Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано для механизированной сварки и наплавки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых низколегированных сталей в защитных средах при изготовлении металлоконструкций. Оболочка порошковой проволоки выполнена из низкоуглеродистой стали. Шихта содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: железная окалина 54-73,9, алюминиевый порошок 18,9-25,9, графит 0,1-4, ферросилиций 0,01-10, ферромарганец 0,01-10, никель 0,01-3. Коэффициент заполнения проволоки шихтой составляет 10-50%. Порошковая проволока обеспечивает получение сварного шва с высокой прочностью соединения без понижения пластичности и вязкости.

 

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно, к порошковым проволокам для дуговых сварочных процессов и может быть использовано для механизированной сварки и наплавки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых низколегированных сталей в защитных средах при изготовлении металлоконструкций.

Наиболее близкой по составу шихты, принятой за прототип, является порошковая проволока, которая описана в патенте РФ RU 2454309.

Проволока-прототип содержит оболочку из низкоуглеродистой стали и шихту, характеризующуюся следующим соотношением компонентов, мас. %: железная окалина - 52,5-73,1; алюминиевый порошок - 17,5-24,4; ферросилиций - 0,4-10; ферромарганец - 2-16; графит - 0,1-4, при этом коэффициент заполнения проволоки шихтой составляет 30-50%.

Недостатком указанной проволоки - прототипа является то, что использование данной сварочной проволоки при сварке и наплавке с применением кремне - марганцевых флюсов (типа АН-348) приводит к ухудшению физико-механических свойств получаемого сварного шва, уменьшению предела текучести сварных соединений из среднеуглеродистых сталей. Это происходит из-за повышенного содержания ферромарганцевой добавки (более 2%) в составе шихты и, как следствие, приводит к значительному насыщению марганцем металла сварного шва при сварке и наплавке с флюсами, содержащими кремне-марганцевую основу. Повышенное содержание марганца не позволяет добиться идентичного химического состава с основным (матричным) металлом низкоуглеродистых и среднеуглеродистых низколегированных сталей.

Задачей заявленного изобретения является создание порошковой проволоки, позволяющей производить сварку и наплавку в защитных средах низкоуглеродистых и среднеуглеродистых низколегированных сталей с получением сварного шва требуемого химического состава с возможностью увеличения прочности соединения без понижения его пластичности и вязкости.

Технический результат заявленного изобретения заключается в том, что заявленная порошковая проволока позволяет производить сварку и наплавку в защитных средах низкоуглеродистых и среднеуглеродистых низколегированных сталей с получением сварного шва с возможностью увеличения прочности соединения без понижения пластичности и вязкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в порошковой проволоке, включающей оболочку из низкоуглеродистой стали и шихту, содержащую железную окалину, алюминиевый порошок, ферромарганец, ферросилиций, графит, в шихте дополнительно содержится никель при следующем соотношении компонентов мас. %:

железная окалина 54-73,9
алюминиевый порошок 18,9-25,9
графит 0,1-4
ферросилиций 0,01-10
ферромарганец 0,01-10
никель 0,01-3

при этом коэффициент заполнения проволоки шихтой составляет 10-50%.

Железная окалина и алюминиевый порошок в составе проволоки обеспечивают дополнительный ввод в сварочную ванну электродного металла за счет экзотермической реакций между ними, в ходе которой из окалины восстанавливается железо и шлак с выделением тепла. Восстановленное железо с легирующими добавками (ферросилиций, ферромарганец, графит, никель) образуют электродный металл требуемого химического состава.

Графит, введенный в состав шихты в указанных соотношениях, обеспечивает достижение оптимального химического состава по содержанию углерода в металле сварного шва с основным металлом.

Использование ферросилиция и ферромарганца от 0,01-10% по массе в составе шихты обеспечивает их соответствие требуемому содержанию легирующих компонентов при сварке и наплавке низкоуглеродистых и высокоуглеродистых низколегированных марок сталей в защитных средах с учетом легирующих добавок, содержащихся в материале оболочки проволоки, угара и окисления компонентов проволоки под действием электрической сварочной дуги. Это обеспечивает необходимое содержание марганца и кремния в химическом составе сталей и приводит к требуемым физико-механическим свойствам сварного шва.

Дополнительный ввод никеля в состав шихты позволяет увеличить прочность сварного шва, без понижения пластичности и вязкости сварного соединения при сварке и наплавке низкоуглеродистых и среднеуглеродистых низколегированных сталей в защитных средах при изготовлении металлоконструкций. При использовании никеля менее 0,01 мас. % технический результат не достигается, при содержании никеля более 3 мас. % структура шва становится отличной от материала основного металла.

Изменение диапазона коэффициента заполнения порошковой проволоки стало возможным вследствие уменьшения количества вводимых ферритных добавок в состав шихты. При данной концентрации идет уменьшение потерь тепловой энергии на переплав компонентов, что приводит к возможности устойчивого горения электрической дуги при коэффициенте заполнения от 10% и более и гарантирует прогнозируемое формирование сварного шва.

Для изготовления порошковой проволоки применяется лента из низкоуглеродистой стали холодной прокатки, неполированная, особо мягкая. Требования к ленте оговорены ГОСТ 503-81. Размеры ленты по толщине и ширине определяются технологией изготовления проволоки заданного диаметра. Основные показатели механических свойств ленты следующие: временное сопротивление разрыву 280-400 МПа; относительное удлинение - не менее 30%, материалом ленты служит сталь 08кп. Подготовленные компоненты шихты взвешиваются дозами на один замес. Смешивание компонентов производится любым способом, обеспечивающим достаточную однородность получаемой шихты. В формирующем устройстве происходит формирование ленты и заполнение шихтой трубчатой металлической оболочки проволоки. После чего заготовка на волочильной машине обжимается до требуемого диаметра (1-5 мм). После волочения проволока наматывается на кассеты требуемого диаметра.

Для сварки и наплавки в защитной среде типа АН-348 изделий из стали Ст3сп порошковой проволокой на основе термитной шихты с коэффициентом заполнения 35% используют состав компонентов следующего содержания, мас. %:

Железная окалина 72,44
Алюминиевый порошок 25,44
Ферросилиций 0,9
Ферромарганец 0,8
Графит 0,3
Никель 0,12

Приведенный пример состава порошковой проволоки для сварки и наплавки изделий из стали Ст3сп позволяет получить материал сварного шва со следующими физико- механическими свойствами: предел прочности σв=452-500 МПа, предел текучести σ0,2=255-355 МПа, ударная вязкость KCU=52-75 Дж/см2, которые подтверждают улучшение физико-механических свойств металла сварного шва.

Порошковая проволока для электродуговой сварки конструкционных сталей, включающая оболочку из низкоуглеродистой стали и шихту, содержащую железную окалину, алюминиевый порошок, ферромарганец, ферросилиций, графит, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железная окалина 54-73,9
алюминиевый порошок 18,9-25,9
графит 0,1-4
ферросилиций 0,01-10
ферромарганец 0,01-10
никель 0,01-3

при этом коэффициент заполнения проволоки шихтой составляет 10-50%.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при изготовлении сварных конструкций механизированной дуговой сваркой. Порошковая проволока содержит металлическую оболочку и порошковый сердечник в виде чередующихся по длине слоев различного химического состава.

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей арматуры, торцевых уплотнений контактных пар.

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой под флюсом при восстановлении изношенных деталей и получении износостойкого защитного покрытия на деталях металлургического оборудования.

Изобретение может быть использовано для износостойкой наплавки самозащитной порошковой проволокой деталей, работающих в коррозионных средах в условиях интенсивного абразивного изнашивания в сочетании с ударными нагрузками.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сварочной проволоке с флюсовым сердечником для дуговой сварки в защитном газе, и может быть использована при сварке трубопровода.

Изобретение может быть использовано для дуговой наплавки. Металлическая оболочка выполнена из стали.

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к металлу сварного шва, применяемому в сварных конструкциях. Металл сварного шва, содержащий в мас.

Изобретение может быть использовано для дуговой наплавки металлургического и другого инструмента, работающего в условиях интенсивного абразивного изнашивания при температурах до 600°С.

Изобретение может быть использовано для механизированной сварки и наплавки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых низколегированных сталей в защитных средах при изготовлении металлоконструкций. Оболочка порошковой проволоки выполнена из низкоуглеродистой стали. Шихта содержит компоненты в следующем соотношении, мас.: железная окалина 54-73,9, алюминиевый порошок 18,9-25,9, графит 0,1-4, ферросилиций 0,01-10, ферромарганец 0,01-10, никель 0,01-3. Коэффициент заполнения проволоки шихтой составляет 10-50. Порошковая проволока обеспечивает получение сварного шва с высокой прочностью соединения без понижения пластичности и вязкости.

Наверх