Электрод для сварки чугуна

. ЗЗ УН арке, в м для огрева.го соеавлений ой смаванны, аэрозоДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Крам аторскчй индустриальнститут(54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ СВАРКИ Ч(5) Изобретение относится к свчастности к покрытым электродаручной сварки чугуна без поЦель - улучшение качества сваридинения за счет уменьшения несплв шве, возникающих по причине плохчиваемости чугуна жидким металломснижение выделяющихся при сварке леи и токсичности электрода. В состав покрытия электрода введены (мас.00): углекислый стронций 30 - 32 для придания шлаку необходимой вязкости, углекислый литий (8 - 16) для окисления графита чугуна при сварке; титан ( - 2) для улучшения смачивания шлаком и жидким металлом основного металла; техническая бура (16 - 20) для повышения жидкотекучести шлака; фторцирконат калия 3 - 6 для повышения стабильности горения дуги на малых токах; карбоксилметилцеллюлоза (3 - 5), которая применяется в качестве раскислителя, а также датолит (9 - 11) для улучшения кроющей способности шлака. Состав также содержит ферросилиций (5- 10), фтористый кальций (8 -2) и углерод (1 - 2). Стержень электрода диаметром 4 мм выполняется из сплава, содержащего ЗОЖ меди и 7000 никеля. Коэффициент массы покрытия электродов 28 в 30. 6 табл.Изобретение относится к спарке, в;астности к покрытым электродам пля ручной с Г)арки чугу на Осз подогрева и моьет Оы Гь 11 рнменено в литейнсм производстве для заделки дефектов чугунного литья и пол ремонте 1 угунны ( дта."ей В 1)азличных Областях промышленности.Цель изобретения - улучшение ка 9 ества сварного соедине;1 ия за счет уле).ьфени 51 нес 1 лавлений . В плве, Возникак)щих йо причине плохой смачива=мости чу гуна ;кидким металлом Ванны, снижени 1 Выдсляощихся при сварке аэрозолей и токсичности электрода.Фероосилипий яв,15)ется Оаскислителем, (.рафитизаторо л чуг 1 на, препятствующим Отбелу в зове сплавления и улучшает смачиваемость чугуна расплавленным;леталлом. При содержании ферросилиция менее 5 мас.Я, указанные явления не происходят в подной мере, а при его содержании более 10 мас.% не происходит дальнейшего улучшения качества 1 пвг.Фторид кальция является источником о)тора, связывающего водород, а такке является копмонентом, обеспечивающим жидкотекучесть шлака. Оптимальное содер;канне фтористого кальция 8 - 12 мас.ол. При ,содержании его менее 8 1 лас.Я в наплавленном металле появляются поры, а при содержании более 12 мас.Я, ухудшается стабильность горения дуги на малых токах и увеличивается глубина 1,роплавления.Углерод при высокой температуре является активным раскислителем, способствую 1 цим переходу титана в металл шва. ; При содержании углерода менее 1 мас., повышается угар титана, а при его содержании более 2 мас.Я дальнейшего улучшения свойств шва зе наблюдается.Углекислый стронций при распаде в дуге выделяет углекислый газ и окись стронция. Окись стронция имеет низкую работу Выхода электрона -- 1,27 эВ, что позволяет стабилизироваь гсрепие дуги на малых токах. Окись стронция придает шлаку необходимук) вязкое:ть, стронций и его Окислы не ядовиты. Оптимальное содержание углекислого стронция в покрытии 30 - 32 мас. Я, при его содержании менее 30 мас., возрастает глубина проплавления, а при содержании более 32 .лас.Я в наплаглепном металле появляются поры.Углекислый литий совместно с уч лекислым стронцием явля 1.тся источником углекислого газа, защищающего зону сварки от контакта с воздухом, разлагаясь в дуге, углекислый газ выделяет атомарный кислород, который окисляет графит чугуна, что улучшает условия для смачивания чугуна расплавленным металлом. Образующаяся ПРИ РаенаДЕ УГЛЕКИСЛ 1)ГО Л 1 СГНЯ ОКИСЬ ЛИ- тия переходит в И)лак и активизн;)ует его. Углекислый литий совместно с угле 40 4) сД с Фторцирконат калия является источником легкоионизируемых атомов калия в дуге и совместно с фтористым кальцием является источником фтора. Фторцирконат частично восстанавливается титаном и углеродом до циркония, который переходит в металл 1 ива и обеспечивает измельчение его структуры. Кроме того, цирконий способствуе 1 смачиванию расплавленным металлом графита чугуна, так как является сильным карбидообразователем. Оптимальное содержание фторцирконата в составе обмазки 3 - 6 мас,ол, при его содержании менее 3 мас.Я не достигаются желаемые эффекты, а при его содержании более 6 мас.Я ухудшается стабильность горения дуги на малых токах.Карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ) введена востав покрытия в качестве связующего Вещества и в качестве источника углерода, который участвует в реакциях раскисления и восстановления. Оптимальное сокислым ст 1)онцием переводит частицы кремнезема всегда присутствующие В чугуне влегкоплавкие стекла. Так как в покрытии содержатс 5 фторсодержащие компоненты, тс обр азу ге щиеся стекла р аз жижи в а ются инне образук)т неметаллических включении В остывающем металле шва. Оптимальным является содержание углекислого лития 8 - 16 мас,Я. Прл его содержании менее 8 мас.Я указанные эффекты не проявляются в достаточной мере, а при содержании углекислого лити более 16 мас.Я увеличивается угар углерода, титана и кремния.Титан является раскислителем жидкого металла. Образующиеся при сварке окислы титана способствуют смачиванию)жидким шлаком основного металла. Титан улучшает смачивание жидким металлом основного металла, Оптимальное содержание титана в покрытии 1 - 2 мас.Я, При его содержании менее 1 мас. Я указанные эф фекты не проявляются в достаточной мере,а при содержании его более 2 мас.о 4 сни)кается пластичность шва.Техническая бура является шлакообразующим компонентом, она повышает активность шлака, способствует улучшению смачиваемости жидким металлом основного металла, благодаря ее присутствию в шлаке ускоряется переход немет аллических включений чугуна в шлак. Кроме того, техническая бура является источником легкоионизируемых атомов натрия в дуге, что повышает устойчивость горения дуги. Техническая бура повышает жидкотекучесть флюса, Оптимальное содержание технической буры 16 - 20 мас.Я. При содержании ее менее 16 мас.Я ухудшается качество шва и появляются подрезы, а увеличение ее содержания более 20 мас.Я не приводит к заметному улучшению свойств электрода.держание КМЦ 3 - 5 мас.Я, при содержании КМЦ менее 3 мас,00 покрытие недостаточно прочное, а при содержании КМЦболее 5 мас.Я в металле шва появляютсяпоры,Датолит применяется в качестве шлакообразующего вещества, расширяющего температурный интервал вязкости шлака. Благодаря датолиту шлак при температуредуги покрывает металл, защищая его отвоздуха. Датолит улучшает кроющую способность шлака. Оптимальное содержание датолита в обмазке 9 - 11 мас,Я, присодержании его менее 9 мас.Я ухудшаетсякроющая способность шлака, а при содержании его более 11 мас.Я дальнейшегоухудшения свойств не наблюдается.Изготавливают 5 составов покрытия электродов для сварки чугуна (табл. 1). Элек-.троды изготавливают на сердечнике диаметром 4 мм из сплава, содержащегоЗОЯ меди и 70 Я никеля. Коэффициентвеса покрытия электродов 28 - ЗОЯ.Сваривают плиты толщиной 12 мм изчугуна, Сварку выполняют на обратнойполярности, в качестве источника питанияприменяют выпрямитель с балластным реостатом.Площадь несплавления в сварном швеопределяют на снимках сварного соединения, полученных с помощью рентгеновскогоаппарата. Формирование сварного соединения оценивают визуально.Результаты испытаний приведены втабл. 2.Электроды оптимальных составов 2 - 4обеспечивают меньшее количество дефектовв виде несплавлений и отсутствие подрезов, т.е. хорошее качество сварного шва.Кроме того, электродами составов 2 - 4 можно вести сварку на меньших значенияхтока дуги, т.е. при меньшей погоннойэнергии сварки, что очень существенно прихолодной сварке чугуна.Изготавливают пять видов электрода спокрытием состава 3 (табл. 1), отличающиеся отношением массы покрытия к массе электродов (табл. 3) .Результаты испытаний покрытого электрода пяти видов состава 3 приведены втабл. 4.Как следует из табл. 2 и 4, наилучшиесвойства имеют электроды с отношениеммассы покрытия к массе электрода в пределах 28 - ЗОЯ (состав 2 - 4, табл. 2, видыБ, В, Г, табл. 4),Проводят исследования аэрозолей, выделяющихся при сварке чугуна электродами составов 1 - 5 (табл. 1). Выделение аэрозолей определяют в граммах выделившегося аэрозоля при плавлении 1 кг испытуемых электродов (табл. 5).Пылевыделение при сварке электролампс покрытием состава 3 пяти видов приведено в табл, 6.Как видно из приведенных данных, наилучшими показателями обладает электрод с оптимальным составом покрытия (табл. 1, составы 2 - 4). Эти электроды обеспечивают лучшее качество шва (меньшая плошадь несплавлений, отсутствие подрезов, лучшее формирование шва), а также при сварке этими электродами наблюдается меньшее пылевыделепие (табл. 5 и 6). В выделяющейся пыли не содержится ядовитых соединений бария, меньше содержится фторидов, окислов марганца и кремния. При содержании компонентов в покрытии электрода больше или меньше оптимального количества, а также при соотношении массы обмазки к массе электрода больше ЗОЯ или меньше 28 Я свойства электрода ухудшаются.25Формула изобретенияЭлектрод для сварки чугуна, состоящийиз стержня, выполненного из медно-никелевого сплава, и покрытия, содержащего ферросилиций, фторид кальция и углерод, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварного соединения.за счет умень.шения несплавлений в шве, возникающих по причине плохой смачиваемости чугуна металлом ванны, а также снижения выделяющихся при сварке аэрозолей и токсичности электрода, состав покрытия дополнительно содержит углекислый литий, углекислый стронций, титан, техническую буру, карбоксилметилцеллюлозу, фторцирконат ка лия и датолит при следующем соотношении компонентов, мас.Я:Углекислый литий 8 - 16Ферросилиций 5 - 10Фторид кальция 8 - 12Углерод- 245 Углекислый стронций 30 - 32Титан 2Техническая бура 16 - 20Фторцирконат калия 3 - 6Карбоксилметилцеллюлоза 3 - 5Датолит 9 - 11причем коэффициент массы покрытия составляет 28 - ЗОЯ."глеродУглекислый стронцийТитанТехническая сураФторцирконат калияКарбоксилметилцеллюлозаДатолитКоэффициент массылокрытия 6 26 28 29 30 31 Таблица 2 Минимальный Площадь Составэлектрода ток сварки, обеспечиванесплавХарактеристика шва ляния / к общей ющий хорошееформированиешва А площади 8 С 65 10 8 5 6 12 Неровный шовХорошее формированиеТо же 5 С 6 С 7 С Повышенное разбрызгивание Таблица 3 Вид элект -рода со- А Б ,В Г Дстава 3 Отношение массы покрытия кмассе электрода, Е 27 28 29 30 31 Компонент состава 6 12 14 3 27 ч 13 8 2 121397306 Таблица 4 Минимальный токсварки, обеспечивающий хорошее формирование Площадь несплавления,к общеи Вид электродасостава 3 Характеристика шва площади шва Повышеное разбрызгиваниеХорошее формированиеТо же сс Неровности шва Таблица 5 Выделение аэрозоля, г/кг, при сварке чугуна электродом состава Вещество 23,36 21,78 20,73 20,99 22,37 Пыль общаяОкислы и карбонатылитияОкислы кремнияОкислы и карбонатыстронцияОкислы 1,08 0,71 1,16 0,82 1,04 0,63 1,09 0,66 1,12 0,72 2,32 2,24 2,21 2,28 2,18 0,60,071,214,934,24,23 0,51 0,06 1,11 4,24 4, 12 4, 11 титана окислы железа, циркония и др,3,82 3,63 3,78 3,76 3,96 Таблица 6 Выделение пыли, г/кг, при сварке электродомвида Вещество А Б В Г Д 21,21 20,72 20,73 20,65 21,0 Пыль общаяОкислы и карбонаты 1,04 0,66 1,03 0,62 1,04 0,63 1,050,6 1,06 0,64 литияОкислы кремнияОкислы и карбонатыстронцияОкислы 2,28 2,2 2,2 2,24 2,1 титана окислы железа,циркония и др,3,89 3,74 3,78 3,82 3,8 А Б В д марганцаборамединикеляФторидыОстальное марганцаборамединикеляФторидыОстальное 60 50 50 50 55 0,57 0,08 1,1 3,89 3,86 3,84 0,51 0,06 1,04 3,84 3,83 3,85 0,48 0,05 1,07 3,81 3,81 3,82 0,48 0,05 1,07 3,81 3,81 3,82 0,52 0,06 1,08 3,72 4,08 3,84 0,52 0,07 1,12 3,76 3,84 3,79 0,54 0,1 1,14 4,41 4,32 3,78 0,56 0,08 1,11 3,79 3,88 3,86