Состав электродного покрытия для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей

 

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к составу электродных покрытий для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Целью изобретения является повышение производительности .за счет повышения скорости сварки и осуществления сварки наклоннымопирающимся электродом. Электродное покрытие содержит 15-22% рутила, слюды, 0,5-3% глинозема, 6-8% ферромарганца, 1,5-2% целлюлозы, 1-3% циркониевого концентрата, 0,5- 3% мрамора, 3-4% каолина, остальное - железньй порошок. Покрытие обеспечивает высокую кроющую способность шла-- ка при высокоскоростной сварке и исключает затекание шлака в зону горения дуги, что необходимо для сварки наклонным электродом. Высокое содержание железного порошка наряду с повышенным отношением массы покрытия к массе стержня (1,5-2,4) обеспечивает повьш1ение коэффициента наплавки. 3 табл. (Л ю 00 4i 00 4ib СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

4 Я И И

РЕСПУБЛИК др 4 В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21 ) 3881610/25-27 (22) 15. 04. 85 (46) 23.01.87. Бюл. И 3

;(71) Институт электросварки им. Е.О. Патона (72) И.К. Походня, И.Р, Явдощин, А.В. Булат и А.С. Бибиков (53) 621.791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 381494, кл. В 23 К 35/365, 03 ° 01.72.

Авторское свидетельство СССР

В 682344, кл. В 23 К 35/365, 20.05.74.

Авторское свидетельство СССР и 121.4375, кл. В 23 К 35/365, 17.10.84. (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ

ДЛЯ СВАРКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к соста„.Я0„„1284843 А1 ву электродных покрытий для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Целью изобретения является повышение производительности .за счет повышения скорости сварки и осуществления сварки наклонным опирающимся электродом. Электродное покрытие содержит 15-22Х рутила, 1-4Х слюды, 0,5-3Х глинозема, 6-8Х ферромарганца, 1,5-2Х целлюлозы, 1-3Х циркониевого концентрата, 0,5ЭХ мрамора, 3-4Х каолина, остальное— железный порошок, Покрытие обеспечивает высокую кроющую способность шлака при высокоскоростной сварке и исключает затекание шлака в зону горе- Е ния дуги, что необходимо для сварки фд наклонным электродом. Высокое содержа. ние железного порошка наряду с павы- ( шенным отношением массы покрытия к массе стержня (1,5-2,4) обеспечивает 3 повышение коэффициента наплавки.

3 табл.

1284843

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к электродным покрытиям для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Целью изобретения является повышение производительности путем повышения скорости сварки и осуществления сварки наклонным электродом.

Повышение производительности труда продолжает оставаться одной из важнейших задач дальнейшего совершенствования ручной дуговой сварки.

Одним из эффективных путей ее решения является использование высокопроизводительных электродов с железным порошком в покрытии как для ручной дуговой сварки, так и сварки наклонным опирающимся электродом (в этом случае один сварщик-оператор обслуживает одновременно 4-6 переносных приспособлений, в которых установлены длинномерные электроды).

В связи с наметившейся тенденцией к сокращению металлоемкости машин и конструкций при сохранении их э <сплуатационных характеристик становится актуальным повышение производительности труда за счет увеличения линейных скоростей сварки. При этом необходимо гарантировать хорошее формирование металла шва и отсутствие в сварных соединениях таких дефектов как подрезы, несплавления, утяжены.

В случае скоростной ручной дуговой сварки, особенно — сварки наклонным электродом, когда сварщик-оператор начинает сварку, но не вмешивается в ее ход важно, чтобы шлак равномер=. но покрывал шов, не подтекал в зону дуги и не затруднял ее горения. Таким образом, к электродам, предназначенным для скоростной сварки, предъявляется ряд специфических требований. Для уяснения обоснованности указанных требований рассмотрим совокупность факторов, определяющих ,формирование металла шва.

Г

Формирование металла шва определяется соотношением следующих силовых факторов: силы давления дуги, изменяющейся пропорционально квадрату сварочного тока, которая является результатом давления на ванну паров металла и шлака из области активного пятна и газообразных продуктов разложения карбонатов и органических компонентов электродного покрытия;

55 силы гидростатического давления расплавленного металла и шлака, пропорциональной их массе и зависящей от производительности расплавления электродов; силы межфазного натяжения на границе раздела металла-шлак, которая определяется составом шлака и для обеспечения хорошей кроющей его способности должна быть минимальной.

В зависимости от стабильности дугового разряда сварочный ток изменяется в широких пределах, вызывая флуктуации давления дуги. Значитель1 ные его изменения приводят к нарушению формирования металла шва (грубочешуйчатое строение валика) и по явлению в нем дефектов (подрезов и утяжек). Таким образом, при скоростной сварке благоприятные условия формирования шва обеспечиваются при минимальном давлении дуги, максимальной массе расплавленного металла и шлака, хорошей кроющей способности шлака и стабильном горении дуги.

Использование в составе покрытия глинозема и циркониевого концентрата снижает основность покрытия, уменьшает жидкотекучесть шлака и межфазное натяжение на границе раздела шлак-металл. За счет этого обеспечивается хорошая кроющая способность шлака в условиях скоростной ручной дуговой сварки и исключается затекание шлака в зону горения дуги, чем обеспечивается получение высококачественных швов при сварке наклонным электродом.

Использование в покрытии мрамора обеспечивает высокую стабильность горения дуги, чем обеспечивается получение хорошо сформированных мелкочешуйчатых швов с плавным переходом к основному металлу.

Использование в составе предлагаемого покрытия каолина в количестве 3-47. при соотношении массы покрытия к массе стержня 1,5-2,5 обеспечивает низкую склонность электродов к перегреву. Это объясняется, вопервых, тем, что процесс нагрева электродного покрытия за счет подвода тепла от электродного стержня компенсируетс» потерями тепла на испарение кристаллизационной влаги, входящей в состав каолина, во-вторых — более высокой теплоемкостью покрытия.

Таблица 1

Содержание составляющих покрытия, Ж

111 T

Составляющие покрытия

I II II/ IV, Ч VI VII VIII

Рутил

15 16 22 22 22 . 15 15 22

5 4 2

3 3,5 4

3 4

Каолин

1 2 4 1 4

4 4 1

Слюда

Мрамор

3 5

0,5 3

0,5 1 3 с

Циркониевый концентрат

1 1 3

3 2

3 3 3 0,5 0,5 3

052

Глинозем

6 6,5 8 8 8 6 6

Ферромарганец

69 65 53,5 52 51 70,5 68 54

Железный порошок

1 5 2 2 2 2 2

Целлюлоз а

2 2.

Соотношение массы Э

2,4 2,0 1,5 1,5 1,5 2,4 2,4 1,5 покрытия к массе электродного стержня

240 200 150 150 150 240 240 150

Таблица 2

Индекс электрода

Коэф- фициент

Режим сварки

Коэффициент

Коэффициентт набрызгивания, Х

Производительность св., А д., В массы покрынаплавнаплавки, г/мм ки, r/А.ч тия

Электроды с предлагаемым покрытием

240 260-270 34- †: 36 16 — 18 0,5 — 0,8 70 — 80

200 230-240 32 — 36 !4 — 15 0,5 — 1,0 60 — 65

3 1284843 4

Высокое содержание в предлагаемом Электроды с предлагаемым покрытнпокрытии железного порошка (53,5ем технологичны в изготовлении, что, 69%) наряду с повышенным соотношени- цостигается использованием в его ем массы покрытия к массе электрод- составе минеральных (каолин и слюда) ного стержня (1,5-2,4) обеспечива- 5 и органических (целлюлоза) пластифиет значительное повышение производи- каторов ° . тельности наплавки до 80 г/мин и Примеры конкретных составов пред:гидростатического давления расплав- лагаемого покрытия и свойств соотленного металла и шлака в сварочной ветствующих им электродов приведены ванне. в табл. 1-3.

l 284843

Продолжение табл. 2

Индекс электрода

Коэф@ициент

Режим сварки

Коэффициент

Коэффициент набрызгнвания, Ж роизвоительсв., А д., В ность массы наплав наплавки, г/мм покрытия ки, г/А.ч

190-200 28 — 30 12 — 12,5 0,5 — 0,8 48 — 52

150

Электроды с покрытием, имеющим отклонения от предлагаемого состава

}90-20 30 — 32 12э5 13

150

1Ч вЂ”. 2 52 — 53

190-200 28 — 30 12 — 12,5 2 — 3 48 — 52

150

260-270 32 — 34 13 — 14

ЧТ 240

VII 240

VIII 150

0,5 — ) 70 — 80

260-270 32 — 34 13 †1,5 0,5 -0,8 75 — 80

190-200 27 — 29 11,5-12

0,5 — 1 44 — 46

Т а б л и ц а 3

Ударная вязкость металла шва, Дж/см при температуре

Индекс электрода

Относительное удлинение, 7.

-20 С

-40 С -60 С

20 С

130-180 !00-160 90-140 90-100

140-160 100-140 90 †1 70-90

147-160 100-140 70-120 70-80

460-490 30-34

470-490, 29-33

500-520 28-36

111

Электроды с составом покрытия:, отличающимся от предлагаемого

100-110

100-120

80 — 90

110-120

100-120

80-100

90-110

140-160

500-530

30-36

VIII

Электроды с предлагаемым покрытием

IV

Ч

VI

VII ременное опротивение азрыву, ИПа

470-500

500-520

460-490

470-500

24-28

28-32

30-32

29-34

115-120

120-140

100-120

130-150

60-90

90-100

40-50

80-100

40-60

60-80

20-30

90-100

1284843

Формула изобретения

Остальное порошок

Составитель Т. Арест

Техред И.Попович

Редактор Г. Волкова

Корректор Г. Решетник.

Тираж 972 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7519/19

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Увеличение содержания каолина выше пределов, оговоренных формулой изобретения (вариант IV,табл. 1), приводит к увеличению напряжения дуги, что вызывает повышенное выделе- 5 ние твердой составляющей сварочного аэрозоля и к ухудшению повторного зажигания дуги из-за снижения электропроводности покрытия;

Увеличение содержания мрамора свыше пределов, оговоренных формулой изобретения (вариант V, табл. 1). приводит к увеличению потерь электродного металла от разбрызгивания и повышению жидкотекучести шлака, к увеличению выделения твердой составляющей сварочного аэрозоля и к ухудшению повторного зажигания дуги.

Уменьшение в предлагаемом покрытии содержания мрамора и каолина ниже пределов, оговоренных формулой изобретения (вариант Н, табл. 1), приводит к ухудшению защиты электрод.ного металла от азота и воздуха, к ухудшению отделимости шлаковой корки, 25 к образованию пор в металле шва и вздутий в кратерах сварных швов и к увеличению склонности электродов к перегреву в случае их применения для сварки наклонным электродом.

Повышение в составе электродного покрытия содержания циркониевого концентрата выше пределов, оговоренных формулой изобретения (вариант

VII, табл. 1), приводит к ухудшению 35 повторного зажигания дуги из-за снижения электропроводности покрытия.

Уменьшение содержания циркониевого концентрата ниже пределов, оговоренных формулой изобретения (вари- 40 ант VIII, табл. 1), вызывает ухудшение отделимости шлаковой корки, уменьшению производительности наплавки и ухудшению кроющей способности шлака в условиях высоких линейных скоростей сварки.

Согласно данным, приведенным и табл. 2 и 3, видно, что электроды с новым покрытием характеризуются небольшими потерями электродного металла от разбрызгивания и обеспечивают более высокие механические свойства металла шва. Кроме того, они обеспечивают получение высококачественных швов, не содержащих дефектов, при скоростях сварки до 40 м/ч.

Механические свойства швов, выполненных электродами с известным и предлагаемым покрытиями на стали

ВСт Зсп, приведены в табл. 3. (Ударную вязкость металла шва определяли на образцах типа VI, Состав электродного покрыти» для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий рутип, карбонат щелочно-земельного металла (ЩМЗ), каолин, слюду, ферромарганец, железный порошок, целлюлозу, о т— л и ч а ю шийся тем, чт6, с целью повышения производительности путем повышения скорости сварки и осуществления сварки наклонным опирающимся электродом, он дополнительНо содержит глинозем и циркониевый

I концентрат, а в качестве карбоната

ЩЗМ введен мрамор при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Рутил 15- 22

Слюда 1-4

Глинозем 0,5-3,0

Ферромарганец 6 — 8

Целлюлоза 1,5-2,0

Циркониевый концентрат 1 — 3

Мрамор 0,5-3,0

Каолин 3-4

Железный