свариваемым материалом приводит к снижению качества сварного шва, о что делает / -электроды малопригодными для контактной сварки плавлением.

Как видно из табл. 2, электроды из предлагаемого состава имеют более высокую термостойкость и улучшенную технологичность при спекании: они спекаются при температурах на 250-300 ниже, чем известные что обеспечивает экономию электроэнергии и повышает срок службы печного оборудования. Кроме того, использОвание электродов предлагае« мого состава позволяет сниСоставитель Г. Тютченкова

Редактор Н. Бобкова Техред T.Ôàíòà Корректор A. Тяско

Заказ 1425/9 Тираж 1037 Подписное

ВННИПИ 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

Удельное электросопротивление

10 (OM м

Термостойкость количество теплосмен до разрушения

Экономия электроэнергии на партию электродов из

20 шт., кВт . ч