Патент сварочные электроды

технология изготовления высокодисперсной гомогенной смеси компонентов электродного покрытия для изготовления сварочных электродов

Изобретение относится к изготовлению сварочных электродов, в частности, к получению высокодисперсной гомогенной смеси компонентов электродного покрытия, которая используется при изготовлении обмазочной массы. Технология изготовления смеси компонентов электродного покрытия для производства сварочных электродов включает грубое дробление и перемешивание компонентов электродного покрытия. Затем компоненты смешивают с водой в соотношении 1:1 и дополнительно проводят одновременное измельчение и перемешивание компонентов в автономной гидроквантовой резонансной установке, создающей резонансные явления при движении потока смеси компонентов с водой с повторением циклов измельчения и перемешивания до получения гомогенной смеси с диаметром частиц до 10 мкм. Полученную смесь подают на сушку. Техническим результатом изобретения является стабильность горения электрической дуги, газозащитных и шлакозащитных процессов с получением равномерно наплавленных сварочных швов без микротрещин и дефектов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Рисунки к патенту РФ 2267389

Изобретение относится к областям: машиностроения, строительства судостроения, транспорта, так как в этих отраслях электроды не только широко используются, но и изготовливаются.

Как известно, в качестве компонентов электродных покрытий применяются большое количество различного рода материалов неорганического и органического происхождения. В зависимости от марки электродов в состав смеси электродного покрытия входят определенные компоненты от 2 до 10 наименований в определенных процентах, которые измельчаются и перемешиваютя. От степени измельчения и перемешивания зависит качество изготовливаемых электродов. Традиционные технологические процессы действующих электродных заводов, согласно которым измельчение компонентов производится в шаровых и бисерных мельницах, а перемешивание в смесительных машинах механического действия, степень измельчения и перемешивания которых не обеспечивает производство качественных электродов, расходуя большие энергетические мощности.

Цель изобретения — изготовление высокодисперсной гомогенной смеси компонентов электродного покрытия для изготовления сварочных электродов с наименьшими энергетическими, материальными затратами.

Аналог данного изобретения — «Линия для изготовления обмазочной массы электродных покрытий», авторское свидетельство №1581533 А1, В 23 К 35/40 от 30.07.1990 год. Основной недостаток этого изобретения — механическое измельчение и перемешивание компонентов смеси.

Технические результаты, полученные в процессе экспериментальных исследований, предлагаемые автором изобретения: измельчение компонентов до 10 мкм, наличие всех компонентов в единичном элементарном объеме замеси и электроды, изготовленные по данной технологии, высококачественные. Технология изготовления смеси компонентов электродного покрытия для производства сварочных электродов, включающая грубое дробление и перемешивание компонентов, отличающаяся тем, что компоненты смешиваются с водой в соотношении 1:1 и дополнительно проводят одновременное измельчение и перемешивание компонентов в автономной гидроквантовой резонансной установке, создающей резонансные явления пои движении потока смеси компонентов с водой с повторением циклов измельчения и поремешивания до получения гомогенной смеси с диаметром частиц до 10 мкм, затем смесь идет на сушку. В основу конструкции данной установки заложено научное открытие которое устанавливает «закономерность возникновения устойчивой турбулентности». Резонансные явления, возникающие в результате циклического прерывания потока жидкости, разрушают материалы высокой прочности и разрывают ионные связи органических соединений, идеально перемешивая все компоненты. Установка «Аргус» собирается на базе пескового насоса производительностью 100 м 3 /ч, снабжается гидроквантовыми резонаторами, которые развивают резонансные усилия, эквивалентные 1500 кг/см 2 ; исходная величина частиц не более 1 см 3 , после измельчения не более 10 мкм по диаметру.

Высокая степень измельчения, а также наличие всех компонентов в элиментарном единичном объеме замеси электродного покрытия обеспечивают, в процессе эксплуатации электродов, стабильность горения электрической дуги, а также стабилизируют газозащитные и шлакозащитные процессы.

Технологический процесс, предлагаемый автором изобретения, для измельчения и перемешивания компонентов электродного покрытия включает следующее оборудование: автономная гидроквантовая резонансная установка «Аргус» 1, мешалка 2, бункер-дозатор 3, транспортер 4, установка вакуумной сушки 5, задвижки 6, сито 7, дробилка 8 (см. чертеж).

Технологический процесс осуществляется следующим образом: компоненты в определенных процентах после грубого дробления в дробилке 8 и сортировки размерами не более см 3 по транспортеру 4 поступают в бункер-дозатор 3, и в соотношении 1:1 с водой попадают в мешалку 2. Запускается мешалка, при этом открыв задвижки 6 между «Аргусом» 1 и мешалкой 2, а задвижку на линии вакуумной сушки 5 закрывая, запускают установку «Аргус» 1. Перемешанная масса из мешалки 2 перекачивается установкой «Аргус» и обратно подается в мешалку. Таким образом, за короткий период времени происходит несколько циклов, ввиду высокой производительности установки «Аргус»-100 м 3 /час. Компоненто-водяная масса проходит через резонаторы установки «Аргус», из-за возникающих резонансных процессов, компоненты разрушаются до 10 мкм и менее по диаметру. В конце цикла тонко измельченная масса и одновременно перемешанная подается в установку вакуумной сушки, где происходит удаление влаги до необходимой величины. Готовая обмазочная масса, согласно технологии электродного производства, подается в электродообмазочный агрегат.

Автором изобретения был проведен сравнительный анализ качества электродных покрытий опытного образца, изготовленного согласно данному изобретению, продукции ведущих электродных заводов России, Японских фирм. Для анализа были отобраны по 10 проб с электродных покрытий размером 0,5×0,5×0,5 см для определения степени измельчения и перемешивания компонентов. Степень перемешивания была определена наличием всех компонентов в пробном объеме. Результаты оценены методом среднеквадратического отклонения и занесены в табл.1.

сварочный электрод и устройство для его изготовления

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к электроду для ручной дуговой сварки и устройству для его изготовления. Электрод содержит электродную проволоку, являющуюся его сердцевиной и имеющую область зажигания дуги, выполненную с торцевой поверхностью зажигания дуги. Область зажигания дуги выполнена с по меньшей мере одним углублением, раскрыв которого выходит на продольную боковую поверхность электродной проволоки. Площадь поперечного сечения упомянутой области зажигания дуги уменьшена по сравнению с основным поперечным сечением электродной проволоки. Устройство содержит блок изготовления электродных проволок, блок нанесения на упомянутые электродные проволоки материала, образующего во время сварки шлак и защитный газ, по меньшей мере один блок придания формы и по меньшей мере одно удерживающее средство. Блок придания формы выполнен с по меньшей мере одним прорезающим средством для формирования по меньшей мере одной прорези в одной из концевых областей упомянутых электродных проволок. Удерживающее средство выполнено с возможностью накапливания электродных проволок для последовательной подачи через прорезающее средство. Повышается надежность возбуждения дуги, обеспечивается более стабильное и, как следствие, контролируемое направление дуги и повышенное выделение теплоты в момент возбуждения дуги. 2 н. и 29 з.п. ф-лы, 7 ил.

Рисунки к патенту РФ 2318643

Настоящее изобретение относится к сварочному электроду для выполнения операций ручной дуговой сварки металлическим электродом, причем упомянутый электрод содержит область зажигания дуги, включающую в себя торцевую поверхность зажигания дуги. Площадь поперечного сечения области зажигания дуги уменьшена по сравнению с основной площадью поперечного сечения сварочного электрода. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для изготовлении сварочных электродов, предназначенных для ручной дуговой сварки металлическим электродом, причем упомянутое устройство содержит блок изготовления электродных проволок сварочных электродов и блок нанесения материалов, образующих шлак и защитный газ, на упомянутые электродные проволоки и высушивания этих материалов.

При выполнении операций сварки, соответствующих большинству способов сварки, требуется наличие высоких температур для обеспечения соединения двух металлических деталей. Согласно наиболее старому из существующих способов, способу ручной дуговой сварки металлическим электродом, источником нагрева является электрическая дуга, электрическая энергия которой преобразуется в процессе сварки в тепловую энергию и которая поддерживается между рабочим концом покрытого металлического сварочного электрода и деталью. Данный способ основан на том, что капли расплавленного металла из электродной проволоки, являющейся сердцевиной сварочного электрода, перемещаются в направлении свариваемой детали и в то же время защищаются веществами из материала оболочки, которой покрыт металлический электрод для дуговой сварки. На начальном этапе сварки возникает электрическая дуга, также называемая просто дугой, и важным при этом является то, чтобы она возникала на детали непосредственно в заданном месте и с заданной интенсивностью для того, чтобы результирующий сварной шов получился с заданным качеством и прочностью. Кроме того, первоначальная дуга должна обладать достаточной надежностью возбуждения и интенсивностью для гарантирования того, что она в достаточной степени нагреет ранее наложенный сварной шов/сварное соединение для обеспечения приемлемого и бездефектного возобновления сварки и продолжения прерванного сварного шва/сварного соединения с помощью свежего (нового) сварочного электрода.

Чтобы устранить эту проблему и создать дугу удовлетворительного качества даже в сложных условиях сварки, были предложены различные способы повышения напряженности электрического поля на рабочем конце сварочного электрода в момент самого начала сварки, то есть обеспечения так называемого «горячего старта». Эта цель может быть достигнута путем увеличения силы тока вручную на короткий период времени, но этот способ является неточным, и при этом существует риск того, что сварной шов/сварное соединение, изготовленное таким образом, может не отвечать предъявляемым к нему строгим требованиям качества. Современная технология позволяет контролировать силу тока при помощи микропроцессора, но, с одной стороны, эта технология очень чувствительна к условиям окружающей среды, т.е. холоду и влажности, которые могут иметь место при применении данного способа сварки, а с другой стороны, такая технология является дорогостоящей. Вместо этого предлагались специальные металлические электроды для дуговой сварки, которые имеют сердцевину в виде электродной проволоки с уменьшенным поперечным сечением в области зажигания дуги с тем, чтобы таким образом увеличить напряженность электрического поля на начальной стадии без регулирования силы тока. В этом случае может быть использовано обычное сварочное оборудование без дополнительного увеличения затрат.

Ознакомьтесь так же:  Розничная продажа алкогольной продукции требования

Однако эти традиционные сварочные электроды, имеющие уменьшенное поперечное сечение в области зажигания дуги, являются сравнительно сложными и, следовательно, дорогими с точки зрения изготовления. Одним известным из уровня техники способом уменьшения площади поперечного сечения области зажигания дуги является придание, например, при помощи механической обработки области зажигания дуги конической формы, диаметр которой постепенно увеличивается до полной величины поперечного сечения. Придание такой формы выполняют для каждой электродной проволоки отдельно, и в последующем, при их транспортировке между различными этапами изготовления, конусообразные концы могут застревать в других электродных проволоках или в оборудовании. Кроме того, процесс нанесения покрытия на сварочный электрод этого типа становится более сложным, так как геометрия внешней поверхности электрода приводит к нанесению слишком большого количества материала оболочки для соблюдения цилиндрической наружной формы сварочного электрода, с последующим растрескиванием оболочки, возникающим в результате сушки, либо дополнительно требуются специальные технологические приемы для обеспечения одинаковой толщины слоя материала оболочки и, таким образом, его соответствия наружной форме электродной проволоки, являющейся сердцевиной сварочного электрода.

Другим известным из уровня техники способом уменьшения области зажигания дуги в сварочном электроде является высверливание в торцевой поверхности этой области зажигания дуги небольшого отверстия, проходящего вглубь в продольном направлении сварочного электрода. Этот процесс требует высокой точности, так как сердцевина сварочного электрода в виде электродной проволоки обычно имеет диаметр менее 5 мм, и поэтому центрирование отверстия часто выполняют вручную, что увеличивает стоимость. При таком типе уменьшения поперечного сечения, кроме того, возникают трудности при заполнении просверленного отверстия материалом оболочки из-за наличия в нем воздуха, и именно эта особенность на первоначальном этапе может ухудшить качество создаваемого впоследствии сварного шва/сварного соединения.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является устранение проблем, обрисованных выше в общих чертах, и предложение менее дорогостоящего и более простого с точки зрения производства сварочного электрода, предназначенного для использования при операциях ручной дуговой сварки металлическим электродом, причем упомянутый электрод имеет уменьшенную площадь поперечного сечения в области зажигания дуги и в то же время способен поддерживать подходящие характеристики дуги в момент ее возбуждения или в процессе последующего создания сварного шва/сварного соединения.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является устранение проблем, в общих чертах описанных выше, и, кроме того, создание устройства для изготовления сварочных электродов, в котором эти проблемы устранены.

Эта задача решается с помощью сварочного электрода, по типу относящегося к описанному во введении, который имеет отличительные признаки, указанные в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения сварочного электрода приведены в пунктах формулы, зависимых от пункта 1. Упомянутая задача также решается при помощи устройства, имеющего отличительные признаки, указанные в пункте 11 формулы изобретения, в то время как предпочтительные варианты его выполнения указаны в зависимых пунктах.

Настоящее изобретение относится к сварочному электроду для использования при операциях ручной дуговой сварки, содержащему являющуюся его сердцевиной электродную проволоку, имеющую область зажигания дуги, включающую в себя торцевую поверхность зажигания дуги, причем площадь поперечного сечения упомянутой области зажигания дуги уменьшена по сравнению с основным поперечным сечением упомянутой электродной проволоки. Область зажигания дуги выполнена с по меньшей мере одним углублением, раскрыв которого выходит на продольную боковую поверхность электродной проволоки. Одним из результатов формирования сварочного электрода с таким углублением в его области зажигания дуги является то, что количество материала в упомянутой области зажигания дуги будет уменьшенным по сравнению с количеством материала, обычно имеющегося в поперечном сечении. Уменьшение количества материала в электродной проволоке приводит к увеличению силы тока в области зажигания дуги по сравнению со стандартным сварочным электродом и, следовательно, обеспечивает желаемые преимущества, а именно повышение вероятности быстрого возбуждения дуги, более стабильное и, таким образом, лучше контролируемое направление дуги и повышенное выделение теплоты в момент возбуждения дуги, гарантирующее как можно более плавное и бездефектное продолжение уже существующего сварного шва/сварного соединения. Все эти свойства являются в высшей степени желательными, например, при сварке трубопроводов, где условия сварки могут быть наиболее сложными.

Кроме того, благодаря обеспечению таким образом углубления, полученного путем удаления материала электродной проволоки и имеющего раскрыв, выходящий на образующую торцевую поверхность этой электродной проволоки, по существу сохраняется внешняя форма электродной проволоки, что может иметь большое значение при изготовлении сварочных электродов. Например, в соответствии с обычным процессом изготовления электродные проволоки и, впоследствии, сварочные электроды на некоторых этапах процесса изготовления транспортируются в их продольном направлении, в результате чего будучи выполненными с областью зажигания дуги, имеющей конусность в направлении рабочего конца, сварочные электроды могут вклиниваться между другими электродными проволоками, перемещающимися перед ними, и конвейерной лентой, либо вклиниваться между другими деталями, участвующими в процессе изготовления. В обоих случаях результатом может стать прерывание процесса изготовления и, как следствие, экономические потери. Таким образом, соответствующая настоящему изобретению отличительная особенность, заключающаяся в том, что внешняя форма электродной проволоки по существу сохраняется, частично решает такую проблему процесса изготовления.

Покрытие электрода для сварки

Изобретение может быть использовано при изготовлении сварочных электродов. Покрытие электрода содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: мрамор 12-13, тальк 19-20, волластонит 45-46, ферросиликомарганец 11-12, ферротитан 11-12. Покрытие обеспечивает улучшение сварочно-технологических свойств при снижении стоимости за счет введения недорогих недефицитных компонентов. 3 табл.

Изобретение относится к области сварки углеродистых сталей, в частности, к покрытиям электродов, применяемых для сварки.

Известна шихта порошковой проволоки для сварки сталей, содержащая рутиловый концентрат, гематит, марганец, алюминий, фторид лития, силикокальций, оксид кадмия, лопариновый концентрат, никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 35-40; гематит 38-45; марганец 6-8; алюминий 1,5-2,5; фторид лития 2,0-4,5; силикокальций 1,5-3,5; оксид кадмия 0,5-1,5; лопариновый концентрат 0,5-2,0; никель 3-5. Коэффициент заполнения шихтой полости проволоки составляет 30-34% (см. патент РФ №2012470, МПК 5 В 23 К 35/368).

Основным недостатком описанной шихты и, следовательно, порошковой проволоки для сварки сталей является высокая стоимость, обусловленная использованием дорогостоящего остродефицитного компонента рутила. Кроме этого, сфера применения описанной шихты ограничена сваркой сталей преимущественно под водой, а именно, при ремонте корпусов судов, восстановлении трубопроводов и других гидротехнических сооружений.

Известен керамический флюс для сварки низколегированных высокопрочных сталей, содержащий обожженный магнезит, синтетический шлак типа флюса АНФ-6, глинозем, волластонит, гематит, металлический марганец, ферротитан (Т=6,7%), ферробор (В=20%), медный порошок и алюмомагний при следующем соотношении компонентов, мас.%: обоженный магнезит 26,0-34,0; флюс АНФ-6 36,0-45,0; глинозем 8,0-10,0; волластонит 13,0-19,0; гематит 0,5-0,9; металлический марганец 0,8-1,8; ферротитан 0,5-2,5; ферробор 0,1-1,1; медный порошок 0,2-0,8; алюмомагний 0,1-0,2. Отношение титана к бору выбрано в пределах 1,67-41,9, меди к бору 1,36-40,0, гематита к алюмомагнию 2,5-7,5 (см. патент РФ №1836203, МПК 5 В 23 К 35/362).

Сфера применения этого вещества ограничена автоматической сваркой под слоем флюса, и оно не может быть использовано в качестве покрытия электрода даже с учетом его невысокой стоимости вследствие отсутствия в составе такого компонента, как рутил.

Известно покрытие электрода марки УОНИ-13/55 для сварки, содержащее мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан при следующем соотношении компонентов, мас.%: мрамор — 54; плавиковый шпат — 15; кварцевый песок — 9; ферромарганец — 5; ферросилиций — 5; ферротитан — 12. Электрод с этим покрытием относится к типу Э-50А. Покрытие наносится на проволоку. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности от серийно выпускаемых источников питания (см. Закс И.А. Электроды для дуговой сварки сталей и никелевых сплавов: Справочное пособие. — СПб. 1996, с. 332, табл. 7.6).

Это покрытие электрода имеет достаточно высокую стоимость из-за наличия остродефицитного плавикового шпата и не высокие сварочно-технологические свойства, во-первых, вследствие присутствия достаточного количества вредных примесей — серы и фосфора — в наплавленном металле, во-вторых, вследствие того, что электроды марки УОНИ-13/55 требуют обязательного подключения к источнику питания постоянного тока, тщательной очистки от ржавчины, жировых пятен поверхностей свариваемых изделий.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является покрытие электрода марки МР-3 для сварки, содержащее мрамор, тальк, ферромарганец, рутил, каолин, целлюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%: мрамор — 18; тальк — 10; ферромарганец — 15,5; рутил — 50; каолин — 5; целлюлоза — 1,5. Электрод с таким покрытием относится к типу Э46. Покрытие наносится на проволоку. Для сварки используется источник питания переменного тока (см. Мойсов Л.И., Бурылев Б.П. Физико-химические основы создания новых сварочных материалов. — Ростов-на-Дону: Изд. Ростовского университета, 1993, с. 5, табл. 1.3).

Ознакомьтесь так же:  Приказ 625н от 10092018 минтруда

Недостатками покрытия электрода марки МР-3 являются высокая стоимость, обусловленная использованием дорогостоящего остродефицитного ввозимого из-за границы компонента-рутила, составляющего 50% массы покрытия, а также низкие сварочно-технологические свойства вследствие достаточно большого количества вредных примесей в наплавленном металле, таких как сера и фосфор, что отрицательно сказывается на качестве сварного шва.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения стоимости покрытия электрода для сварки путем введения недорогого недефицитного компонента и улучшения сварочно-технологических свойств.

Для достижения указанного технического результата покрытие электрода для сварки, содержащее мрамор и тальк, дополнительно содержит волластонит, ферросиликомарганец и ферротитан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

В качестве недорого недефицитного компонента используется волластонит, являющийся местным сырьем. Волластонит заменяет дорогостоящий остродефицитный компонент рутил.

Улучшение сварочно-технологических свойств обеспечивается путем снижения содержания вредных примесей в наплавленном металле, таких как сера и фосфор, при одновременном сохранении показателей механических свойств наплавленного металла (см. табл. 1-3).

Содержание в покрытии электрода мрамора, составляющего 12-13 мас.%, является оптимальным, так как оно определено из условия обеспечения надежной газовой защиты сварочной ванны и ограничения допустимого содержания углерода в наплавленном металле. При уменьшении количества мрамора ниже 12 мас.% газовая защита сварочной ванны ухудшается, и в наплавленном металле образуются поры. При увеличении количества мрамора свыше 13 мас.% возрастает тугоплавкость покрытия электрода и ухудшается формирование сварного шва.

Оптимальное количество вводимого в покрытие электрода талька, составляющее 19-20 мас.%, определяется, во-первых, пластическими свойствами покрытия, необходимыми для обмазки электрода, во-вторых, необходимостью иметь шлаковую систему типа CaO-MqO-SiО2. Количество талька ниже 19 мас.% приводит к ухудшению прессуемости покрытия электрода, а количество талька более 20 мас.% приводит к ухудшению формирования сварного шва.

Введение в состав покрытия волластонита в количестве 45-46 мас.% является оптимальным, так как приводит к снижению содержания в наплавленном металле вредных примесей — серы и фосфора. Введение волластонита в количестве менее 45 мас.% приводит к увеличению содержания в наплавленном металле серы и фосфора, что ухудшает качество сварного шва. Введение волластонита в количестве более 46 мас.% приводит к повышению тугоплавкости шлака, образующегося в процессе плавления электродного покрытия, и повышению склонности наплавленного металла к образованию пор.

Ферросиликомарганец и ферротитан в одинаковых количествах 11-12 мас.% введены в состав покрытия в качестве раскислителей и для обеспечения необходимых механических свойств наплавленного металла. Введение ферросиликомарганца и ферротитана в количествах, меньших чем 11 мас.%, приводит к уменьшению прочности наплавленного металла, а введение этих компонентов в количествах, больших чем 12 мас.%, приводит к неоправданному увеличению прочности наплавленного металла и повышению стоимости покрытия электрода.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером. Для изготовления покрытия электродов для сварки использовали 12-13 мас.% мрамора, 19-20 мас.% талька, 45-46 мас.% волластонита, 11-12 мас.% ферросиликомарганца и 11-12 мас.% ферротитана. Компоненты покрытия загружались в смеситель для смешивания с последующим добавлением до 30% от массы жидкого стекла. Затем полученная обмазка наносилась на металлические стержни с диаметром до 4 мм из стали Св08 путем опрессовки.

Таким образом были получены электроды с заявляемым покрытием. В процессе изготовления электродов установили, что они легко поддаются опрессовке, а покрытие электродов имеет высокое качество и эксплуатационную надежность.

Результаты испытаний покрытия электрода УОНИ-13/55, покрытия электрода МР-3, выбранного в качестве прототипа, и заявляемого покрытия электрода приведены в табл. 1, отображающей химические составы наплавленных металлов, в табл. 2, отображающей механические свойства наплавленных металлов, в табл. 3 оценки сварочно-технологических свойств электродов.

Как следует из таблиц, введение в покрытие электрода компонента волластонита позволяет уменьшить содержание серы в наплавленном металле в 2 раза и фосфора в наплавленном металле в 1,7 раза по сравнению с содержанием серы и фосфора в наплавленном металле, полученном с использованием покрытия электрода, выбранного в качестве прототипа. Прочность на разрыв наплавленного металла, полученного с использованием предлагаемого покрытия электрода, на 10-15% выше прочности на разрыв наплавленного металла, полученного с использованием покрытия электрода, выбранного в качестве прототипа, относительное удлинение — более чем на 30% выше относительного удлинения наплавленного металла, полученного с использованием покрытия электрода, выбранного в качестве прототипа. Таким образом, приведенный в табл. 1 химический состав наплавленного металла, полученного с использованием электрода для сварки с заявляемым покрытием, позволяет обеспечить высокие механические свойства этого металла (см. табл. 2) и улучшенные сварочно-технологические свойства электродов (см. табл. 3).

Результаты испытаний показывают, что по механическим свойствам наплавленного металла электроды с предлагаемым покрытием относятся к типу Э-50А по ГОСТ 9466-75 “Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей”.

Использование предлагаемого покрытия электрода по сравнению с известным покрытием электрода марки МР-3 — прототипом позволяет снизить стоимость за счет замены дорогостоящего и остродефицитного рутила на волластонит, улучшить сварочно-технологические свойства электрода при сохранении высоких показателей механических свойств наплавленного металла, полученного с использованием этого покрытия электрода.

Покрытие электрода для сварки

Покрытие электрода для сварки, содержащее мрамор и тальк, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит волластонит, ферросиликомарганец и ферротитан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сварочный электрод

Изобретение относится к ручной дуговой сварке, в частности к сварочным электродам для сварки конструкций из низколегированных теплоустойчивых сталей и, в частности, для заварки дефектов в деталях из указанных сталей. Для реализации поставленной задачи на стержень из сварочной проволоки с содержанием углерода не более 0,09% наносится покрытие следующего состава мас.%: мрамор 24-32; плавиковый шпат 10-18; двуокись титана или рутил 1,5-7; глинозем 3-7; слюда 0,5-3; железный порошок (с содержанием углерода не более 0,03%) 23-35; ферромарганец или марганец 2-5; ферротитан 5-10; ферросилиций 2-6; феррохром или хром 2-5; ферромолибден или молибден 2-5. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Рисунки к патенту РФ 2102209

Изобретение относится к ручной дуговой сварке, в частности к сварочным электродам для сварки конструкций из низколегированных теплоустойчивых сталей, и, в частности, для заварки дефектов в деталях из указанных сталей.

Одним из важнейших условий реализации заварки дефектов деталей и энергетического оборудования из низколегированных теплоустойчивых сталей типа 12Х1МФ, 15Х1М1Ф и им подобных является возможность регулирования химического состава наплавленного металла, особенно, содержания углерода с целью обеспечения его высокой пластичности (при соответствующих прочностных характеристиках при умеренных и повышенных температурах). При этом предусматривается возможность исключения операций термообработки деталей после заварки дефектов. Возможность указанного регулирования химического состава наплавленного металла обеспечивается как наличием покрытия легирующих элементов, так и необходимым количеством железного порошка в нем желательно с определенным содержанием углерода.

Известно электродное покрытие [1] наносимое на стальной низкоуглеродистый стержень, содержащее следующие компоненты, мас.

Двуокись циркония 2-5
Кварц 5-7
Железный порошок 25-28
Рутил (двуокись титана) 18-20
Слюда 2-5
Карбоксиметилцеллюлоза 0,5-1,5
Плавиковый шпат 6-10
Ферромарганец 5-6
Ферросилиций 3-4
Мрамор Остальное
Основным недостатком указанного покрытия является наличие в нем значительного количества остродефицитного и дорогостоящего рутила (или двуокиси титана), к тому же существенно изменяющего металлургический вид покрытия. Для заварки дефектов в деталях из низколегированных сталей требуются электроды с сугубо основным видом покрытия, а наличие в покрытии рутила сообщает наплавленному некоторые нежелательные свойства повышенные содержания водорода и др.

Известно также электродное покрытие для сварки углеродистых и низколегированных сталей [2] содержащее мас.

Мрамор 43-49
Плавиковый 14-19
Ферротитан 10-15
Ферросилиций 1,5-4
Ферромарганец 1,5-5
Кремнезем 2-3
Магнезит 3-7
Нефелин 1,5-5
Хром 2-4
Молибден 2-4
Согласно [2] указанное покрытие предназначено для нанесения на проволоку определенного состава СВ-04А (ЭП-458), что обеспечивает получение низкоуглеродистого и высокопластичного наплавленного металла. Однако именно это условие является недостатком электродов, предложенных в изобретении [2] поскольку отечественная металлургическая промышленность прекратила производство проволоки СВ-04А (с оптимальным содержанием углерода 0,04%).

Известно также электродное покрытие преимущественно для сварки хромистых сталей [3] содержащее мас.

Мрамор 17-23
Плавиковый шпат 28-32
Двуокись титана 18-22
Ферротитан 2-4
Глинозем 4-6
Иттрий 0,3-4
Слюда 1,7-6
Хром 4-15
Марганец 3-5
Поташ 3-5
Повышенное содержание остродефицитной двуокиси титана и иттрия (положительная роль которого проявляется лишь в сплавах с преимущественно аустенитной структурой) следует признать недостатки этого покрытия.

Цель предлагаемого изобретения получение наплавленного металла, обладающего необходимой прочностью при повышенных температурах эксплуатации за счет его легирования хромом и молибденом при ограниченном содержании углерода, обеспечивающем повышенную пластичность.

Поставленная цель достигается тем, что на стержень из сварочной проволоки предлагаемого электрода наносят покрытие, содержащее мрамор, плавиковый шпат, глинозем, слюду, ферротитан, компоненты, содержащие двуокись титана, марганец, хром и дополнительно ферросилиций, компонент, содержащий молибден, и железный порошок с содержанием углерода не более 0,03% сварочная проволока выполнена из низкоуглеродистой стали с содержанием углерода не более 0,09% Для предлагаемых электродов коэффициент массы покрытия выбран в пределах 45-80% при следующем содержании компонентов в покрытии, мас.

Мрамор 24-32
Плавиковый шпат 10-18
Двуокись титана или рутил 1,5-7
Глинозем 0,5-3
Железный порошок 23-35
Ферромарганец 2-5
Ферротитан 5-10
Ферросилиций 2-6
Феррохром 2-5
Ферромолибден или молибден 2-5
Слюда 0,5-3
Наличие в покрытии проведенных выше количеств мрамора и плавикового шпата определяет металлургический вид покрытия, который следует отнести к основному. Именно такой вид покрытия при соответствующей температуре прокалки электродов обеспечивает минимальное содержание водорода в наплавленном металле и его незначительную склонность к образованию трещин.

Ознакомьтесь так же:  Экспертиза прудов

Группа минеральных компонентов, состоящая из двуокиси титана или рутила, глинозема и слюды, обеспечивает подвижность (жидкотекучесть) шлака, его межфазное взаимодействие с расплавленным металлом как в сварочной ванне, так и на стадии формирования шва, а также сравнительно легкую отделимость шлака от металла шва (с учетом вклада и других компонентов).

Группа раскисляющих и легирующих компонентов в результате металлургических реакций на стадии плавления электродов и на стадии сварочной ванны обеспечивают получение наплавленного металла с определенным химическим составом и механическими свойствами. Регулирование содержания углерода в наплавленном металле при каком-то известном его содержании в сварочной проволоке осуществляется как за счет количества железного порошка в покрытии, так и за счет коэффициента массы покрытия. Например, при создании углерода в проволоке 0,07% достаточно ввести покрытие 20-22% железного порошка с содержанием углерода 0,02% и при коэффициенте массы покрытия 48-50% может быть получен направленный металл с подержанием углерода 0,05-0,055% Если для изготовления электродов используется сварочная проволока с содержанием углерода 0,08-0,09% то в покрытие следует ввести 32-34% железного порошка с содержанием углерода 0,02% и при коэффициенте массы покрытия 80% наплавленный металл будет иметь углерода не более 0,06%
Испытывали 3 состава сварочных электродов (табл.1) с предлагаемым содержанием компонентов при использовании в качестве стержня проволоки СВ-О8 с содержанием в ней углерода 0,07-0,09% В железном порошке (см. табл. 1), использованном для изготовления электродов содержание углерода 0,02 и 0,03% При изготовлении опытных вариантов электродов руководствовались правилом, изложенным выше, о соотношении между содержанием углерода в проволоке и железном порошке, с одной стороны, с другой выбора коэффициента массы покрытия. Электроды изготавливали прессовым способом с использованием в качестве связующего жидкого стекла. Сварку образцов для механических испытаний выполняли от стандартного выпрямителя на режимах (для электродов диаметром 4 мм): ток 120-130 А, напряжение на дуге 22-24В.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сварочный электрод, состоящий из стержня, выполненного из стальной сварочной проволоки и покрытия, содержащего мрамор, плавиковый шпат, глинозем, слюду, ферротитан, двуокись титана, хром- и марганецсодержащие компоненты, отличающийся тем, что стержень выполнен из низкоуглеродистой стали с содержанием углеродов не более 0,09% а покрытие дополнительно содержит молибденсодержащий компонент, ферросилиций и железный порошок с содержанием углерода не более 0,03% при следующем соотношении компонентов покрытия, мас.

Мрамор 24 32
Плавиковый шпат 10 18
Двуокись титана 1,5 7
Глинозем 3 7
Слюда 0,5 3
Железный порошок 23 35
Марганец 2 5
Ферротитан 5 10
Ферросилиций 2 6
Хром 2 5
Молибден 2 5
при этом коэффициент массы покрытия составляет 45 80
2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что покрытие вместо двуокиси титана содержит рутил.

3. Электрод по п.1, отличающийся тем, что его покрытие содержит в качестве хромсодержащего компонента вместо хрома феррохром.

4. Электрод по п.1, отличающийся тем, что его покрытие содержит в качестве марганецсодержащего компонента ферромарганец вместо марганца.

5. Электрод по п.1, отличающийся тем, что его покрытие содержит в качестве молибденсодержащего компонента ферромолибден вместо молибдена.

электрод для сварки

Использование: ручная дуговая сварка покрытыми электродами низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Сущность изобретения: стержень электрода выполнен из марганецсодержащих или кремниймарганецсодержащих сталей. Покрытие включает следующие компоненты, мас.%: карбонат металла 6 — 12; силикат 20 — 30; целлюлоза 6 — 1; компонент, содержащий титан — остальное. Кроме того, покрытие содержит ферромарганец и ферросилиций в количествах, обеспечивающих общее содержание марганца в электроде 0,9 — 2,3%, а кремния 0,8 — 1,5%. Коэффициент массы покрытия составляет 28 — 35%. Электроды позволяют обеспечить стабильность механических свойств металла шва, улучшить санитарно-гигиенические характеристики при уменьшении трудоемкости их изготовления. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

Рисунки к патенту РФ 2051775

Изобретение относится к сварке, в частности к покрытым электродам для ручной электродуговой сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в различных отраслях экономики.

Известен защищающий состав покрытия электродов рутилового вида для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Состав этого покрытия не содержит марганца для улучшения санитарно-гигиенических характеристик электродов. Покрытие предусматривает использование FeSi с проволокой Cв08 [1]
Однако в этом случае данные электроды не обеспечивают достаточной стабильности механических характеристик металла шва.

Известен состав электродного покрытия, используемого при изготовлении электродов рутилового вида, позволяющий изготавливать электроды как из обычно применяемой в электродном производстве проволоки СВ 08, так и из марганецсодержащих низкоуглеродистых проволок [2]
Однако цель изобретения повышение качества наплавленного металла при отрицательных температурах достигалась введением талькомагнезита, а раскисление Mn из проволоки или путем введением в покрытие 1-20% FeMn, что по его количеству и задачам является обычным для электродов рутилового вида.

Целью изобретения является разработка электродов, обеспечивающих высокую стабильность всех механических характеристик металла шва, улучшение санитарно-гигиенических характеристик, уменьшение трудоемкости изготовления электродов.

Это решается путем использования в качестве стержней низкоуглеродистых и низколегированных проволок, содержащих марганец и кремний, и корректировкой содержания FeMn и FeSi в покрытии в зависимости от содержаний Mn и Si в проволоке так, чтобы суммарное содержание марганца в электроде составляло 0,9-2,3% а кремния 0,8-1,5% при коэффициенте массы покрытия 28-35% Введение Mn и Si в металл шва через стержень, как известно, предопределяет большую однородность распределения этих элементов по длине шва, что и обеспечивает высокую стабильность механических свойств металла шва. При этом состав покрытия содержит остальные компоненты в следующем соотношении, карбонат металла 6-12; силикат 20-30; целлюлоза 6-11; компонент, содержащий двуокись титана остальное. В качестве карбонатов в составе покрытия могут содержаться мрамор и/или магнезит.

В качестве силикатов используются мусковит, и/или тальк, и/или флогопит, и/или каолин.

В лабораторных условиях была изготовлена на проволоке СВ 08ГА с содержанием Mn в проволоке 0,90% партия электродов 4 мм на втулке 5,7 мм, что обеспечило коэффициент массы покрытия 29-30% Состав покрытия содержал 50 рутилового концентрата, 20% мусковита, 7% целлюлозы и 10% мрамора и дополнительно 5% FeMn, чтобы общее содержание Mn в электроде составило 2,1% и 8% FeSi, а общее содержание Si в электроде 0,95%
Изготовленные электроды испытывали на сварочно-технологические свойства и механические характеристики металла шва. Эти показатели полностью соответствовали требованиям, предъявляемым к электродам рутилового типа Э 46 по ГОСТ 94678-75. При этом расход дефицитного FeMn в покрытии резко уменьшился, а отсюда и себестоимость изготовленных электродов намного снизилась по сравнению с электродами марки МР-3.

Следующая партия электродов 4 мм на втулке 5,7 мм на проволоке СВ 08Г2С со следующим содержанием легирующих компонентов Mn 2,0% и Si 0,80% Состав покрытия этих электродов не содержал ферросплавов и состоял, рутил 55, мусковит 25, целлюлоза 7 и мрамор 13. Сварка этими электродами обеспечивает механические характеристики, типичные для электродов типа Э 46 с рутиловым покрытием, при этом сварочно-технологические свойства превосходили данные электродов МР-3, в частности, по отделимости шлака и возможности сварки «сверху-вниз».

Для получения статических данных по стабильности механических характеристик были изготовлены 10 партий электродов на проволоках СВ 08ГА и СВ 08Г2С с различным содержанием Mn и Si в покрытии, т.е. суммарное содержание Mn в электроде варьировалось от 0,9% до 2,3% Si от 1,5% до 0,8% Составы экспериментальных партий электродов, содержание Mn и Si в шве, механические свойства металла шва представлены в таблице.

Исследования санитарно-гигиенических характеристик этих электродов показали, что содержание Mn в аэрозолях приблизительно в три раза меньше, чем в других отечественных низкотоксичных электродах МР-3. Использование указанных выше типов проволоки в сочетании с известными рутиловыми покрытиями (например, МР-3) при соответствующей корректировке состава дает хорошие результаты. Такие электроды по все показателям соответствуют требованиям, предъявляемым к электродам данного типа, но превосходят их по стабильности механических характеристик металла шва и по санитарно-гигиеническим характеристикам, имеют более низкую себестоимость, уменьшается трудоемкость их изготовления.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. ЭЛЕКТРОД РУТИЛОВОГО ВИДА ДЛЯ СВАРКИ низкоуглеродистых и низколегированных сталей, состоящий из стержня, выполненного из низкоуглеродистой марганецсодержащей проволоки или низколегированной проволоки, содержащей кремний и марганец, и покрытия, включающего карбонат металла, силикаты, компонент, содержащий двуокись титана, целлюлозу, ферромарганец, отличающийся тем, что состав покрытия содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Карбонат металла — 6 — 12
Силикат — 20 — 30
Целлюлоза — 6 — 11
Компонент, содержащий двуокись титана — Остальное,
при этом покрытие включает ферромарганец в количестве, обеспечивающем суммарное содержание марганца в электроде 0,90 — 2,3%, а также дополнительно включает ферросилиций в количестве, обеспечивающем суммарное содержание кремния в электроде 0,80 — 1,5% при коэффициенте массы покрытия 28 — 35%.

2. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве карбоната металла состав покрытия содержит мрамор и/или магнезит.

3. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве силиката состав покрытия содержит мусковит и/или тальк, и/или флогопит, и/или каолин.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *