Состав электродного покрытия

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (др 4 В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН. IA И ОТКРЫТИЙ (21) 3829200/25-27 (22) 22.10.84 (46) 30.07.86. Бюп. В 28 (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (72) И.К.Походня, А.В.Булат и И.P.ßâäîùèí (53) 621.791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N2 476119, кл. В 23 К 35/365, 1973 °

Авторское свидетельство СССР

У 963771, кл. В 23 К 35/365, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 831466, кл. В 23 К 35/365, 1979. (54)(57) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки металлоконструкций из низкоуглеродистык сталей, содер„,ЯО„„) 242299 А 1 шащий рутнл, ильме нит, мрамор, ферромарганец, целлюлозу, каолин и желез.ный порошок, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повьппения глубины проплавления свариваемых кромок при сварке вертикальных швов сверху вниз, состав дополнительно содержит карбоксиметилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Рутил 26-32

Ильменит 14-32

Мрамор 4-7

Ферромарганец 6-10

Целлюло з а 9-15

Каолин 4-7

Карбоксиметилцеллюлоза 1-2

Железный порошок Остальное

1247299

Изобретение относится к составам электродного покрытия и может использоваться для ручной дуго. вой сварки электродов, позволяющих выполнять вертикальные швы 5 способом "сверху-вниз" и обеспечивающих глубокое проплавление кромок при сварке во всех пространственных положениях, позволяет не только существенно увеличить производительность труда, но и сберечь дорогостоящий присадочный металл.

Одним из основных факторов, благодаря которому становится возможной сварка способом "сверху-.вниз", явля- 15 ется уравновешенность массы расплавленного металла и шлака силой дав4 ления дуги, реализующейся благодаря газо-паровому потоку, исходящему с торца плавящегося электрода, а также 20 реактивному давлению паров металла и шлака с поверхности сварочной ванны. Наиболее легко управляемая составляющая силы давления дуги связана с газовым потоком продуктов разло,жения карбонатов (мрамора, магнезита) и компонентов органического происхождения (целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и др.), содержащихся в электродном покрытии. Интенсификация газового потока на сварочную ванну приводит не только к удержанию расплавленного металла и шлака на вертикальной плоскости, но и к их оттеснению, благодаря чему улучшается 35 теплопередача от высокотемпературного источника нагрева сварочной дуги ° к основному металлу и, как следствие, увеличивается проплавление свариваемых кромок. Такая интенсификация га- 40 зового потока может быть достигнута путем увеличения в электродном покрытии содержания целлюлозы. Добиться такого же результата введением в покрытие рутилового вида большого ко- 45 личества мрамора или магнезита не представляется возможным вследствие увеличения жидкотекучести и выхода шлака, а также роста опасности образования свищей.

Не менее важным показателем для сварки способом "сверху-вниз" и обеспечения глубокого проплавления свариваемых кромок является характер изменения вязкости (жидкотекучести) шлака по мере снижения его температуры. Вязкость шлака должна резко возрастать в узком интервале температур — близком к температуре кристаллизации металла сварочной ванны.

Шпак, обладающий такими свойствами, принято называть "коротким". "Короткий шлак не натекает в переднюю часть сварочной ванны и способствует удержанию расплавленного металла на вертикальной плоскости. В противном случае, когда шлак сохраняет высокую жидкотекучесть в широком интервале температур, происходит его натекание на боковые участки сварочной ванны и впереди дуги, ухудшается теплопередача к свариваемому металлу, уменьшается проплавление свариваемых кромок, происходит шунтирование сварочного тока через шлак и примерзание электрода к изделию.

В результате процесс сварки способом "сверху-вниз" становится невозможным.

Целью изобретения является сокращение расхода дорогостоящего присадочного металла на сварку металлоконструкций эа счет обеспечения глубокого проплавления свариваемых кромок в том числе в зоне корня шва.

Использование в составе покрытия каолина (алюмосиликат, содержащий до

12Х кристаллизационной влаги) поз воляет снизить жидкотекучесть шлака эа счет уменьшения в покрытии содержания сухого остатка жидкого стекла-. содержания Si02, К О, Na О в шлаке, повышающих жидкотекучесть последнего.

Аналогичный эффект достигается за счет применения в составе покрытия карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), позволяющей использовать при изготовлении электродов жидкое стекло пониженной вязкости и,следовательно, снизить в покрытии содержание его сухого остатка — SiO, К О, Na О в шлаке. Суммарное действие укаэанных факторов обеспечивает получение "короткого" шлака и способствует проплавлению свариваемых кромок.

Использование в составе покрытия каолина и карбоксиметилцеллюлоэы (КМЦ) позволяет увеличить давление дуги и проплавляющую способность электродов эа счет паров воды, СО и СО У образующихся при разложении указанных материалов.

Использование в составе покрытия ильменита (содержит до 307 Ее Оэ)

2 3 позволяет подавить кремневосстановительный процесс. Благодаря этому в

1247

Таблица 1

Рецептурный состав, 7

Компоненты

III IV

26

Рутил

32

25

Ильменит 14

32

Мрамор

Каолин

Ферромарганец 9

Целлюлоза 9

15

9,5

Карбоксиметилцеллюлоза 1

1,5

Железный порошок 30

30 покрытии повышается содержание материалов органического происхождения (целлюлозы и карбоксиметилцеллюлозы) до 17Х и одновременно снижается опасность образования в металле шва пор, свищей и вздутий при высокой проплавляющей способности электродов.

В данном покрытии КИЦ используется для снижения в шлаке содержания

8i0, К О, Иа 0 (это способствует полученйю "короткого" шлака), увеличения проплавляющей способности (электроды с предлагаемым покрытием сушат при температуре 100-110 С, при которой органические компоненты не 15 сгорают) и предотвращения отвердевания электродной обмазочной массы в процессе изготовления электродов.

Примеры конкретных составов предлагаемого покрытия приведены в 20 табл.1, а показатели расплавления и механические свойства швов соответствующих электродов — в табл.2 °

Данные табл.3 иллюстрируют проплавляющую способность и геометри- 25 ческие характеристики швов электродов с предлагаемым покрытием.

Согласно результатам испытаний, приведенным в табл.2, видно, что электроды с предлагаемым покрытием Зо приемлемы по производительности наплавки и механическим свойствам ме- талла шва. При этом предлагаемые электроды (варианты рецептуры I-III) 299 4 обеспечивают большую глубину проплавления свариваемых кромок (табл.3) .

Изменения состава предлагаемого покрытия по IV-ому варианту, (табл.1) выходящему эа заданные пределы, при,водят к непровару евариваемых кромок в зоне корня шва (см. табл.2). Это вызвано повышением выхода шлака и увеличением мощности дуги (проявляется в росте U<) приводящей к черезмерному увеличению массы расплавленного металла и шлака, удержание которых силой давления дуги на вертикальной плоскости становится затруднительным. Натекание металла и шпака в переднюю часть сварочной ванны экранирует теплопередачу к свариваемым кромкам — особенно в зоне корня шва.

Изменения состава предлагаемого покрытия по V-ому варианту, выходящему за заданные пределы, приводит также к непровару в зоне корня шва (табл.3) ° Это обусловлено низкой мощностью сварочной дуги и недостаточным тепловложением в основной металл.

Более глубокое проплавление свариваемых кромок или сокращение в шве доли дорогостоящего присадочного металла, достигаемое при использовании электродов с предлагаемым покрытием (варианты рецептуры I — II I) позволит получить значительныйэкономический эффект.

1247299

Таблица 2

Ударная вязкость металла шва (Дж/см ) при температуре, С

Марка вари« аемой тали Электро

1 Т Т

20 -20 -40 -60

С предлагаемьи покрытием

ВС-Зсп 470-480 22-28 130-160

110-130 90-100 60-80

120-130 80-100 55-80

480-490 23-28 140-160

50-60

60-70

480-500 22-28 130-150

100-130 80-9О

100-110 70-80

460-470 20-24 110-130

4 . IV

° 1

125-130 110-115 80-90

490-500 24-28 130-140

° t

+- Ударную вязкость металла шва определяли на образцах типа VI

Та блица 3

Геометрические характеристики шва

Режим сварки

Электроды

l А

U,„B

Катет, мм

Глубина проплавГлубина проплавле

Площадь поперечного ленин, MM ния сечения

maa,мм кромок в корне шва, мм

С предлагаемым покрытием

200

1,2

200

1,5

200

2,0

1.Ч

1,0

Ч

0,8

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

28-30 5 5

30-32 6

32-34 6,7

34-36 6,8

26-28 5

ВЦИК Заказ 4067/20 . -Тираж 1001

1,2 30 l t2 34

1,5 40