Состав электродного покрытия для сварки тяжелых цветных металлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 В 23 К 35 362

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

40,7 — 49,1

Мрамор

Плавиковый шпат

Двуокись титана

Карбид хрома

Полевой шпат

Бентонит

26,0 — 31,2

7,4- 8,8

4,5 — 18,5

2,8 — 4,6

1,8 — 3,7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3745216/25-27 (22) 16.04.84 (46) 07.05.86. Бюл. № 17 (71) Пермский политехнический институт (72) М. Н. Игнатов, Л. Н. Битинская, Т. Ф. Мочалова, С. Н. Бажин, Л. Ф. Рылов, Л. Е. Бурдина и Л. Б. Баталова (53) 621.791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 617214, кл. В 23 К 35/365, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1131122, кл. В 23 К 35/365, 28.11.83. (54) (57) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СВАРКИ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТHblX МЕТАЛЛОВ, содержащий мрамор, „„SU„„1228998 А1

/ плавиковый шпат, двуокись титана, полевой шпат, бентонит и карбид металла, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения твердости наплавленного металла при повышенных температурах, в качестве карбида металла состав содержит карбид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

1228998

10

30

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к сварочным материалам, а именно электродным покрытиям, и может быть использовано для ручной дуговой сварки (наплавки) покрытых электродом изделий и аппаратов из тяжелых цветных металлов (медь, никель) и сплавов на их основе.

Целью изобретения является повышение твердости наплавленного металла шва при повышенных температурах.

Предлагаемое содержание компонентов в покрытии дает возможность получать шлак типа .СаΠ— CaF — SiO с добавкой TiO, близкого к эвтектическому составу (температура плавления шлаковой основы 1410—

1430 К; вязкость шлака 0,13 Па ° с; коэффициент основности 3,90; плотность шлака

2,78 кг/м ° 10 ) .

Плавиковый шпат относится к газошлакообразующим компонентам, вводится в покрытие с целью газовой защиты сварочной ванны от азота и кислорода воздуха, способствует снижению пористости в металле шва за счет более полного связывания водорода в стойкие соединения (ОН, HF) и удаление его из зоны сварки, разжижает шлак и способствует получению качественного металла шва.

При содержании плавикового шпата менее 26,0% происходит недостаточное рафинирование металла шва по водороду, что способствует возникновению пористости и охрупчиванию металла шва, тем самым снижается качество металла шва.

Содержание плавикового шпата в покрытии более 31,2% приводит к повышению вязкости сварочного шлака, нарушению качества защиты металла и его формирования, а также к плохой отделимости шлаковой корки. Значительно сказывается его антистабилизирующая способность, что приводит к снижению устойчивости горения дуги.

Присутствие в покрытии плавикового шпата способствует понижению его температуры плавления и снижает активность TiO как окисла в высокотемпературной части зоны плавления на границе раздела фаз шлак — металл.

Мрамор в большей степени выполняет газозащитные функции покрытия, оттесняя воздух от дугового промежутка за счет выделяющихся при диссоциации углекислого газа и окиси углерода, что приводит к снижению содержания азота в металле шва и, следовательно, к активизации газовой защиты зоны сварки. Кроме того, образующийся при диссоциации окисел (СаО) активно участвует в рафинировании металла шва через способность связывать в нерастворимые соединения и удалять в шлак серу и фосфор. Окисел СаО способствует очистке расплавленного металла шва от неметаллических включений, взаимодействуя с окислом

SiOg и образуя соединения типа СаО, $10, легко переходящие в шлак.

Уменьшение содержания мрамора в покрытии ниже 40,7% нецелесообразно, так как при этом повышается склонность металла к образованию пор.

Ограничение содержания мрамора в покрытии до 49,1% предотвращает черезмерное науглероживание направленного металла.

Двуокисль титана — шлакообразующий компонент, способствует защите сварочной ванны от взаимодействия с окружающей атмосферой, а также способствует получению мелкочешуйчатых сварных швов с легко удаляемой шлаковой коркой. Двуокись титана легко переходит в шлак, снижает содержание неметаллических включений в наплавленном металле, придает шлаку свойство жидкотекучести и легкой всплываемости, способствует переносу металла преимуществе IHQ в виде мелких капель и снижает разбрызгивание электродного металла.

Двуокись титана уменьшает температурный интервал затвердевания шлака. Окислы титана, взаимодействуя с окислами никеля, образуют титанаты, легко удаляющиеся в шлак

Это приводит к снижению содержания растворенного кислорода в металле и повышен ию пластических свойств сварных соединений. Введение двуокиси титана в состав фтористокальциевого покрытия с целью снижения содержания водорода в направленном металле наиболее эффективно по сравнению с другими аналогичными соединениями, так как двуокись титана значительно повышает термодинамическую активность фтористого кальция. В результате водород связывается в стойкое нерастворимое в металле соединение (HF) и удаляется из металла и зоны сварки. Двуокись титана в большей степени способствует повышению стабильности горения дуги.

Карбид хрома относится к карбидам тугоплавких металлов. При температурах дугового промежутка и сварочной ванны возможна диссоциация карбида хрома с образованием Сг Сз и С, которые, в свою очередь, частично взаимодействуют с кислородсм и кислородсодержащими соединениями газовой фазы с образованием углекислого газа, окиси углерода, а также частично растворяются в расплавленном металле шва.

Взаимодействие с газовой фазой дуги при водит к дополнительному увеличению ее объема. а также снижению ее окислительного характера (CO /СО), что в общем способствует уменьшению склонности металла шва к образованию пор.

Мелкоизмельченный порошок карбида хрома, попадая в сварочную ванну, играет роль модификатора. Являясь готовым центром кристаллизации в жидкой ванне, он измельчает первичное зерно и способствует образованию мелкозернистой структуры металла шва. При содержании в покрытии

1228998 свою очередь способствует высокой стойкости наплавленного металла коррозионноабразивному износу.

При обработке предлагаемого электродного покрытия было опробовано несколько его составов. В качестве электродных стержней применялась проволока из никеля НП-2 диаметром 4,0 мм. Перед наплавкой (сваркой) электроды прокаливались при 350 С в течение 2 ч. Опробование проводилось

10 на никелевых образцах марки НП вЂ” 2 толщиной 4,0 мм. Сварка осуществлялась постоянным током обратной полярности при силе сварочного тока 160 — 200 А.

В табл. 1 приведены составы электродного покрытия, применявшиеся при опробовании.

Таблица 1

Компоненты

Состав

1 1

1 (2 3 4

49, 1 47,2

45,2 40,7

Мрамор

Плавиковый шпат

31,2 30,0

28,7 26,0

Двуокись титана

8,2 7,4

8,8

8,6

Карбид хрома 4,5

8,6

12,3

18,5

Полевой шпат 4,6

2,8

2,8

3,7

2,8

Бентонит

2,8

3,7

Результаты испытаний вариантов электродных покрытий, касающиеся твердости наплавленного металла при повышенных температурах, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Состав

84

73 49

81 75

103 100

87

108

ВНИИПИ Заказ 22 4/!

Филиал ППП «Патент>, г.

4,5 — 18,5% карбида хрома он полностью растворяется в жидкой сварочной ванне, не вызывая дополнительного загрязнения металла шва неметаллическими включениями, т.е. в указанных пределах никель и карбид хрома образуют твердые растворы внедрения.

Вследствие этих причин возможно получение плавленного металла повышенной твердости при высоких температурах при малом содержании легирующих элементов, С 0,03 — 0,24, Si 0,03 — 0,05; Cr 0,39 — 1,63.

Такое незначительное содержание легирующих элементов позволяет сохранить коррозионные свойства наплавленного металла на уровне основного металла (никеля) с повышенными значениями твердости, а это в

Твердость наплавленного металла, Н ед, (средние знаCi чения) при температуре, С

400 500 600

84 63 40

Как видно из табл. 2, твердость металла шва при 400 †6 С находится в пределах

40 †1 HV ед. (средние значения), что значительно отличается от твердости (31—

81 HV) металла шва, полученного электродом с известным покрытием.

В случае применения покрытия, содержание компонентов в которых, в частности карбида хрома, не достигало нижних значений компонентов предлагаемого покрытия, твердость наплавленного металла шва была недостаточной. В случае, когда содержание карбида хрома превышало пределы верхних значений, наблюдалось повышение твердости наплавленного металла, однако сварочно-тех нологические свойства при этом снижались.

Применение предлагаемого электродного покрытия позволяет широко использовать в химической технологии мелкодисперсный катализатор, т.е. применить эффективный и перспективный метод получения хладонов.

Тираж I00! Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4