Графитовый (угольный) электрод

Авторы патента:

Гринавцев Валерий Никитич (RU)

Лебедев Сергей Викторович (RU)

Гринавцев Олег Валерьевич (RU)

B23K35/22 - отличающиеся по составу или роду используемых материалов

Владельцы патента RU 2453410:

Лебедев Сергей Викторович (RU)
Гринавцев Олег Валерьевич (RU)
Гринавцев Валерий Никитич (RU)

Графитовый или угольный электрод используют в технике для резки и сварки металла. Электрод состоит из левой и правой частей. Части электрода разделены керамической изолирующей прокладкой. Керамическая прокладка состоит из криолита, частиц окиси железа (Fe₂O₃) и частиц более активного по отношению к железу металла размером от 0.5 до 1 мм, в виде частиц алюминия, или магния, или меди. Состав материала керамической изолирующей прокладки: 40-55 частей окиси железа (Fe₂О₃), 10-15 частей порошка более активного по сравнению с железом металла в виде алюминия, или магния, или меди, остальное - криолит. Техническим результатом изобретения является создание графитового или угольного электрода, который легко включает сварочную дугу после ее выключения по технологическим соображениям без применения дополнительных устройств в виде металлических перемычек. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к графитовым (угольным) электродам, которые применяются при сварке и резке металлов.

В технике известны графитовые (угольные) электроды, закрепленные в держателе для работы косвенной дугой и изолированные друг от друга воздушной прослойкой (см. Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов. М.: Машиностроение, стр.90-91, фиг.79).

Недостатком является сложность настройки положения рабочих концов электродов относительно друг друга по мере износа, что значительно снижает производительность электродуговой сварки.

Прототипом данного изобретения принят электрод, состоящий из двух частей, разделенных изолирующей прокладкой, состоящей из криолита. При этом на свободные концы подается «плюс» или «минус», а рабочие концы электрода соединяет металлическая перемычка (см. Сварка в СССР. T.1. Развитие сварочной техники и науки о сварке. Технологические процессы, сварочные материалы и оборудование. М.: Наука, 1981, стр.21). При подаче напряжения металлическая перемычка испаряется и между рабочими концами электродов возникает дуга.

Недостатком подобной конструкции электрода является то, что в случае выключения дуги по технологическим соображениям необходимо останавливать процесс сварки или резки металла, чтобы восстановить металлическую перемычку для зажигания дуги, а это, в свою очередь, ведет к потере производительности.

Техническая задача настоящего изобретения заключается в создании графитового (угольного) электрода, который легко включает сварочную дугу после ее выключения по технологическим соображениям без применения дополнительных устройств в виде металлических перемычек.

Техническая задача решается за счет того, что керамическая изолирующая прокладка из криолита содержит окись железа (Fе₂O₃) и порошок алюминия (Al) или меди (Cu), или магния (Mg), металлов более активных по сравнению с железом (Fe), причем состав материала керамической изолирующей прокладки составляет: 40-50 частей окиси железа (Fe₂O₃), 10-12 частей порошка алюминия (Al) или меди (Cu), или магния (Mg), металлов более активных по сравнению с железом (Fe), остальное - криолит. При этом размер частиц окиси железа (Fe₂O₃) и алюминия (Al) или меди (Cu), или магния (Mg) составляет от 0.5 до 1 мм.

На фиг.1 показан графитовый (угольный) электрод предлагаемой конструкции, на фиг.2 показан графитовый (угольный) электрод в рабочем состоянии, на фиг.3 показан графитовый (угольный) электрод в режиме остановки.

Графитовый (угольный) электрод состоит из левой части 1 и правой части 2, разделенных керамической изолирующей прокладкой 3, содержащей криолит 4, частицы 5 окиси железа (Fe₂O₃) и частицы 6 алюминия (Al), или меди (Cu), или магния (Mg), металла, более активного по отношению к железу. При этом состав материала керамической изолирующей прокладки включает в себя: 40-50 частей окиси железа (Fe₂O₃), 10-12 частей порошка алюминия (Al), или меди (Cu), или магния (Mg), металлов, более активных по сравнению с железом (Fe), остальное - криолит. Размер частиц окиси железа (Fe₂O₃) и алюминия (Al) составляет от 0.5 до 1 мм. Рабочие концы 7 и 8, соответственно, левой и правой частей 1 и 2 графитового (угольного) электрода соединены металлической перемычкой 9. На рабочие концы 10 и 11 соответственно левой и правой частей 1 и 2 графитового (угольного) электрода от источника питания 12 (генератора или выпрямителя) по проводам 13 подается рабочее напряжение, а также и через него - к обрабатываемому металлу 14. Контакты 15, 16, 17 и 19 необходимы для управления электрической дугой 18 (см. фиг.2), при выключении которой и охлаждении электрода между рабочими концами 7 и 8 в результате химической реакции образуется электропроводящая прослойка железа 20.

Графитовый (угольный) электрод предложенной конструкции работает следующим образом. При включении выключателя 16 и выключателя 15 (фиг.1) рабочее напряжение подается от источника (генератора или выпрямителя) питания 12 по проводам 13 на свободные концы 10 и 11 соответственно левой и правой частей 1 и 2 графитового (угольного) электрода. В результате прохождения электрического тока большой плотности металлическая перемычка 9 испаряется, обеспечивая зажигание (фиг.2) электрической дуги 18 между частями 1 и 2 графитового (угольного) электрода, что обеспечивает (сварку, резку) обрабатываемого металла 14 косвенной дугой. Равномерный износ частей 1 и 2 графитового (угольного) электрода исключает необходимость регулировки взаимного расположения концов 7 и 8 электродов, что способствует увеличению производительности. При размыкании контакта 16 (фиг.3) происходит отключение электрического тока, электрическая дуга 18 гаснет, но вблизи поверхности рабочих концов 7 и 8 частей 1 и 2 графитового (угольного) электрода, в зоне температуры выше 1500°С, происходит расплавление и смешение частиц 5 окиси железа (Fe₂O₃), алюминия (Al), или меди (Cu), или магния (Mg) в жидком криолите, при этом интенсивно протекает реакция восстановления алюминием (Al), или медью (Cu), или магнием (Mg), металлами, более активными по отношении к железу (Fe), окиси железа (Fe₂O₃):

Fe₂O₃+Al→Fe+Al₂O₃

Fe₂O₃+Cu→Fe+CuO

Fe₂O₃+Mg→Fe+MgO

В результате, при дальнейшем охлаждении электрода между рабочими контактами 7 и 8 соответственно левой и правой частей 1 и 2 графитового (угольного) электрода образуется прослойка 20 из железа, которая в дальнейшем, при замыкании контакта 16, испаряется, обеспечивая повторное зажигание электрической дуги 18. В таком режиме электрод может работать устойчиво, вплоть до полного сгорания. Надежное включение электрической дуги в процессе работы предложенного графитового (угольного) электрода делает работу сварщика комфортной и способствует повышению производительности. При технологической необходимости вести обработку прямой дугой, после зажигания электрической дуги 18, включатель 15 отключается, и включаются выключатели 17 и 19. От источника (генератора или выпрямителя) питания 12 «плюс» по проводам 13 подается на графитовый (угольный) электрод, состоящий из левой и правой частей 1 и 2 и который при включении выключателя 17 превращается в единый электрод, а «минус» по проводам 13 подается на разрезаемый металл 14.

Практика эксплуатации графитовых (угольных) электродов предложенной конструкции показала, что эффективно он работает, когда состав керамической изолирующей прослойки составляет: 40-50 частей окиси железа (Fe₂O₃), 10-12 частей порошка алюминия (Al), или меди (Cu), или магния (Mg), остальное - криолит. Если состав изолирующей прокладки меньше нижнего предела, т.е. 40 частей окиси железа (Fe₂O₃) и менее 10 частей порошка алюминия (Al), или меди (Cu), или магния (Mg), a остальное - криолит, то реакция восстановления железа алюминием не протекает и железная прослойка 19 между рабочими концами 7 и 8 не образуется, что, в свою очередь, не позволяет зажигать электрическую дугу 18 повторным включением контакта 16. Если же состав изолирующей прокладки 3 содержит более 50 частей окиси железа (Fe₂O₃) и более 12 частей порошка алюминия (Al), а остальное - криолит, то начинается произвольная реакция восстановления железа, аналогичная термической сварке с большим выделением тепла и графитовый (угольный) электрод разрушается.

Размер частиц 4 частей окиси железа (Fe₂O₃) и порошка алюминия (Al) в пределах от 0.5 мм до 1 мм также имеет практическое значение. Измельчение частиц менее 0.5 мм требует существенного увеличения затрат на выполнение этой операции, а в случае, если частицы крупнее 1 мм, затрудняется качественное перемешивание и получение эффективной керамической изолирующей прокладки 3.

Предложенный графитовый (угольный) электрод существенно облегчает работу сварщика и повышает производительность.

1. Графитовый или угольный электрод, состоящий из левой и правой частей, разделенных керамической изолирующей прокладкой, источника питания в виде генератора или выпрямителя, проводов для подачи напряжения на левую и правую части электрода, а рабочие концы соединены металлической перемычкой, отличающийся тем, что керамическая изолирующая прокладка содержит частицы окиси железа (Fe₂O₃) и частицы металла, более активного по отношению к железу, размером от 0.5 до 1 мм в виде частиц алюминия, или меди, или магния.

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что керамическая изолирующая прокладка содержит 40-50 частей окиси железа (Fe₂O₃) и 10-12 частей металла, более активного по отношению к железу, в виде алюминия, или меди, или магния.

Изобретение относится к области буровой техники и используется при производстве буровых долот, оснащенных пластинами из поликристаллических алмазов (PDC). .

Состав для термитной сварки // 2357846

Изобретение относится к области сварки металлов плавлением, в частности при термитной сварке-пайке, резке и наплавке металлических конструкций из меди и ее сплавов и стали, и может быть использовано для сварки-пайки, резки и наплавки металлов в быту, при ремонте техники в полевых условиях, при ведении ремонтно-спасательных работ, в условиях монтажа и демонтажа конструкций, на строительстве при ремонте сооружений и механизмов.

Способ соединения монокристалла алмаза с металлом // 2347651

Изобретение относится к области соединения разнородных материалов, в частности к способу соединения монокристаллов алмаза с металлами, и может быть использован для создания различного рода однокристального обрабатывающего инструмента, медицинского инструмента, для создания на поверхности полупроводниковых и иных алмазов электрических контактов с металлом.

Металл сварного шва для соединения высокопрочных низколегированных сталей // 2275281

Изобретение относится к области металлургии, а именно к металлам сварного шва для соединения высокопрочных низкоуглеродистых сталей, в том числе и к сварочным плавящимся проволкам.

Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью // 2151677

Термитный стержень и состав термитной смеси // 2135340

Изобретение относится к термитной сварке-пайке, резке и наплавке металлических конструкций из меди и ее сплавов и стали и может быть использовано для сварки-пайки, резки и наплавки металлов в быту, при ремонте техники в полевых условиях, при ведении ремонтно-спасательных работ, в условиях монтажа и демонтажа конструкций, на строительстве при ремонте сооружений и механизмов.

Термитный состав // 2134185

Изобретение относится к области металлургии, а точнее, к технологии сварки с использованием восстановительной способности металлов /алюмотермия, магнийтермия и др./.

Припой для пайки тонкостенных изделий из нержавеющей стали в ортопедической стоматологии // 1678567

Изобретение относится к медицине, а именно к припоям для пайки тонкостенных изделий из нержавеющей стали, и может быть использовано в ортопедической стоматологии . .

Способ газовой сварки // 724298

Состав неплавящегося электрода // 724297

Способ изготовления бессвинцового припоя на основе олова // 2477205

Изобретение относится к металлургии легких и цветных металлов и может быть применено при изготовлении легкоплавких бессвинцовых припоев, используемых при пайке изделий электроники и конструкционных материалов

Способ получения металлического покрытия на режущих кромках почвообрабатывающей техники // 2497641

Изобретение относится к сварочному производству. Способ включает изготовление присадочного материала в форме брикетов. Брикеты состоят из смеси порошков, в которой упрочняющие частицы в наноразмерном диапазоне составляют 0,1-0,4% от массы наплавляемого металла. Связующий компонент выполняют в виде 4-5% водного раствора карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). Затем осуществляют сушку до их полного затвердевания. Затем укладывают брикет на наплавляемую поверхность. Далее производят наплавку валика покрытия путем полного расплавления брикета присадочного материала и частично металла изделия с глубиной его проплавления 0,1-0,5 мм. Каждый последующий брикет укладывают на наплавляемую поверхность после расплавления предыдущего. Далее производят наплавку непрерывно валик за валиком двух и более слоев покрытия. Техническим результатом изобретения является повышение производительности за счет непрерывного процесса наплавки покрытия валик за валиком без последующего их охлаждения. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Сварочный присадочный материал, применение сварочного присадочного материала и конструктивный элемент // 2505616

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сварочному присадочному материалу, и может быть использовано при ремонтной сварке лопаток газовых турбин и деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе, работающих в горячем газе, с помощью ручной и автоматизированной сварки при комнатной температуре. Сварочный присадочный материал содержит, в мас.%: хром 10,0-20,0, кобальт 5,0-15,0, молибден 0,0-10,0, тантал 0,5-3,5, титан 0,0-5,0, алюминий 1,5-5,0, бор 0,3-0,6, углерод 0,05-0,30, гафний 0,05-0,7, необязательно железо максимально 1,8, марганец максимально 0,15, сера максимально 0,03, фосфор максимально 0,06, лантан максимально 0,2, кремний максимально 0,7, цирконий максимально 0,2, остальное - никель. Улучшается свариваемость и повышается стойкость к образованию горячих трещин в сварном соединении. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Лента из порошкового высокотемпературного припоя на органической связке // 2515157

Изобретение может быть использовано при изготовлении пайкой радиаторов, соединений трубопроводов, уплотнительных материалов, сопловых и рабочих лопаток турбин. Лента из порошкового высокотемпературного припоя на органической связке содержит полимер акриловой смолы и дибутилфталат, при следующем соотношении компонентов, мас. %: порошок высокотемпературного припоя 89,0-95,5, полимер акриловой смолы 6,6-3,6, дибутилфталат 0,9-4,4. Отношение содержания полимера акриловой смолы к содержанию дибутилфталата составляет (1,5-4,0):1. Для облегчения сборки под пайку упомянутая лента может иметь адгезионное покрытие следующего состава, мас.%: полимер акриловой смолы 25-35, дибутилфталат 25-35, органический растворитель 30-50. Применение ленты позволяет точно дозировать количество припоя, необходимое для качественного формирования соединений без непропаев и затеков припоя, исключает наличие остатка от органической связки при высокотемпературном нагреве для расплавления припоя, а также исключает эрозию припоя. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.

Композиционная сварочная проволока // 2613006

Изобретение относится к присадочным материалам для сварки плавлением, которые могут быть использованы для ремонта деталей газотурбинных двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе никеля. Композиционная сварочная проволока для ремонта сваркой плавлением деталей газотурбинных двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе никеля, кобальта или железа, содержит сердечник и нанесенный и связанный с ним поверхностный слой, содержащие бор и/или кремний. Общее содержание бора и/или кремния в композиционной сварочной проволоке, рассчитано по выражению , где C∑ - общее содержание бора и/или кремния в сварочной проволоке; D' - диаметр сварочной проволоки; CSL - содержание бора и/или кремния в поверхностном слое; Т - толщина поверхностного слоя, при этом C∑ составляет 0,1-10 мас. %. Предотвращается растрескивание в зоне термического воздействия в результате сварки плавлением и аргонодуговой пайки дисперсионно-твердеющих жаропрочных сплавов. 16 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл., 6 пр.

Способ изготовления дисперсно-упрочненного композиционного электродного материала для электроискрового легирования и электродуговой наплавки // 2623942

Изобретение относится к получению дисперсно-упрочненного композиционного материала методом, сочетающим горение в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) c последующим высокотемпературным пластическим деформированием продуктов синтеза, и может быть использовано для получения электродов для электроискрового легирования и электродуговой наплавки. Используют экзотермическую смесь исходных компонентов, состоящую из 56 мас.% титана, 14 мас.% сажи, 23-29 мас.% кобальта и 1-7 мас.% вольфрама. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик электродного материала. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.