Способ изготовления сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием

 

Изобретение относится к изготовлению сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием методом волочения и может быть использовано в метизном производстве. Способ заключается в волочении и термообработке заготовки, декапировании . нанесении покрытия, промывке и обжатии заготовки с покрытием. На поверхность заготовки наносят покрытие толщиной 50 - 0,5 KiK2(RZK + Rzo dlt do -). где Ki коэффициент , учитывающий уплотнение материала покрытия при обжатии; Кг - коэффициент изменения толщины покрытия; Rzo - высота микронеровностей на поверхности основного материала (под покрытием ): Я/к высота микронеровностей на поверхности готовой проволоки, do - диаметр заготовки; d - диаметр готовой проволоки , при этом минимальное обжатие заготовки с покрытием на стане многократного волочения определяют сучётбм величины допускаемых отклонений от ее размера. Ј Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 5013219/27 (22) 26.11.91 (46) 23.01.93. Бюл, М 3 (71) Малое предприятие "Дуга".. (72) А.М. Сорокин, И.А.Родичкин, Э.В.Артемов и Н.П.Монтлевич (73) Малое предприятие."Дуга" (56) Авторское свидетельство СССР% 755864. кл. С 21 О 9/52, 1980.. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ С АНТИКОРРОЗИЙНЫМ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ (57) Изобретение относится к изготовлению сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием методом волочения и может быть использовано в метизном производстве. Способ заключается в волочении и термообработке заготовки, декапиИзобретение относится к способу изготовления сварочной йроволоки с антикоррозийным металлическим покрытием и может быть использовано в метизном производстве., Известен способ изготовления сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием, включающий волочение и термообработку заготовки, декапирование, нанесение покрытия на заготовку, промывку и калибровку с обжатием 1-5 заготовки с покрытием.

Нанесение покрытия на заготовку про изводят без учета ее геометрии и шероховатости. Шероховатость R калибрующей и рабочей поверхности волоки, допускающая дальнейшую ее эксплуатацию без травмиЯЛ„„1790477 АЗ (s>)s В 23 К 20/04, В 21 С 23/22

2 ровании, нанесении покрытйя, промывке и обжатии заготовки с покрытием. На поверхность заготовки наносят покрытие толщиной да 0,5 K1K2(Rig+Rip ). где К1

Clp коэффициент, учитывающий уплотнение материала покрытия при обжатии; Kz — коэффициент изменения толщины покрытйя: .

Rz„ — высота микронеровноствй на поверхности основного материала (под пок рытием): Rz„- высота микронеровностей на поверхности готовой проволоки, dg — диаметр заготовки; d — диаметр готовой проволоки, при этом минимальное обжатие заготовки с покрытием на стане многократного волочения определяют с учетом" величины допускаемых отклонений от ее размера. о рования поверхности заготовки при обжафь. тии, составляет 0,4 мкм и при толщине по- крытия 0,4 мкм возможно локальное нарушение сплошности покрытия, возникающее при совпадении или близком расположении вершин микронеровностей на CA) стальной основе под материалом покрытия и вершинами микронеровностей на рабочей и калибрующей частях волоки. Нарушение сплошности покрытия приводит к точечной коррозии на поверхности проволоки. При калибровке проволоки в волоке возможно прохождение овальной проволоки (заготовки), изготовленной в пределах допускаемых размеров, в овальной волоке, изготовленной также в пределах допускаемых размеров, с взаимно перпендикулярной

1790477 ориентацией больших осей овалов заготовки и волоки. При критической степени деформации, когда размер по малой оси овала заготовки буде равен размеру по большой оси овала калибрующей части волоки, про.исходит разрыв масляного клина между заготовкой и волокой, приводящей к металлическому контакту между заготовкой и волокой и последующему соскабливанию материала покрытия с заготовки, т.е, к зо;! c с" нальному полосчатому нарушению сплошности покрытия в зонах металлического контакта. При степени деформации меньше критической ширина полосы с нарушением сплошности покрытия увеличивается. При степени деформации больше критической обеспечивается сплошность покрытия проволоки. Так. допуск на размер при йврмальной точйоСти на проволоку диаметром 4 и 1 мм составляет 0,08 и 0,06 мм соответственно. При этом критическая степень деформации соответственно составляет 4 и 11,64 .

Когда стейень деформации меньше или равна указанной йроисходит нарушение сплошности 6Ярьггйя заготовки. Кроме того, калибрбвка с обжатием 1-1,5% не позволяет с достаточной степенью уплотнить материал покрытия, в котором остаются поры, являющиеся носителями воды и кисло- рода, что отрицательно сказывается на коррозийной стойкости проволоки, Известен также способ изготовления проволоки с металлическим покрытием, : включающий волочение заготовки, отжиг в контролируемой атмосфере, декапирование. нанесение покрытия, промывку и обжатие заготовки с покрытием, Способ предназначен для производства металлокорда с латунным покрытием, он включает последовательное

"нанесение медного и цинкового слоев с последующей термодиффузией и образованием латунного покрытия. После обжатия. на станке многократного волочения толщина покрытия готовой проволоки, определяемая адгезионными свойствами покрытия, составляет 0,3 мкм. Суммарное обжатие заготовки с покрытием > 96%, единичные обжатия 16-18%.

Однако толщина покрытия готовой про. волоки не гарантирует сплошность покры. тия из-за того, что" sîçìîæíî локальное нарушение наружного покрытия, возникающее при совпадении или близком расположении вершин микронеровностей на стальной основе под материалом покрытия и вершинами микронеровностей на поверхности покрытия или на рабочей или калибрующей частях волоки, Кроме того, применяемые обжатия недостаточны при малых диаметрах для обеспечения волочения без разрыва масляной пленки между .проволокой и волокой, что приводит к нарушению сплошности покрытия. Толщина покрытия и степень единичной деформации выбираются без учета шероховатости поверхности и точности проволоки, Так, при чистовом волочении на размер 0,15 мм (допуск на размер при нормальной точности

"0 0,035 мкм) критическая степень деформации составляет 41,2%, при повышенной точности проволоки.

Критическая степень деформации значительно больше применяемой на практике

15 степени деформации 16%, поэтому при во лочении возможно нарушение сплошности покрытия.

Сущность изобретения заключается в том, что на поверхность заготовки наносят покры20 . д„ тие толщиной до = 0.5К K2 (Rzg + Rzp " ) (1), оо где K> — коэффициент, учитывающий уплотнение материала покрытия при обжатии; К2 — коэффициент изменения толщины по25 крытия; Rz — высота микронеровностей на поверхности основного материала (под покрытием), мкм; Rz высота микронеровностей на: поверхности готовой проволоки, 30 мкм; do — диаметр заготовки, мм, Ỡ— диаметр готовой проволоки, мм, при этом загОтовку с покрытием подвергают волочению с единичными минимальными обжатиями 9 в одной волоке i. равными

9=к (2), 40 где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Я вЂ” верхнее отклонение допуска на размер

i — волоки, в которой происходит обжатие; ф-1 — нижнее отклонение допуска на размер (i 1)-й волоки, предыдущей той, в которой происходит обжатие, мм; di-1 — диаметр (i-1)-волоки, мм.

На фиг, 1 представлена схема волочения проволоки в волоках на стане многократного волочения (продольное. сечение); на фиг, 2 и фиг. 3 — высота микронеровностей на заготовке и на проволоке; на фиг, 4

-схема нарушения масляного клина; на фиг.

5 — график допускаемых отклонений размеров на изготовление проволоки; на фиг. 6— график допускаемых минимальных обжатий (О, %) при одинаковой точности изготов1790477 ления проволоки различных диаметров (О—

10,0 мм).

Способ изготовления сварочной проволоки с антикоррозийным металлическим покрытием осуществляют следующим 5 образом. Заготовку для сварочной проволоки подвергают предварительному волочению на определенный диаметр, затем очищают от технологической смазки, подвергают термообработке для снятия оста- 10 точных напряжений и наклепа, возникших при волочении, После этого заготовку дека пируют (травление, обычно в водном растворе кислоты), промывают в ваннах с проточной водой для удаления продуктов 15 травления и остатков кислоты на поверхности заготовки. На очищенную от окалины поверхность заготовки наносят антикоррозионное металлическое покрытие, например медное, гальваническим способом, 20 после чего заготовку промывают в воде для удаления остатков солей с поверхности проволоки, Обезжиривание, термообработку, декапирование, нанесение антикоррозйй. ного металлического покрытия и промывку 25 заготовки производят непрерывно в нитку.

Заготовку 1 диаметром d обжимают на стане многократного волочения для обеспечения плотного антикоррозийного покрытия 2 толщиной д» на поверхности 30 проволоки. Толщину покрытия 2 на заготовке 1 можно изменить, изменяя скорость прохождения заготовки через ванны гальваниэации, плотность тока и концентрацию рабочего раствора. Толщину покрытия регу- 35 лируют в зависимости от шероховатости заготовки Я, перед нанесением покрытия (см.фиг. 2), величины обжатия заготовки и чистоты поверхности готовой проволоки

В „(см.фиг. 3) по зависимости (1), где K> =

1,01 — 1,02 (установлен экспериментально при гальваническом нанесении меди и зависит от условий осаждения металла и величины обжатия), K2 = 1, 1-5 (нижнее значение

K2 = 1,1 обусловлено наличием минималь- 45 ной толщины покрытия между впадинами микронеровностей стальной основы проволоки под покрытием; верхнее значение К2 =

=5 обусловлено ограничением расхода материала покрытия, а также прочностью сцепления покрытия со стальной основой).

Величина Я „зависит от класса чистоты обработки рабочей и калибрующей поверхности волоки, материала волоки, величины обжатия, угла рабочей части волоки, рабочей смазки. а величина Rz — от класса чистоты обработки инструмента для волочения, условий волочения, рабочей смазки, качества поверхности заготовки б» после декапирования, Отношение азу 0 начает изменение высоты микронеровностей при обжатии.

Обжатие заготовки 1 с покрытием 2 (см.фиг, 1) с диаметра б<> на диаметр б» осуществляют с единичным обжатием в каждой волоке 3, При волочении между покрытием

2 заготовки 1 и рабочей и калибрующей поверхностями волоки 3 образуется масляный клин 4, предотвращающий непосредственный контакт материала покрытия 2 заготовки 1 и волоки 3. Одним из условий наличия масляного клина 4 между покрытием 2 заготовки 1 и волокой 3 является возможность обжатия заготовки в волоке по всему ее периметру. Заготовка 1 с покрытием 2, а также рабочая и калибрующая части волоки 3 не имеют идеального круглого сечения, а отклонения от правильной геометрической формы (овальность) обусловлены допусками на изготовление поволоки согласно стандартам. В связи с этим возникает воэможность расположения в одной плоскости большей оси а2-а2 волоки 3 и малой оси at-а1 заготовки 1 (см.фиг. 4). При совпадении расположений этих осей возникают возможность разрушения масляного клина 4. При этом образуются зоны 5 металлического контакта между покрытием 2 заготовки 1 и волокой 3. Металлический контакт приводит к нарушению сплошности покрытия на поверхности заготовки. При этом обжатие в каждой волоке определяют из выражения (2), где К = 1 — 10. Нижнее значение К - 1 обусловлено совпадением малой оси а<-а1 заготовки 1 с покрытием 2 и большой оси. а2-а2 волоки 3 и определяет минимальную величину единичного обжатия. Верхнее значение К = 10 определяется максимальной величиной обжатия, обусловливающей soлочение беэ обрывов и нарушения покрытия. Обычно максимальные единичные обжатия при многократном волочении составляют 25-30%. При этом большие значения коэффициента К соответствуют большим диаметрам заготовки.

В соответствии с обжатием в одной во-, локе Q, рассчитанным из выражения (2), и графиком допускаемых отклонений на изготовление проволоки согласно стандартам для различной точности изготовления (см.фиг. 5) составлены кривые минимальных величин обжатия О(см,фиг. 6) для различных диаметров проволоки (Π— 10 мм). При этом горизонтальная линия 6 (cM. фиг. 5) с допускаемым отклонением на размер, равным О, отображает верхнее отклонение на изготовление проволоки, а ступенчатые ли1790477

40 нии 7, 8. 9 отображают нижнее отклонение на изготовление проволоки соответственно для высокой, повышенной и нормальной точности. Заштрихованная область 10 ото- бражает допускаемые отклонения на изго- 5 . товление сварочной проволоки диаметром .

0,6-5 мм,. Кривые линии 11, 12, 13 (см. фиг.

6) соответствуют нормальной, повышенной и высокой точности изготовления. Видно, что при малых диаметрах проволоки мини- 10 мальные допустимые обжатия значительно выше, чем при больших диаметрах сварочной проволоки.

Il ри мер, Заготовка из стали марки св. 15

08Г2С диаметром dp = 1,6 мм после декапирования имеет шероховатость поверхности

Rz = 1,6 мм. Заготовку протягивают.на диаметр d» = 0,6 мм, Чистота поверхности готовой проволоки В » = 0,4 мкм, при этом 20 исходная толщина покрытия прй К1 = 1,01 и

К = 1,1 будет равна 0.56 мкм, Суммарйое обжатие при этом составляет 86%.

Единичные обжатйя Q прй нормальной 2."-> точностй на изготовление не должны быть ,меньше величины О, определяемой линией 11 (см.фиг. 6). Так, минимальная величина чистового обжатия на диаметр 0,6 мм не должна быть менее 13;5%, При этом ми- 30 нимальным размером заготовки для проволоки диаметром 0,6 мм является проволока

Формула изобретения

Способ изготовления сварочной проволоки С айтикоррозийным металлическим покрытием, включающий волочение и 45 термообработку заготовки, декапирование, найесение покрытия, промывку и обжатие заготовки с покрытием, отличающийся тем, что на поверхность заготовки наносят покрытие толщиной; равной 50

1 до = 0,5 K1K2(Rz» + Rzp оо где до — толщина покрытия;

rib> с диаметром 0,645 мм и допуском на изготовление 0 045(ëèíèÿ 9, фиг, 5), + 0,00

При обжатии той же проволоки на диаметр б» = 1,2 мм при K1 = 0,01 и К = 1,1 исходная толщина покрытия на заготовке составит 0,89 мкм, а суммарное обжатие

44%. Единичное обжатие (Q) при нормальной точности изготовления не должно быть меньше величины(0), равной 10%, определяемой линией 11(см.фиг. 6). Максимальный диаметр заготовки равен 1,26 мм с допуском на изготовление — 0 06(линия 9, фиг, 5).

При ухудшении чистоты поверхности заготовки волоки подлежат замене на новые либо на заготовку необходимо нанести более толстый слой покрытия, Использование указанного способа изготовления сварочной проволоки с учетом класса чистоты обработки волок и шерохо- . ватости поверхности заготовки перед нанесением покрытия, уплотнения материала покрытия при обжатии, а также минимальных допустимых единичных обжатий позволяет установить оптимальную величину толщины покрытия c ñîõðàíåíèåì его сплошности при волочении, что повышает качество проволоки. Промышленное йзготовление.сварочной проволоки по данному способу позволйт снизить выпуск проволоки 2-го сорта в 5-10 раз и приблизить выход годного к 100%.

K> — коэффициент, учитывающий уплотнение материала покрытия при обжатии;

Kz — коэффициент изменения толщины покрытия:

Rzp — высота микронеровностей на поверхности основного материала заготовки (под покрытием);

Rz„- высота микронеровностей на поверхности готовой проволоки;

dp — диаметр заготовки с покрытием; Ỡ— диаметр готовой проволоки, при этом минимальное обжатие заготовки с покрытием в волоке определяют с учетом величины допускаемых отклонений от ее размера.

1790477

° f ° ,. г.ф

Ъ

-1; l9.

f .Ф

Ъ В

1 ф,. Ъ..

Й

НапраЬение Йиочения

Фжf

В. е" /

1790477

1790477

-0 А7

1790477 !

1..»

Составитель А. Сорокин

Редактор Г. Бельская Техред М.Моргентал Корректор Т, Вашкови

Заказ 360 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101