Шихта электродной проволоки

(я)5 В 23 К 35/3 ЗОБ ЕНИ СА ПАТЕНТУ. Е. О. П ий,но 1989,ПРОВОЛизировльных оттения: Ш ОКИ нная ивок ихта бретение относи к сварочным матер м для механизиро лом газе стальных тся к сварке, иалам, предна ванной сварки отливок и пок именноначенныуглекисвок. казанной цели в со-. й проволоки, содер ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Инсти гут электросваркина(57) Использование мехасварка в углекислом газе стаи поковок. Сущность изобр Цель изобретениякой стойкости сварныхвания пор при механиугяекислом газе стальпо ржавчине, окалинепродуктам литья и ковной подготовки сварива также повышение соного соединения обрасварке отливок и покоуглеродистой и легирожанием углерода 0,3элементов хрома домолибдена до 1.Для достижениястав шихты злектродн- обеспечение высо- швов против образозированной сварке в ных отливок и поковок и другим остаточным ки без предварительаемых поверхностей, противляемости сварэованию трещин при вок, изготовленных из ванной стали с содер- -0,6 и лигирующих0 никеля до 2 о электродной проволоки, содержит, мас.: диоксид титана 40,0-6,0; диоксид кремния 5,0 - 10;О, оксид натрия 2,0 - 4,0, оксид калия 0,2 - 1.0, фторид кальция 0,5-2,0, ферромарганец 5,0-25,0, ферросилиций 1,0-10,0,железный порошок 1,0 - 15,0. ПАМ 3,0-10,0, гематит с криолитом 10,0-25,0 при содержа. нии гематита 55 - 85, криолит - остальное. Отношение суммарного количества диоксида титана, диоксида кремния, оксида натрия и оксида калия к количеству гематита с криолитом выбрано в пределах 2,0 - 5,0. Изобретение обеспечивает стойкость сварных швов против пор и трещин и позволяет вести сварку беэ предварительной подготовки поверхностей. 3 табл. жащеи диоксид титана, диоксид кремния оксид натрия, оксид калия, фторид кальция, ферромарганец и железный порошок. донительно введены ферросилиций и гемас криолитом при следующемношении ингредиентов, мас. : Диоксид титана 40,0-60,0 Диоксид кремния 5,0-10,0 Оксид натрия . 2,0-4,0 Оксид калия 0,2 - 1,0 Фторид кальция 0,5-2,0 Ферромарганец 5,0-25,0 Ферросилиций 1,0-10,0 Железный порошок 1,0-15,0 Гематит с криолитом 10,0-25,0, при содержании гематита 55-85 (криолит остальное), причем отношение суммарного количества диоксида титана, диоксида кремния, оксида натрия и оксида калия к количеству гематита с криолитом выбрано в пределах 2,0-5,0. а для достижения другойцели введен порошок алюмомагниевый(ПАМ) в количестве 3-10% от массы Флюсовой составляющей,Совместное введение ферросилиция игематита с криолитом в шихту электродной 5проволоки рутилового типа позволяет получить качественно новые технологическиехарактеристики сварочного материала. Приплавлении шихты, дополнительно содержащей Ферросилиций и смесь гематита с криолитом в количестве 10-25%, негативноевлияние остаточных продуктов литья и ковки, попадающих со свариваемых поверхностей в сварочную ванну; полностьюнейтрализуется. Механизм повышения 15стойкости металла швов против образования пор при сварке проволокой с. шихтойзаявляемого состава следующий. Известно,что в окислительных шлаках протекает восстановление элементов из присутствующих 20в шлав оксидов, причем этотпроцесс сопровождается увеличением содержаниякислорода и неметаллических включений вметалле шва, Кроме того, при сварке проволоками рутилового типа восстанавливаемые из шлака титан и кремний препятствуетудалению водорода из сварочной ванны.Совокупность таких процессов взаимодействия расплавленного металла с рутиловымшлаком и является причиной низкой стойкости швов против пор, Присутствие повышенного количества оксидов натрия и калияв составе окислительного рутиловаго шлакаеще более снижает стойкость швов противпористости. При сварке электродной проволокой рутилового типа в углекислом газеотливок и поковок по ржавчине, окалине идругим остаточным продуктам литья и ковкив зону плавления вместе с этими продуктами вносятся дополнительные порции кислорода и водорода, которые растворяются всварочной ванне и шлаке, Для нейтрализации негативного влияния расплавленныхзагрязнений необходимо подавить восстановление титана и кремния из шлака в металл и обеспечить при этом достаточнуюгазопроницаемость шлака для удаления изсварочной ванны повышенных количествкислорода и водорода, вносимых в ванну сосвариваемых поверхностей. Это достигается за счет выбора отношения между суммарным содержанием оксида титана, оксидакремния, оксидов натрия и калия к суммарному содержанию гематита и криолита впределах 2,0-5,0, и изменения равновесных 55соотношений компонентов реакций восстановления титана и кремния путем введенияферроеилиция в количестве 1,0-10,0%.При отабйении суммарного количестваоксида титана; оксида кремния, оксидов натрия и калия к суммарному содержанию гематита и криолита менее 2,0 и содержании ферросилиция менее 1 стойкость швов против пор недостаточна из-за неполного подавления реакций восстановления титана и кремния из шлака в металл, а при содержании ферросилиция более 10 и выборе указанного отношения более 5 резко ухудшаются технологические характеристики сварочной проволоки (возрастает разбрызгивание электродного металла и ухудшается стабильность горения дуги).Таким образом введение в состав шихты 1,0-10% ферросилиция и гематита с криолитом в количестве 10-250 , при соблюдении полученного зксперименталь но соотношения компонентов обеспечивает качественно новые свойства сварочной проволоки, что позволяет выполнять сварку отливок и поковок по ржавчине, окалине и другим остаточным загрязнениям без предварительной очистки свариваемых кромок,Минимальное суммарное содержание газов в металле, наплавленном электродной проволокой, содержащей шихту заявляемого состава, обеспечивается при содержании гематита (внутри общего количества суммы гематита с криалитом 10-25%), 55 - 85%, а остальное - криолит. Меньшее количество гематита и, соответственно, большее количество криолита ухудшает технологические характеристики проволоки (возрастает разбрызгивание и ухудшается стабильность горения дуги), При большем количестве гематита и меньшем криолита ухудшается газопроницаемость шлака и на поверхности шва появляются дефекты - "следы червей", образуемые пузырьками газов, всплывшими из сварочной ванны, но не перешедшими в шлак. Введение диоксида титана в пределах 40-60% позволяет получить рутиловый шлак с наилучшими технологическими свойствами и обеспечивающий хорошее формирование швов. Добавка диоксида кремния в количестве 5-10 улучшает отделимость шлаковой корки с поверхности шва, оксиды натрия 2,0-4,0 и калия 0,2-1,0 служат стабилизаторами горения дуги, фторид кальция 0,5-2,0 делает рутиловый шлак более короткими. Введение Ферромарганца, Ферросилиция, сильных раскислителей, и железноГо порошка в пределах 5,0-25,0; 1,0-10,0 и 1,0- 15,0 соответственно, обеспечивает равномерность плавления шихты приведенного состава и достаточную степень раскисления сварочной ванны.Отливки и поковки, предназначенные для тяжелонагруженных металлоконструкций (например, шнеки угольных комбайнов, кронштейны гребных валов, якорные цепиповышенной прочности и др.), изготавливают из сталей, дополнительно легированных хромом до 2%), никелем (до 2 о ), молибденом (до 1 о ) и имеющих повышенное (0,3- 0,6 ) соде ржа н ие углерода, Для предотвращения склонности сварного соединения на таких сталях к образованию трещин шихта заявляемого состава должна дополнительно содержать порошок алюмомагниевый (ПАМ) в количестве 3-10% от массы флюсовой составляющей, При меньшем содержании ПАМ, в швах и околошовной зоне возможно появление трещин, а при большем - так же как и при увеличении содержания криолита - резко увеличиваются размеры капель электродного металла и возрастают потери на разбрызгивание,В табл, 1 приведены примеры, проверенных на практике композиций шихты электродных проволок, испытанных в лабораторных условиях. Опытные проволоки 1, .2. 3, 7, 8, 9 соответствуют предполагаемым способам как по количественному составу ингредиентов шихты так и по установленному экспериментально отношению суммарного содержания диоксида титана, диоксида кремния, оксида натрия и оксида калия к количеству гематита с криолитом в пределах 2 - 5,Электродные проволоки 1, 3, 8 имели коэффициент заполнения 18 о , проволоки 2, 4, 7, 9 имели коэффициент заполнения 8 . В качестве металлической основы этих проволок использовали низкоуглеродистую стальную ленту. С использованием этой же металлической основы были изготовлены электродные проволоки МК, 5, 6, 10, 11, 12, с коэффициентом заполнения 13+1 о , ингредиенты шихты которых взяты в соотношениях выходящих за пределы значений, предлагаемых в данном изобретении.Для проверки сварочно-технологических свойств опытных электродных проволок 1-12 использовали автомат А - 1416 для сварки в среде защитного газа и источник питания ВС. Сварку производили проволокой диаметром 1,6 мм напостоянном токе обратной полярности, в среде углекислого газа, Сварочный ток 330 А, напряжение на дуге 30 В,Стойкость швов, выполненных опытными проволоками 1 - 12, против образования пор оценивали следующим образом, На пластине из стали 15 Л, покрытой слоем окалины, переплавляли различное количество .проволок диаметром. 0,8 мм марки Св 08 Г 2 С, предварительно покрытых слоем ржавчины. Критерием стойкости проволок опытного состава против образования пор приняли количество переплавляемых ржавых проволок, вызывающих появление неболее 5 единичных пор на 100 мм длинышва, Переплавляемые проволоки предвари- тельно покрывали равномерным слоем5 ржавчины путем выдержки над 3 воднымраствором йаС в течение 72 ч при температуре 25 С и последующей сушке при температуре 80-90 С,Результаты сварки опытными электрод 10 ными проволоками 1-12 приведены в табл,2.Сопротивляемость сварного соединения, заваренного опытными электродными.15 .оценивали следующим образом. Составнойобразец из листовой стали 35 ХГСА толщийой 40 мм с наличием на поверхности ржавчины, окалины и.других загрязненийсобирали в кондукторе и зажимали с торцов.20 Валики наплавляли с использоввнием техже параметров сварки что и для предыдущих опытов с соблюдением равных размеров валика по ширине для каждой серииопытов. В одну серию входят наложение25 валиков одной опытной проволокой на четырех испытывающихся пробах, Предварительный или сопутствующий подогрев неприменяли.После наложения валика одну из четы 30 рех испытывавшихся проб разрушали немедленно для проверки наличия трещиН.Остальные три пробы разрушали после выдержки в кондукторе .в течение 48 ч. Затемпроводили обмер сечения излома валика35 для определения площади, занимаемой трещины.Данные приведены в табл, 3.На основании результатов проведенных опытов можно сделать вывод, что при40 содержании в заявляемых пределах ферросилиция и гематита с криолитом, влюмомаг-ниевого порошка, диоксида титана,диоксида кремния, оксида натрия, оксидакалия, фторида. кальция, ферромарганца,45 железного порошка и соблюдении соотно.шения ТЮ 2 + Я 02 + йа 20 + К 20гематит + криолит50 та обеспечивает электродной проволоке новый комплекс свойств. Опытными проволоками 1, 2, 3, 7, 8, 9 можно производить сварку отливок и поковок по ржавчине, окалине и другим остаточным продуктам.55 литья и ковки, без предварительной подготовки свариваемых поверхностей, Крометого опытными проволоками 7, 8, 9 можно сваривать отливки и поковки дополнительно легированнь 1 е хромом до 27 ь, никелем до7 .18362042, молибденом до 1 и с содержаниемуглерода .0,3-0,60. 25 1 Таблица 1 Нокер слитнойяроао- локи Жх.Фторидкальция Ферронар- келеэныТ ганец лороыок Снесьгенатит +криолит ксид Окс атрия кал Алононагниевыдборовск Диоксид кренння ОтнонениеТ 40 а+860 а+ваао + к 00генатит +криолит иоксидитана 4,8 5, 5/559,0/6021,25/813/5012/868,1/9013,7 УВ8, О/808,2 У 554,У 5023,4/9011;2/865,5/5520/80 10;0 15,0 25,0 26,0 14,0 9 0 5,0 .10,1,0 3,5 50 10 25 5,010,05,В4,90,50,0,О О 25,0 10,0 15,0 9.0 26,0 1,3,0 10,0 25,0 1,010,01,0,1,00,5 7 410 58 8 400 50 960,0 0,0 10 379. 10,5 11 39,5 4,5 12 61,0 5,0 13 40 70 4 40 5 О 5,026,04,5,4,619,0 5,0,7 0,1 0,8 О, 1 2,2 1,0 2,0 252,511,08 4,1,3 0,5 5,2 5, 1 9 70 0 ф о р мул а изобретения1. Шихта электродной проволоки для 5 механизированной сварки в углекислом газе, .содержащая диоксид титана, диоксид кремния. оксид натрия, оксид калия, фторид кальция, ферромарганец, железный порошок, отличающаяся тем,что,сцелью 10 повышения стойкости сварных швов против образования пор при сварке стальных отливок и поковок по ржавчине, окалине и другим остаточным продуктам литья и ковки беэ предварительной подготовки сваривае мых поверхностей, в шихту дополнительно введены ферросилиций и гематит с криолитом при следующем соотношении ингредиентов, мас.:диоксид титана - 40-60; 20 диоксид кремния - 5,0-10,0;оксид натрия - 2,0-4,0;оксид калия - 0,2 - 1,0; ингредиенты шииты 4 от нассы ыихты фторид кальция - 0,5-2,0;ферромарганец - 5,0-25,0;ферросилиций - 1,0-10,0;железный порошок - 1,0-15,0;гематит с криолитом - 10-25, при содержании гематита 55-85 (криолит - остальное), причем отношение суммарного количества диоксида титана, диоксида кремния, оксида натрия и оксида калия к количеству смеси гематита с криолитом составляет 2,0-5,0.2. Шихта по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельк 3 повышения сопротивляемости сварного соединения образованию трещин при сварке беэ предварительной подготовки поверхности отливок и поковок, изготовленных из углеродистой и легированной стали с содержанием углерода 0,3- 0,6 мас. ф 4 и легирующих элементов - хрома до 2 мас,%, никеля до 2 мас молибдена до 2 мас.о/ь, флюсовая составляющая дополнительно содержит алюмомагниевый порошок в количестве 3-100/ь от массы шихты,10 1836204 Таблица 2 Склонность металла шва к по ооб азованиюНаибольшее количе Номеропытной количество пор на 100 мм шва, шт. количество ство проволоки Примечание переплавляемых ржапереплавляемых ржавых вых проволок,шт.проволок,не вызывающих появление пор,2 3 5 5 10 1.2 13 14 Прототип 3 3 2 1 6 5 2 1 0 Таблица 3 2 3 7 8 9 4 5 4 4 5 5 2 5 6 5 5 6 6 4 5 5 4 5 5 4 6 Мягкое, стабильное горение дуги, снезначительным разбрызгиваниемэлектродного металла Повышенное разбрызгивание электродного металла"Следы червей" на поверхности шва Повышенное разбрызгивание электродного металлаПовышенное разбрызгиваниеэлектродного металла Крупная капля, повышенное разбрызгивание электродного металла"Следы червей" на поверхности шва Мягкое стабильное горение дуги, с незначительным разбрызгиванием элект о ного металла1836204 Продолжение табл. 3 оставитель Н. Алимовехред М, Моргентал Корре Редактор Г. Мельников, Кравцова тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Производстве аказ 2997 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5