Электрод для сварки чугуна

(51) М ЗОВАМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТВ арочному ьзовано в а кии едиссоциирует с выдепричем с увеличениемее окислительная споснию к кремнию, марганроду Кроме этого тполучению металластруктурой, препятствутенситной структуры,возникновение трещин лением кислТЮ 2 увеличобность по оцу и особенитан способс мелкозеретобраэованчто предупр орода, ивается тношео углествует н истой дае ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Украинский заочный политехническийинститут им, И, 3, Соколова(56) Авторское свидетельство СССРЬ 948589, кл, В 23 К 35/365, 1981;Авторское свидетельство СССРЬЬ 1031702, кл. В 23 К 35/365, 1982,Изобретение относится к свпроизводству и может быть исполмашиностроении для холодной св р р монта чугунных деталей,Целью изобретения является повышение качества и пластичности металла шва.Использование ильменита в качестве основного кислородосодержащего компонента покрытия имеет следующие преимущества, Входящий в его состав окисел железа РеО при температурах 2000 К и выше диссоциирует по реакции 2 РеО "Ге+02 с выделением кислорода, который интенсивно реагирует с углеродом (графитом) чугуна, Не продиссоциировавший или образовавшийся вновь в результате указанной реакции РеО не остается в металле шва, а уходит в . шлак, так как его растворимость в аустенитном металле, в отличие от ферритной матрицы прототипа, очень мала, поры в данном случае не образуются.Входящий в состав ильменита двуокись титана ТЮ 2 при тех же температурах также(54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ СВАРКИ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам для холодной сварки и ремонта чугунных деталей. Цель изобретения - повышение качества и пластичности металла шва, Стержень электрода выполняется из сварочной проволоки аустенитного класса с содержанием никеля до 10 мас,. Состав покрытия содержит, мас,6: мрамор 37 - 42; полевой шпат 10-16; ильменитовый концентрат 32-38; окись хрома 2-5, калий хромовокислый 2-4; слюда ч; сода 0,5-1,5. Коэффициент массы покрытия электрода составляет 0,2 - 0,38, 3 табл,Двуокись титана придает шлаку жидко- текучесть и способствует легкому его всплыванию на поверхность ванны, что обеспечивает чистоту наплавленного металла от шлаковых включений.Окись хрома и хромовокислый калий обеспечивает более полное окисление кремния и марганца, а также углерода (графита) чугуна. Кроме того, хромовокислый калий используется в качестве пассивирующего компонента, способствует стабильному горению сварочной дуги, уменьшает разбрызгивание электродного металла, 16767765 10 15 20 25 30 35 40 Таким образом, ильменит, окись хрома и хромовякислый калий обеспечивает полное и глубокое (до 3-4 мм) обезуглероживание чугуна (в отличие от прототипа, где обезуглероживание чугуна осуществляется менее полно, так как часть кислорода уходит на окисление входящего в состав покрытия алюминия), а в сочетании с еустенитным материалом стержня - получение в первом слое сварного шва пластичной аустенитной структуры. Наложение последующих слоев сварного шва обеспечивает пластичный металл, чистый от шлаковых включений, с достаточно низкой твердостью, легко поддающийся механической обработке. Мрамор и полевой шпат образуют шлаковую и газовую защитные системы покрытия. Кроме того, они также способствуютдополнительному выгоранию углерода всварочной ванне.Слюда используется в качестве пластификатора обмаэочной смеси при прессовомспособе изготовления электродов, а такжесовместно с полевым шпатом повышаетстабильность горения сварочной дугИ, создает дополнительную окислительную атмосферу в зоне дуги,При использовании для холодной сварки чугуна электрода происходит проплавление чугуна на значительную глубину (до 4мм), а наличие в покрытии кислородсодержащих компонентов (ильменита, окиси хрома и др,) обеспечивает достаточно полноеобезуглероживание расплавленного металла и прилегающих слоев свариваемого чугуна. Перемешивание обезуглероженногоосновного металла с электродным приводитк образованию аустенитной структуры ужев первом слое сварного шва. Этот слой, обладающий высокой пластичностью, служитдемпфером возникающим в околошовнойзоне напряжениям, повышая тем самым еесопротивляемость образованию холодныхтрещин. Аустенитный металл при остывании сварного шва не претерпевает превращений и не образует закалочных(мартенситных) структур, сохраняет высокие пластические свойства, сравнительнолегко обрабатывается режущим инструментом.Введение в покрытие ильменита менее32 не обеспечит необходимого обезуглероживания чугуна; превышение содержания ильменита сверх 3800 значительноувеличит жидкотекучесть шлака, что ухудшает защиту сварочной ванны от азота воздуха и ухудшит формирование шва, Внаплавленном металле могут появиться поры,Уменьшение количества мрамора в покрытии ниже 31 ухудшит газовую защиту сварочной ванны, ведет к образованию "коротких" шлаков, что, в свою очередь, ухудшит формирование шва, Увеличение же количества мрамора сверх 42 может вызвать дополнительное науглероживание металла шва вследствие выделения большого количества СО при диссоциации.Малое количество (меньше 10) полевого шпата в покрытии не обеспечит стабильного горения дуги, при повышенном (более 16) содержании образуется много шлака, загрязняется металл шва,Малое количество окиси хрома и калия хромовокислого (меньше 2) снизит окислительный потенциал покрытия, уменьшит количество свободного кислорода и, как следствие, снизит обезуглероживающий эффект. Кроме того, ухудшатся сварочно- технологические свойства электрода.Избыточное количество окиси хрома (больше 5) и калия хромовокислого(свыше 4) приводит к снижению пластичности и повышению твердости металла шва,Изменение содержания слюды и соды в покрытии приведет к ухудшению технологичности изготовления электродов, нарушится стабильность горения сварочной дуги," Таким образом, сочетание стержня из проволоки аустенитного класса и покрытия, в состав которого входят компоненты с высоким окислительным потенциалом обеспечивает высокую пластичность металла,шва, отсутствие пор, трещин, хорошую обрабатываемость при холодной сварке чугуна.Были испытаны конкретные составы покрытия. Стержень электродов выполнен из сварочной проволоки СвХ 20 Н 9 Г 7 Т, диаметром 4 мм,- В табл. 1 приведены составы покрытия электродов со стержнями из проволоки аустенитного класса. Электродами сваривали пластины из чугуна.СЧ, Сварной шов выполняли в три прохода на постоянном токе обратной полярности 1=130 А, Электродами каждого варианта выполняли по три сварных соединения для определения твердости и пластичности металла шва. Содержание углерода и твердость металла определяли послойно по глубине сварного шва через каждые 2 мм, Твердость определяли по Роквеллу (ГОСТ 9013 - 59) и по Бринеллю (ГОСТ 9012-59), пробы для химического анализа отбирали согласно, ГОСТ 1122-81, содержание углерода определяли по ГОСТ 22536.1- 77. Образцы для определения пластических свойств металла сварного шва вырезали и испытывали по ГОСТ 6996 - 66. Результатыпредставлены в табл. 2.1676776 Таблица 1 Коэффициент массы покрытия выбирали в пределах 0,2-0,38. При коэффициенте меньше 0,2 нэруша 6 тся стабильность горения дуги, ухудшается газовая защита сварочной ванны, резко увеличивается порообразование, Недостаток ильменитэ, хромовокислого калия и окиси хрома значительно снижает окислительный потенциал покрытия, не происходит необходимое обезуглероживание жидкого металле. При коэффициенте покрытия 0,4 достигается необходимый обезуглероживающий эффект, однако качество шва существенно ухудшается: происходит зашлаковка металла шва, так как часть покрытия не успевает расплавиться.В табл. 3 приведены данные послойного анализа содержания углерода и определения твердости. Для примера выбрано покрытие варианта 3 (табл. 1). Были испытаны электроды, стержни которых были выполнены из других проволок(СвХ 19 Н 9, СвХ 19 Н 9 Т, Св 06 Х 19 Н 10 МЗТ, СвХ 19 Н 9 С 2, Св 07 Х 19 Н 10 Б), Послойный химический анализна углерод не проводили, величины же чиселтвердости по слоям практически не отличаются от приведенных в табл, 2 и 3 (разницав 1-2 ед).Применение аустенитных проволок ссодержанием никеля свыше 10 не приведет к получению дополнительного положительного эффекта в процессе сварки чугуна,а стоимость их существенно выше перечисленных. Поэтому их применение в качестве. стержня электрода экономически не рационально,Использование в качестве стержня нержавеющих хромоникелевых проволок мартенситного (мартенситно-аустенитного)класса недопустимо, так как в металле шва5 и по линии сплэвления образуются эаколочные структуры, что вызывает, кроме высокой твердости, трещины. Применениепроволок ферритного класса приводит кполучению в металле шва крупнозернистой10 структуры, склонной к трещинообразованию,Таким образом, применение для холодной сварки чугуна данного электрода обеспечивает повышение пластичности15 наплавленного металла, улучшает его качество (отсутствуют, поры) и снижение твердости.Формула изобретенияЭлектрод для сварки чугуна, состоящий20 из металлического стержня и покрытия, содержащего мрамор, окись хрома, слюду исоду, отличающийся тем,что,сцельюповышения качества и пластичности металла шва,.стержень выполнен из сварочной25 проволоки аустенитного класса, а покрытиедополнительно содержит ильменитовыйконцентрат, полевой шпат и калий хромовокислый при следующем соотношении компонентов, мас. :30 Мрамор 37-42Полевой шлат 10-16Ильменитовый концентрат 32-38Окись хрома 2-5Калий хромовокислый 2-435 Слюда 4-6Сода 0,5-1,5при этом коэффициентмассы покрытия составляет 0,2 - 0,38,7 1676776 Таблица 2 Вари- анти Содериание уг сварног0,16 0,20 0,16 0,21 0,14 О, 18 о,го о,гб 0,18 .0,23 П р и н е ч а н и е: - твердость по Вриналлюхх Таблнцаз Ковбб циент масси пои рьг. тня наине С по глу о шва (через 35 028 01 43 Оэ 68 Оэ 96 180 Зфэб 174 16 24 28 Оэ 14 0 18 О ЗО Ов 48 э 14 3, 35 146 155 14 20 Оэ 15 Оэ 19 Оэ 30 Оэ 50 1 э 18 Зз 32 160 158 14 22 Составитель Т.Арест едактор М.Васильева Техред М.Моргентал Корректор Т.ПалЗаказ 3069 Тираж 494 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/б роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 2 3 4 5 0,2