Неплавящийся электрод для сварки и резки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК АЗ В 23 К 35/ ТЕНИ ПАТЕН Изоб металлов ме и мож строени МдШИНОСТ НОГО ХОЗЯжит (Л %в ф лавурой о октана, сод 02-30 ма сидом ла оличестве твора с ок ее высок ержании ом из выр легированного ооксид лантана в виде твердого ракого металла с бплавления при сосида, определяе езке лаэ- иноком родом тугомпераплавкония шепл, мас.% Целью ние эрозио Для д электрод дл из спеченн(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов, завод "Победит" им. 50- летия СССР(73) Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов и завод "Победит" им. 50-летия СССР(56) Сварка в машиностроении. Справочник, т. 2, под редакцией А,И,Акулова, М.: Машиностроение, 1978, с, 33.Патент ФРГ М 3701212, кл. В 23 К 35/32, 15.10.87. ретение относится к сварке и в среде инертных газов. или в ет быть использовано в ма и, судостроении, химиче роении и других отраслях н йства. изобретения является пов нной стойкости электрода, стижения поставленной я сварки и резки, выполне ого сплава на основе вольф(54) НЕПЛАВЯЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ СВАРКИ И РЕЗКИ(57) Использование: сварка и резка металлов в.защитной среде или в плазме. Сущность изобретения: электрод из спеченного сплава на основе вольфрама содержит 0,2- 3,0 мас.% оксида лантана в виде твердого раствора с оксидом тугоплавкого металла с более высокой температурой плавления.Содержание тугоплавкого оксида определяется из выражения М 2=МТпл " А 2/К(Тпл 2 Тпл) А (мас.%), где М - содержание оксида лантана, мас,%; М 2 - содержание оксида тугоплавкого металла, мас.%; Тпл - температура ПЛаВЛЕНИя ОКСИда ЛаНтаНа, С; Тпл 2 - температура плавления оксида тугоплавкогоЯ металла, С; А - молекулярный вес оксида лантана; А 2 - молекулярный вес оксида тугоплавкого металла; К - эмпирический коэффициент, равный 30-бО. Позволяет повыситьэрозионную стойкость электрода. 1 табл. где М 2 - содержание оксида тугоплавкогометалла, мас.%;, 181625425 30 стабильность электрода повышается. Коэффициент К зависит от вида легирующих соединений лантана и тугоплавкого металла и способа их введения, в вольфрамовый ангидрид, 35При содержании в электроде оксида лантана меньше 0,2 мас. Оего эксплуатационные свойства будут идентичны электроду из чистого вольфрама, С другой стороны, при содержании в электроде оксида ланта на больше 3,0 мас,о , значительно ухудша-, ется обрабатываемость сплава, что обуславливает повышение дефектности структуры электрода и его низкую эрозийную стойкость. 45При содержании в электроде оксида тугоплавкого металла в количестве меньшем, чем определено предлагаемым математическим выражением, образуется твердый раствор на основе оксида лантанэ. обедненный оксидом 50 тугоплавкого металла, что не обеспечивает повышение термической стабильности оксидных частиц в вольфрамовой матрице и йе приводит к увеличению эрозионной стойкости электрода, 55При содержании оксида тугоплавкого металла в количестве большем, чем определено из математического вырэжения,ухудшается технологическая пластичность сплава, что приводит к больШому количестМ 1 - содержание оксида лантана, мас,%;Тпл 1 - температура плавления оксида лантана, С;Тпд - температура плавления оксида тугоплавкого металла. С;А 1 - молекулярный вес оксида лантана; Аг - молекулярный вес оксида тугоплавкого металла;К - эмпирический коэффициент.Оксиды тугоплавких металлов, например циркония илирафния с высокой температурой плавления (Тплго 2=2700 С, Тпл. н о = 2900 С), образуя в процессе изготовления электрода твердые растворы замещения с оксидом лантана, повышают термическую стабильность частиц 1 а 20 з в вольфрамовой матрице, что приводит к значительному снижению скорости их диссоциации и, как следствие, уменьшает эрозионный износ электрода.К - эмпирический коэффициент, учитывающий средний размер оксидных частиц и неравномерность их распределения в вольфрамовой матрице. Установлены значения К=30-60, причем К тем выше, чем мельче и более однородно разделены частицы оксидов металлов при их одинаковой концентрации, так как в этом случае термическая 5 10 15 20 ву дефектов (трещин, расслоений) в электроде и снижению его эрозионной стойкости,Электрод изготавливают следующим образом,Вольфрамовый ангидрид с присадкой оксида лантана в количестве 0,2-3,0 мас,7 ь и оксидом тугоплавкого металла с более высокой температурой плавления, например, оксидом циркония или гафния, взятом в количестве, определяемом из выражения:Тпл 1 АгМ 2 - М 1К -Т Т -- , мас,о ,восстанавливают при температуре 700- 10 СЭС в атмосфере водорода. Полученный вольфрамовый порошок, содержащий оксид лантана в виде твердого раствора с оксидом тугоплавкого металла, формуют и спекают в атмосфере водорода до плотности, равной 88-.94% от теоретической, Затем спеченную заготовку подвергают горячей пластической деформации, например ротационной ковке, до требуемогодиаметра электрода,П р и м е р 1. Готовили смесь водных растворов нитрата лантана и гидрата азотнокислого циркония 2 г(ИОз)п х 5 Н 20 из расчета на 2 мас.% оксида лантана. Учитывая то, что смесь вводили в виде хорошо растворимых в воде азотнокислых солей и то, что способ введения-метод душирования обеспечивает достаточно хорошую гомогенность распределения присадки в вольфрамовом ангидриДе. коэффициент К принимали равным 48, По соотношению, приведенному в формуле изобретения, рассчитали необходимое количество оксида цирконияМ 2=2,0 х 2230/48(2700-2230) х,х 123,22325.8=0,075 мас.6Гидрат азотнокислого циркония добавляли к нитрату лантана в количестве равном 429,33/123,22 х 0,075=0,26 мас,%, где 429.33 и 123,22 - молекулярные веса гидрата азотнокислого циркония и оксида циркония соответственно. Сушку вольфрамового ангидрида с присадкой проводили на воздухе при температуре 350 ОС, затем восстанавливали в атмосфере водорода в 1 стадию при температуре 850 С в течение 4 ч, Восстановленный порошок вольфрама, содержащий твердый раствор оксида лантана и оксида циркония, увлажняли и формировали штабик сечением 13 х 13 мм и длиной 470 мм. Штабик предварительно спекали в водороде при температуре 1200 С в течение 2 ч и оканчательно спекэли в водороде прямым пропусканием электрического тока в1816254 Содержа- Содержание тугоплавкоЭлектродОпыт Электрод К гоокси а мас., М 2 ные потери во время сварки, мгние оксида лантана. мас,%, М 1 вводимое расчетное ок си и кония 1 2 3 4 5 3,0 0,09 0,09 84 6048 30 48 480,075 106 2,0 0,2 0,075 145 ф 0,012 0,012 0.075 0;075 г,о 204 0,060 эапредельн,значения 2,0 0.090 195 течение 30 мин при максимальной темпера.туре 2650 С, Спеченный штабик подвергали ротационной ковке при температуре 1450-1200 С до диаметра 3 мм. Сварочные характеристики полученного электрода приведены в таблице (опыт 2).П р и м е р 2. Готовили смесь водных растворов нитрата лантана и гидрата хлористого гафния НЕОС 2 х 8 Н 20 из расчета на 2;5 мас.% оксида латана, Так как хлористый гафний несколько хуже растворим в воде, чем нитрат циркония, а способ введения присадка в вольфрамовый ангидрид методом перемешивания в лопастном реакторе обеспечивает значительно более высокую гомогенность ее распределения. чем метод душирования, коэффициент К принимали равным 50. Гидрат хлористого гафния добавляли в количестве. определяемом из выражения2.5 х 2230/50(2900-2230) х 210,22/325,8 х х 409,26/210,22==0,21 мас.%,где 409,26 и 210,22 - молекулярные веса гидрата хлористого гафния и оксида гафния соответственно. Вольфрамовый ангидридперемешивали со смесью водных растворовсолей, сушили в водороде при температуре 400 С, затем восстанавливали в водороде в 2 стадии при температурах 750 С и 900 С соответственно в течение 8 ч. Иэ восстанавливаемого порошка, содержащего твердый раствор оксида латана и оксида гафния, формовали штабик сечением 12 х 12 мм и длиной 450 мм. который спекали в водороде в 2 стадии при максимальной температуре 2700 С, Спеченный штабик подвергали ротационной ковке до диаметра 3 мм.Сварочные характеристики полученного электрода приведены е таблице (опыт 8).В таблице приведены результаты сравнительных испытаний известного и предлагаемого электродов диаметром 3 мм при сварке нержавеющеи стали на постоянномтоке прямой полярности, Ток сварки составлял 400 А, время сварки 10 мин. расходаргона 15 л/мин.5 Из данных таблицы следует, что электрод, содержащий оксид лантана в меньшем(опыт 6) или большем (опыт 7) количестве.или оксид тугоплавкого металла ь количестве, отличающемся от определенного из ма 10 тематического выражения (опыты 4. 5. 9)подвергается значительной эрозии присварке, а использов."ние предлагаемогоэлектрода по сравнению с прототипом почти в деа раза позволяет снизить эрозионные15 потери во время сварки,Формула изобретения,Неплавящийся электрод для сварки ирезки, выполненный из спеченного сплавана основе вольфрама, легированного окси 20 дом лантана. отл и ч а ю щи й с я тем, что.с целью повышения эрозионной стойкостиэлектрода, оксид лантана в количестве 0,23,0 мас.% содержится в виде твердого раствора с оксидом тугопл экого металла с25 более высокой температурой плавления присодержании последнего. определяемом извыражения Тпл 1 А 2 30 М 2 1 К ( Тпл 2 - Тпл 1 ) Агде М 2 - содержание оксида тугоплавкого металла. мас;%; М 1 - содержание оксида лантана,35 %. Те 1 - температура плавления оксида лантана. С; тлл 2 - температура плавления оксида40 тугоплавкого.металла. С; А 1 - мол. м. оксида лантана: А 2 - мол. м. оксида тугоплавкого металла; К - эмпирический коэффициент.1816254 Продолжение таблицы СоставитеЛь Л.КосачевТехред М.Моргентал Корректор Е,Папп Редактор В,фельдман Заказ 1648 Тираж Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101