ES2150164T5 - Electrodo de alambre con nucleo fundente para soldadura por arco. - Google Patents
Electrodo de alambre con nucleo fundente para soldadura por arco. Download PDFInfo
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Abstract
SE SUMINISTRA UN ELECTRODO DE ALAMBRE DE NUCLEO DE FLUJO PARA SOLDADURA POR ARCO QUE ES CAPAZ DE REALIZAR UN PROCESO DE SOLDADURA ALTAMENTE EFICIENTE EN TODAS LAS POSICIONES, PARTICULARMENTE PARA LA SOLDADURA VERTICAL Y PARA LA SOLDADURA SOBRECABEZA Y QUE TIENE UNA TENACIDAD EXCELENTE INCLUSO A UNA TEMPERATURA DE ALREDEDOR DE -40 (GRADOS) C. UN ELECTRODO DE ALAMBRE DE NUCLEO DE FLUJO PARA SOLDADURA POR ARCO COMPRENDE UN FLUJO RELLENO EN EL ALOJAMIENTO DE ACERO, EN DONDE LOS CONTENIDOS DE TIO{SUB,2}, T.TI, T.MG, T.AL, T.B, T.MN, T.SI, T.K Y T.NA SON DE AL MENOS ENTRE UN 3,0 Y UN 10,0 % EN PESO, ENTRE UN 2 Y UN 8 % EN PESO, ENTRE UN 0,1 Y UN 0,8 % EN PESO, NO MAS DEL 0,5 % EN PESO, ENTRE 0,001 Y UN 0,03 % EN PESO, ENTRE UN 1,0 Y UN 4,0 % EN PESO, ENTRE UN 0,5 Y UN 3,0 % EN PESO, ENTRE UN 0,001 Y UN 0,5 % EN PESO Y ENTRE UN 0,001 Y UN 0,5 % EN PESO, RESPECTIVAMENTE, CON RELACION AL PESO TOTAL DEL ELECTRODO DE ALAMBRE, Y EN DONDE EL T.MG, T.B, T.TI, T.MN, T.K, T.NA Y T.SI CONTENIDO EN EL ELECTRODO DE ALAMBRE SATISFACE LA FORMULA 0,5 (T.MG+100XT.B+0,1XT.TI+0,1XT.MN+T.K.+T.NA)/T.SI 5,0; Y ADICIONALMENTE EN DONDE EL CONTENIDO TOTAL DE AGUA DEBE ESTAR DEFINIDO DENTRO DEL INTERVALO COMPRENDIDO ENTRE 20 Y 1.000 PPM (MEDIDO A 750 (GRADOS) C EN UNA ATMOSFERA DE O{SUB,2} MEDIANTE EL METODO KF) COMO LA PROPORCION DEL PESO TOTAL DEL ELECTRODO DE ALAMBRE.
Description
Electrodo de alambre con núcleo fundente para
soldadura por arco.
La presente invención se refiere a un electrodo
de alambre con núcleo de fundente lleno con un fundente de titanio,
para la soldadura por arco protegida con gas; más específicamente,
la presente invención se refiere a un electrodo de alambre con
núcleo de fundente para soldadura por arco, que tiene buena
facilidad de realización de soldadura para soldadura en todas las
posiciones, particularmente para soldadura en posición vertical y
soldadura en posición por encima de la cabeza y excelente tenacidad
a baja temperatura en una zona de temperatura en descenso hasta
aproximadamente -40ºC, que es requerida frecuentemente para
materiales de soldadura para barcos.
Se ha demando en los últimos años
racionalización y mayor eficiencia con respecto al proceso de
soldadura. Para cumplir estas demandas, se han desarrollados
electrodos de alambre con núcleo de fundente para todas las
posiciones para sustituir las varillas de soldadura por arco
convencionales, por lo que se ha mejorado significativamente la
eficiencia del proceso de soldadura.
No obstante, incluso para dicho tipo de
electrodos de alambre con núcleo de fundente, debería seleccionarse
una corriente eléctrica de soldadura relativamente baja para la
soldadura vertical y soldadura por encima de la cabeza. Con
respecto a una mayor eficiencia, estos electros de alambre no han
sido aún satisfactorios.
Los documentos
JP-A-57-190798 y
JP-A-8-099192
(publicados el 16.4.96) por los presentes inventores, han sido
realizados para solucionar tales inconvenientes de la técnica
anterior, y describen nuevas técnicas sin que se produzca goteo de
metales fundidos o trozos de metal ni la existencia de configuración
de cordón pobre en una zona de corriente de soldadura más alta.
No obstante, de acuerdo con estas solicitudes de
la técnica anterior, están contenidos niveles más altos de óxidos,
tales como TiO_{2} como un agente de generación de trozos de
metal, en los electrodos de alambre y el pH de los trozos de metal
es ácido para alcanzar excelente facilidad de realización de
soldadura y eficiencia para soldadura en todas las posiciones. Por
tanto, el contenido de óxido en el metal de soldadura está por
encima de 700 ppm. Por consiguiente, los métodos de la técnica
anterior no son adecuados desde el aspecto de la tenacidad, puesto
que estas técnicas no pueden aplicarse prácticamente a partes que
requieran tenacidad por debajo de aproximadamente -40ºC en la
industria de barcos.
Además, se hace referencia a US 4.465.921 que
reivindica un electrodo de alambre con núcleo de fundente para
soldadura por arco protegida con gas que comprende una carcasa de
acero ligero y un núcleo de fundente, basado en el peso total del
electrodo:
TiO_{2} - de 4 a 8,5%
Mg - de 0,2 a 0,8%
Ti - de 0,03 a 0.7%
B - 0,002 a 0,025%
Mn - 1.0 a 3.0%
Si- de 0,1 a 1.2%
Flururos metálicos - de 0,01 a 0,30% como
contenido de F
Óxidos - no más de 8,5%, incluyendo TiO_{2}.
Además para la establiización del arco, el fundente de relleno
puede contener un óxido o un carbonato de un metal alcalino tal como
R, Na, o Li, un compuesto de un elemento de tierras raras tak cini
Ce y Ln o hierro en forma de polvo. Como el fluoruro metálico se
utilizan generalmente los fluoruros de metales alcalinos y metales
alcalinotérreos, que incluyen Na, K, Li, Mg. Ca y similares.
Para solucionar estos problemas, se ha
conseguido la presente invención. Un objeto de la presente invención
es proporcionar un electrodo de alambre con núcleo de fundente para
soldadura por arco, que es capaz de llevar a cabo el proceso de
soldadura de forma muy eficiente en todas las posiciones,
particularmente, para soldadura vertical y soldadura por encima de
la cabeza, y teniendo una excelente tenacidad por debajo de una
temperatura de aproximadamente -40ºC.
\newpage
El electrodo de alambre con núcleo de fundente
para soldadura por arco de acuerdo con la presente invención
comprende un fundente lleno en la carcasa de acero, donde los
contenidos de TiO_{2}, T.Ti, T.Mg, T.Al, T.B, T.Mn, T.Si, T.K, y
T.Na son al menos 3,0 a 10,0% en peso, 2 a 8% en peso, 0,1 a 0,8% en
peso, no más de 0,5% en peso, 0,001 a 0,03% en peso, 1,0 a 4,0% en
peso, 0,5 a 3,0% en peso, 0,001 a 0,5% en peso, y 0,001 a 0,5% en
peso, respectivamente, hasta el peso total del alambre.
Adicionalmente, T.Mg, T.B, T.Ti, T.Mn, T.K, T.Na, y T.Si,
contenidos en el electrodo de alambre satisfacen la fórmula (I).
(I)1,0 \leq
(T.Mg + 100 \ x \ T.B + 0,1 \ x \ T.Ti \ + \ 0,1 \ x \ T.Mn \ + \
T.K \ + \ T.Na)/T.Si \ \leq \
3,0.
Aquí, la "T" que precede a cada nombre del
elemento significa "total". A saber, "T.elemento"
significa elemento total incluido en el metal, aleación y
componentes correspondientes.
Preferentemente, todo el contenido de agua
debería definirse dentro de un intervalo de 20 a 1.000 ppm (medido
a 750ºC en atmósfera de O_{2} por el método KF) como la relación
con respecto al peso total del electrodo de alambre.
Para suprimir el goteo de metales fundidos en
posiciones vertical y por encima de la cabeza, los presentes
inventores han realizado investigaciones sobre los medios efectivos
para los siguientes fenómenos: (1) el aumento de la viscosidad de
los trozos de metal de alta temperatura y (2) el aumento de la
viscosidad de los metales fundidos. Simultáneamente, los inventores
han examinado un factor con un cierto efecto de mejora de la
tenacidad, entre los resultados de tales exámenes (3). Como
consecuencia, los inventores han encontrado que las series de
componentes descritas en las reivindicaciones satisfacen
efectivamente lo que se describe anteriormente en (1) a (3).
Para aumentar la viscosidad de los trozos de
metal a altas temperaturas, los inventores han examinado la cantidad
de TiO_{2} que debe añadirse, que puede generar posiblemente
trozos de metal con puntos de fusión más altos. Además, se han
examinado también las cantidades de T.Mn, T.Si, T.Al, T.Ti y T.Mg
que deben añadirse, teniendo todas una relación estrecha con los
componentes de trozos de metal principales, TiO_{2},
Al_{2}O_{3}, MgO, MnO, SiO_{2}, y similares. Adicionalmente,
se han examinado los contenidos de T.K y T.Na con una acción
notable para estabilizar el arco, teniendo en cuenta el uso en
posiciones vertical y por encima de la cabeza, donde el arco es más
inestable, aumentando fácilmente la generación de salpicaduras,
comparado con el uso en otras posiciones de soldadura.
Para procurar al mismo tiempo capacidad de
soldadura y tenacidad a baja temperatura, se ha encontrado, sobre
la base del resultado de estos experimentos, que el control del
intervalo de componentes de los elementos de la composición,
definidos por la fórmula (I), es necesario que esté dentro de un
cierto intervalo. Más específicamente, si el valor X representado
por la fórmula 2 está por debajo de 0,5, se deterioran la tenacidad
a baja temperatura y la estabilidad del arco; y si el valor X está
por encima de 5,0, el goteo y la estabilidad del arco en las
posiciones vertical y por encima de la cabeza no pueden satisfacer
los niveles objetivos predefinidos. El valor X debería ser de 1,0 A
3,0 como se reivindica.
(II)X = (T.Mg
\ + \ 100 \ x \ T.B \ + \ 0,1 \ x \ T.Ti \ + \ 0,1 \ x \ T.Mn \ + \
T.K \ + \
T.Na)/T.Si
La razón por la que el electrodo de alambre con
núcleo de fundente de soldadura por arco protegida con gas de la
presente invención debe satisfacer los requerimientos esenciales
definidos se describirá a continuación. Utilizando los electrodos
de alambre con núcleo de fundente con diferentes composiciones, los
presentes inventores han examinado su actuación en los ensayos de
soldadura de varias maneras. En primer lugar, las condiciones del
ensayo de soldadura se describen a continuación.
Los electrodos de alambre subjetivos son de la
siguiente manera; el diámetro del electrodo de alambre es 1,2 mm;
la configuración en sección transversal es como se muestra en la
figura 1 (a); y la relación de fundente es 15%. El ensayo de
soldadura se ha llevado a cabo utilizando los electrodos de alambre
de las siguientes composiciones mostradas en las Tablas.
- Polaridad; DCEP
- Corriente de soldadura; 180 a 300 A
- Tensión de soldadura; adecuada
- Placa de acero subjetiva; JIS G3106 SM490A; espesor de 20 mm; cordón de tipo T
- Postura soldadura; posiciones vertical y por encima de la cabeza
- Gas de protección; 100% CO_{2}, flujo de 25 litros/min.
- Polaridad; DCEP
- Corriente de soldadura; 280 A
- Tensión de soldadura; adecuada
- Placa de acero subjetiva; JIS G3106 SM490A
- Gas de protección; 100% CO_{2}, flujo de 25 litros/min.
- Otros; soldadura de acuerdo con JIS Z 3313.
Los resultados del ensayo de evaluación de la
facilidad de realización de soldadura y ensayo de impacto Charpy de
los metales de soldadura se muestran en las figuras 2 a 4. La figura
2 es un gráfico que describe la relación entre el nivel T.Mg sobre
el eje de las abscisas y la energía de absorción Charpy sobre el eje
de ordenadas; la figura 3 es un gráfico que describe la relación
entre el nivel T.Si sobre el eje de abscisas y la energía de
absorción Charpy sobre el eje de ordenadas; y la figura 4 es un
gráfico que describe la relación entre el valor X de la fórmula 2 y
la energía de absorción Charpy en el eje de ordenadas.
Como se muestra en la figura 2, T.Mg suprime el
goteo de los metales de soldadura y trabaja al mismo tiempo para
disminuir de forma distintiva el nivel de oxígeno en los metales de
soldadura. Por tanto, se mejora notablemente la facilidad de
realización de soldadura en todas las posiciones, particularmente en
posiciones vertical y por encima de la cabeza. La tenacidad se
mejora también de forma espectacular.
Adicionalmente, como se muestra en la figura 3,
la adición de una cantidad adecuada de T.Si tiene un efecto
significativo de mejora del goteo y la estabilidad del arco de los
metales de soldadura.
Como se muestra en la figura 4, todavía
adicionalmente, el valor X de la fórmula 2 es un factor con efectos
marcados para procurar la facilidad de realización y la estabilidad
del arco en todas las posiciones y buena tenacidad a baja
temperatura.
Adicionalmente, se encuentra que los electrodos
de alambre con núcleo de fundente dentro del intervalo de
componentes encontrado en una serie de experimentos han mejorado la
facilidad de realización de soldadura con mayor eficiencia en todas
las posiciones, (particularmente, goteo en posiciones vertical y por
encima de la cabeza y estabilidad del arco) y excelente
tenacidad.
A continuación se describen las razones por las
que los componentes de los electrodos de alambre con núcleo de
flujo alcanzados sobre la base de los resultados experimentales
mencionados anteriormente de acuerdo con la presente invención
deberían incluirse, y por qué deberían limitarse sus
composiciones.
Como se explica anteriormente, la "T" que
precede a cada nombre del elemento significa "total". A saber,
"T.ele- mento" significa elemento total incluido en el
metal, aleación y compuestos correspondientes.
TiO_{2}; 3,0 a 10,0% en
peso
TiO_{2} es el componente de fundente principal
en los electrodos de alambre con núcleo de fundente de serie
titanio y es un componente esencial como el agente de generación de
trozos de metal y agente de estabilización de arco. Por tanto,
TiO_{2} debería estar contenido en 3,0 a 10,0% en peso como la
relación respecto al peso del electrodo de alambre total. TiO_{2}
tiene una propiedad como un agente de generación de trozos de
metal, que tiene excelente propiedad de revestimiento de trozos de
metal, y capacidad para exfoliarse que no se ha observado nunca en
otros agentes de generación de trozos de metal, así como una
propiedad como un agente de estabilización por arco. Si TiO_{2}
está por debajo de 3,0% en peso, no puede procurarse una apariencia
de cordón o configuración en forma de cordón excelente.
Adicionalmente, se incrementa en tal caso la salpicadura. TiO_{2}
sirve para prevenir de manera efectiva la existencia de goteo de
cordón en posiciones vertical y por encima de la cabeza. Si
TiO_{2} está por encima de 10,0% en peso, alternativamente, la
generación de trozos de metal y viscosidad de los trozos de metal
son tan excesivas que se produce la contaminación de trozos de
metal, implicando el descenso de la facilidad de realización de
soldadura.
Como fuente de TiO_{2}, puede hacerse uso de
titanio u óxidos naturales tales como óxido de titanio industrial
(incluyendo rutilo sintético), rutilo, ilumenita reducida, rucoxino,
ilumenita y titanato de potasio.
T.Ti; 2 a 8% en
peso
Además, una cantidad adecuada de T.Ti
proporciona una buena configuración y apariencia del cordón, lo que
promueve la desacidificación en metales de soldadura.
Adicionalmente, una parte del Ti que queda en los metales
depositados hace las partículas de cristal más finas junto con B,
para mejorar efectivamente la tenacidad. Para procurar estos
efectos, T.Ti debería añadirse en 2% en peso o más. No obstante, si
T.Ti está por encima de 8% en peso, el nivel restante del T.Ti está
en exceso en el metal de soldadura, de manera que la resistencia
resultante se incrementa a un nivel mayor que el necesario. Por
tanto, T.Ti debería estar de 2 a 8% en peso.
Todavía adicionalmente, las fuentes de Ti pueden
añadirse en las formas de las fuentes de TiO_{2} mencionadas
anteriormente, además de la aleación Ti tal como
Fe-Ti y metal Ti.
Aquí, el nivel de T.Ti significa el nivel de Ti
contenido en metal Ti, aleación de Ti y compuestos de Ti.
Cada fuente de Ti tiene un nivel diferente de
contribución como T.Ti. Adicionalmente, el método analítico de T.Ti
comprende la solubilización de un electrodo de alambre con núcleo de
fundente en ácido y fundición posterior del electrodo en álcali
para análisis espectroscópico de emisión de plasma (nombre del
análisis; espectroscopia de emisión ICP).
T.Mg; 0,1 a 0,8% en
peso
El contenido de oxígeno en el metal de soldadura
disminuye a medida que aumenta el contenido de T.Mg; si el
contenido de T.Mg es 0,1% en peso o más, el contenido de oxígeno en
el metal de soldadura puede suprimirse hasta aproximadamente 600
ppm o menos, lo que mejora la tenacidad a baja temperatura.
Aumentando el contenido de T.Mg al nivel o más alto, el valor de
impacto se desplaza a un nivel más alto, mientras que la temperatura
de transición apariencia-fractura se desplaza sobre
el lado de baja temperatura. Más específicamente, el contenido de
oxígeno en el metal de soldadura puede suprimirse a un nivel más
bajo, si Mg está contenido a 0,1% en peso o más, con el descenso
resultante de la temperatura de transición de
apariencia-fractura en el metal de soldadura y el
aumento del valor de impacto. No obstante, si el contenido de T.Mg
es demasiado alto, se incrementa MgO con un punto de fusión más
alto en trozos de metal, con el descenso del flujo resultante, lo
que deteriora la actuación de revestimiento de trozos de metal y
aumenta la generación de salpicaduras y humo, conduciendo al
deterioro de la facilidad de realización. Por tanto, T.Mg debería
suprimirse hasta un nivel de 0,8% en peso o menos.
Como fuentes de Mg, puede hacerse uso de
aleación de MG, tales como Al-Mg,
Si-Mg, Si-Ca-Mg,
Ca-Mg, y Ni-Mg y compuestos de Mg,
tales como magnesio, en adición al metal Mg. La reacción de estas
fuentes de Mg es relativamente más moderada que la del metal Mg, de
manera que puede disminuirse el nivel de las salpicaduras.
Adicionalmente, T.Mg es analizado solubilizando
un electrodo de alambre con núcleo de fundente en ácido, tal como
ácido clorhídrico y fundiendo entonces el electrodo en álcali para
análisis espectroscópico de emisión de plasma (nombre del análisis;
espectroscopía de emisión ICP).
T.Al; 0,5% en peso o
menos
Si T.Al está contenido en un electrodo de
alambre con núcleo de fundente en 0,5% en peso o más, se deteriora
la configuración en forma de cordón, lo que provoca el deterioro de
la tenacidad sin dañar el resto de la alcalinidad de los trozos de
metal. Por tanto, Al debería estar en 0,5% en peso o menos.
Adicionalmente, Al está contenido frecuentemente en formas de
aleación, tales como Fe-Al y Al-Mg,
metal Al, y compuestos, tales como Al_{2}O_{3} en electrodos de
alambre de este tipo.
T.Al es analizado adicionalmente solubilizando
un electrodo de alambre con núcleo de fundente en ácido, tal como
ácido clorhídrico y fundiendo entonces el electrodo en álcali para
análisis espectroscópico de emisión de plasma (nombre del análisis;
espectroscopía de emisión ICP).
Puesto que Al_{2}O_{3} tiene una acción de
aumentar el punto de congelación de los trozos de metal para
mejorar la facilidad de realización en las posiciones vertical y por
encima de la cabeza, Al_{2}O_{3} está contenido a un nivel
relativamente alto en electrodos de alambre con núcleo de fundente
para posición vertical. No obstante, de acuerdo con la presente
invención, para procurar la facilidad de realización en la posición
vertical y al mismo tiempo retener la tenacidad, el contenido de
Al_{2}O_{3} es preferentemente menor que el de los procesos
convencionales; si Al_{2}O_{3} está por encima de 0,1% en peso,
es probable que se deteriore la forma del cordón. Más
preferentemente, el contenido es 0,1% en peso o menos.
T.B; 0,001 a 0,03% en
peso
Mediante la adición de T.B en 0,001% en peso o
más, pueden conseguirse los efectos excelentes de mejora de la
tenacidad a fisuración. No obstante, si el contenido está por encima
de 0,03% en peso, el efecto de mejorar la tenacidad es notablemente
deteriorado, mientras que la resistencia a la tracción es demasiado
grande debido al endurecimiento para crear fácilmente grietas.
Adicionalmente, puede añadirse B en forma de aleación tal como
Fe-B y Fe-Si-B;
adicionalmente, B puede añadirse como compuestos tales como óxido de
boro. El óxido de boro se reduce en B durante la soldadura, y B
ejerce también las mismas funciones. Si B se añade en forma de
óxido de boro, el óxido de boro debería añadirse dentro del
intervalo mencionado anteriormente sobre una base de boro.
T.B debería analizarse solubilizando electrodos
de alambre con núcleo de fundente en ácido, tal como ácido
clorhídrico y fundiendo los electrodos en álcali para análisis
espectroscópicos de emisión en plasma (nombre del análisis;
espectroscopía de emisión ICP).
T.Mn; 1,0 a 4,0% en
peso
La adición de una cantidad adecuada de T.Mn
puede mejorar la apariencia y configuración del cordón y la
facilidad de realización de la soldadura, y puede promover al mismo
tiempo la desacidificación de los metales de soldadura, mientras
que una parte de la misma permanece en los metales depositados para
mejorar el endurecimiento para hacer más fina la zona no afectada
de la parte de cristal, mejorando así la tenacidad y aumentando la
resistencia. Para procurar estos efectos, T.Mn debería añadirse en
1,0% en peso o más. Sin embargo, si T.Mn se añade en 4,0% en peso o
más, el resto de T.Mn en el metal depositado es tan excesivo que se
eleva la resistencia a un nivel más alto del necesario, lo que
genera fácilmente grietas.
Una fuente para suministro de Mn incluye metal
Mn, Fe-Si-Mn y compuestos de Mn
tales como MnO.
T.Mn debería analizarse solubilizando electrodos
de alambre con núcleo de flujo en ácido tales como ácido
clorhídrico y fundiendo los electrodos en álcali para análisis de
espectroscopía de emisión de plasma (nombre del análisis;
espectroscopía de emisión ICP).
T.Si; 0,5 a 3,0% en
peso
T.Si mejora la apariencia y configuración del
cordón, manteniendo así buena facilidad de realización de soldadura
y promoviendo al mismo tiempo la desacidificación de metales
depositados. Adicionalmente, T.Si permanece en los metales
depositados para aumentar de manera efectiva la resistencia. Estos
efectos se consiguen efectivamente con la adición del mismo en 0,5%
en peso o más. Los presentes inventores han encontrado que T.Mg y
T.Si tienen efectos mucho mejores que los otros elementos. No
obstante, si T.Si está por encima de 3,0% en peso, el resto del
nivel T.Si sobre los metales depositados es tan alto que la
partícula de cristal es incapaz de disminuir la tenacidad a
fisuración. Por tanto, T.Si debería estar de 0,5 a 3,0% en peso,
preferentemente, 0,7 a 3,0% en peso.
Como las fuentes de T.Si en el fundente, puede
hacerse uso de Fe-Si, Si-Mn, arena
de cuarzo, varios compuestos de silicato y similares.
SiO_{2} tiene acciones como un agente de
generación de trozos de metal y como un estabilizador del arco,
pero si la cantidad de SiO_{2} está por encima de 3,0% en peso, la
capacidad de exfolización de los trozos de metal se deteriora
claramente. Por tanto, SiO_{2} debería estar dentro de 0,5 a 3,0%
en peso.
T.Si debería analizarse mediante solubilización
de electrodos con alambre con núcleo de fundente en ácido tal como
ácido clorhídrico y fundiendo los electrodos en álcali para análisis
espectroscópico de emisión de plasma (nombre del análisis;
espectroscopía de emisión ICP).
T.Na, T.K; 0,001 a 0,5% en
peso
T.Na y T.K son añadidos ambos necesariamente en
0,001% en peso o más al peso total del electrodo de alambre, para
elevar la estabilidad del arco en todas las posiciones. Si se añade
uno de ellos, el efecto disminuye a la mitad. Puesto que estos
elementos son añadidos en formas de fluoruro, carbonato u óxido, su
contenido en 0,5% en peso o más actúa para disminuir la viscosidad
de trozos de metal para generar fácilmente el goteo de trozos de
metal.
\underbar{1,0 < (T.Mg + 100 x
T.B + 0,1 x T.Ti + 0,1 x T.Mn + T.K + T.Na)/T.Si <
3,0}
De acuerdo con la presente invención, es
importante que se mejore la facilidad de realización en las
posiciones vertical y por encima de la cabeza en comparación con
los electrodos de alambre con núcleo de fundente en todas las
posiciones convencionales, y la tenacidad debería mejorarse. Por
tanto, se ha encontrado que puede procurarse tenacidad excelente, y
facilidad de realización y estabilidad del arco en las posiciones
vertical y por encima de la cabeza, si el valor se ajusta dentro de
un intervalo de 1,0 a 3,0 desde el aspecto de goteo vertical y por
encima de la cabeza, estabilidad del arco y tenacidad.
Adicionalmente, el intervalo más preferido es de 1,0 a 2,0.
De acuerdo con los trabajos de investigación
realizados por los presentes inventores y similares, el límite
superior del contenido de agua del alambre en el estado de un
producto final que contiene un agente de lubricación superficial
debería ser 1.000 ppm, cuando se mide en atmósfera de oxígeno a
750ºC por el método de electrodeposición
Karl-Fisher (KF) de acuerdo con JIS K01131979. Si el
contenido está por encima del límite, el agua se descompone de
manera que el oxígeno está contenido a un nivel más alto en los
metales de soldadura, lo que actúa para disminuir la viscosidad de
los metales de soldadura, ampliando significativamente el goteo en
las posiciones vertical y por encima de la cabeza. Se producen
fácilmente defectos del gas en los metales de soldadura y la
fisuración debida al nivel de hidrógeno muy dispersado. Sin embargo,
si el contenido de agua está por debajo de 20 ppm, la estabilidad
del arco durante la soldadura se deteriora, deteriorando la
facilidad de realización de la soldadura. Por tanto, el contenido
de agua en los electrodos de alambre con núcleo de flujo debería
ser de 20 a 1.000 ppm, cuando se mide a 750ºC en atmósfera de
O_{2} por el método KF. Más preferentemente, el intervalo es de
50 a 500 ppm.
\newpage
Si es necesario, puede añadirse
satisfactoriamente una variedad de componentes de aleación. Por
ejemplo, la adición de una cantidad adecuada de Ni tiene un efecto
de mejora del endurecimiento de los metales de soldadura. No
obstante, el Ni restante en los metales de soldadura es excesivo si
el contenido de Ni está por encima de 0,5%, de manera que se mejora
la resistencia a un nivel mayor que el necesario para aumentar de
modo distintivo la frecuencia de generación de grietas.
Adicionalmente, puede añadirse Ni en forma de aleación en adición a
la forma del metal Ni.
El fundente de titanio mencionado anteriormente
se prepara en un electrodo de alambre con núcleo de fundente para
llenar el fundente en la carcasa de acero blando de acuerdo con los
métodos de rutina, y para la carcasa de acero blando de este tipo
puede hacer uso de materiales de laminación en frío y materiales de
laminación en caliente con buena actuación de embutición profunda
desde el aspecto de actuación de llenado. La relación de llenado de
fundente no tiene limitación específica, pero más preferentemente,
la relación está dentro de un intervalo de 10 a 30% del peso total
del electrodo de alambre.
La configuración en sección transversal de los
electrodos de alambre no tiene limitación específica, y por
ejemplo, pueden utilizarse también electrodos de alambre de una
variedad de configuraciones como se muestra en la figura 1 (a),
(b), (c) y (d). La superficie del electrodo de alambre de la
configuración (d) puede galvanizarse satisfactoriamente con Al, Cu
y similares, siendo adecuada la deposición de galvanizado a 0,05 a
0,35%. El diámetro del electrodo de alambre puede determinarse
adecuadamente, dependiendo de su uso.
Como el gas de protección para uso, pueden
seleccionarse gases de oxidación, gases neutrales o de reducción.
Como gas de protección general, puede hacerse uso de gas CO_{2} y
una mezcla de gas de dos o más seleccionados de Ar, CO_{2},
O_{2}, He o similares.
La figura 1 es una vista que describe la
configuración en sección transversal de un electrodo de alambre.
La figura 2 es un gráfico que describe la
relación entre el contenido T.Mg y la energía de absorción
Charpy.
La figura 3 es un gráfico que describe la
relación entre el contenido de T.Si y la energía de absorción
Charpy; y
La figura 4 es un gráfico que describe la
relación entre la figura numérica X en la fórmula 2 y la energía de
absorción Charpy.
La presente invención se describirá a
continuación en los ejemplos, en comparación con los ejemplos
comparativos. La siguiente Tabla 1 muestra las composiciones de los
fundentes.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\text{*}: El ejemplo queda fuera del ámbito de
las reivindicaciones.
La Tabla 2 muestra el valor de X en la fórmula
2, el contenido total de agua y las propiedades individuales de los
resultados del ensayo.
| Nº | Valor X | Contenido Total Agua | vE-40ºC(J) | Goteo | Estabilidad arco | Salpicadura |
| Ejemplos Invención | ||||||
| 1 | 1,69 | 300 | 80 | 5 | 4 | 5 |
| 2* | 0,82 | 250 | 98 | 3 | 5 | 5 |
| 3 | 2,43 | 300 | 86 | 4 | 5 | 5 |
| 4 | 1,65 | 400 | 84 | 5 | 4 | 4 |
| 5 | 2,31 | 350 | 93 | 5 | 5 | 3 |
| 6 | 1,55 | 50 | 94 | 5 | 3 | 4 |
| 7 | 1,25 | 100 | 100 | 5 | 5 | 5 |
| 8* | 0,91 | 100 | 92 | 5 | 5 | 5 |
| 9* | 0,59 | 300 | 86 | 4 | 4 | 5 |
| 10 | 1,14 | 200 | 75 | 5 | 4 | 4 |
| 11 | 1,65 | 200 | 78 | 5 | 5 | 5 |
| 12 | 1,85 | 200 | 83 | 4 | 5 | 5 |
| 13 | 1,89 | 300 | 100 | 5 | 4 | 5 |
| 14 | 1,57 | 500 | 95 | 5 | 5 | 4 |
| 15 | 1,36 | 100 | 96 | 5 | 5 | 5 |
| 16 | 1,14 | 110 | 79 | 4 | 5 | 5 |
| 17 | 1,34 | 320 | 81 | 5 | 4 | 4 |
| 18 | 1,25 | 350 | 93 | 5 | 5 | 5 |
| 19 | 1,36 | 340 | 89 | 5 | 4 | 5 |
| 20 | 1,73 | 1230 | 102 | 4 | 4 | 5 |
| 21* | 3,34 | 330 | 88 | 4 | 4 | 4 |
| 22 | 2,63 | 340 | 83 | 4 | 4 | 4 |
| 23 | 1,82 | 300 | 48 | 1 | 3 | 3 |
| 24 | 1,59 | 360 | 23 | 4 | 3 | 1 |
| 25 | 1,47 | 300 | 31 | 2 | 2 | 3 |
| 26 | 1,76 | 40 | 39 | 4 | 3 | 2 |
| 27 | 1,33 | 490 | 15 | 1 | 3 | 3 |
| 28 | 1,72 | 380 | 63 | 4 | 1 | 1 |
| 29 | 1,52 | 300 | 11 | 3 | 3 | 3 |
| 30 | 1,31 | 400 | 10 | 3 | 4 | 4 |
| 31 | 4,12 | 320 | 32 | 2 | 2 | 2 |
| 32 | 1,52 | 340 | 11 | 3 | 3 | 3 |
| 33 | 1,87 | 400 | 23 | 2 | 2 | 2 |
| 34 | 4,85 | 310 | 21 | 1 | 2 | 2 |
| 35 | 6,57 | 320 | 35 | 1 | 2 | 2 |
| 36 | 9,40 | 340 | 18 | 1 | 1 | 2 |
| 37 | 0,58 | 390 | 13 | 4 | 3 | 3 |
| 38 | 2,30 | 200 | 40 | 1 | 3 | 3 |
| 39 | 2,41 | 320 | 32 | 1 | 3 | 3 |
| 40 | 0,48 | 300 | 24 | 2 | 2 | 2 |
| 41 | 5,15 | 300 | 21 | 2 | 2 | 2 |
| *: El ejemplo queda fuera del ámbito de las reivindicaciones. |
\newpage
En la Tabla 2, las normas de evaluación son las
siguientes; 1; malo, 2; pobre, 3; normal, 4; bueno y 5; muy bueno.
Como se muestra aparentemente en la Tabla 2, todos los ejemplos de
la presente invención tienen mucha tenacidad [energía de absorción
Charpy (vE-40ºC))] y han adquirido buena valoración
con respecto al goteo, estabilidad del arco y salpicadura. Por
tanto, estos ejemplos son muy buenos. Por el contrario, los ejemplos
comparativos son generalmente pobres en esta valoración; el ejemplo
comparativo 26, en particular, tiene resistencia demasiado alta; el
ejemplo comparativo 29 tiene pobre apariencia y configuración; el
ejemplo comparativo 31 genera grieta; el ejemplo comparativo 32 no
puede alcanzar suficientemente resistencia; y el ejemplo comparativo
33 genera grieta.
Como se ha explicado anteriormente, de acuerdo
con la presente invención, puede llevarse a cabo el proceso de
soldadura muy eficiente para soldadura en todas las posiciones,
particularmente soldadura en posición vertical y por encima de la
cabeza. Su tenacidad por debajo de -40ºC es grande. Por tanto, la
invención es muy útil como un electrodo de alambre con núcleo de
fundente para el tipo de soldadura con arco.
Claims (2)
1. Un electrodo de alambre con núcleo de
fundente para soldadura con arco, que comprende un fundente
rellenado en la carcasa de acero, donde los contenidos de
TiO_{2}, Ti, Mg, Al, B, Mn, Si, K y Na son al menos 3,0 a 10,0%
en peso, 2 a 8% en peso, 0,1 a 0,8% en peso, \leq 0,5% en peso,
0,001 a 0,03% en peso, 1,0 a 4,0% en peso, 0,5 a 3,0% en peso,
0,001 a 0,5% en peso y 0,001 a 0,5% en peso, respectivamente, con
respecto al peso total del electrodo de alambre, donde Mg, B, Ti,
Mn, K, Na, y Si, contenidos en el electrodo de alambre, satisfacen
la fórmula;
1,0 \ \leq \
(Mg \ + \ 100 \ x \ B \ + \ 0,1 \ x \ Ti \ + \ 0,1 \ x \ Mn \ + \ K
\ + \ Na)/Si \ \leq \
3,0;
siendo expresados los contenidos de
Ti, Mg, Al, B, Mn, Si, K y Na como elemento total incluido en el
metal, aleación y compuestos
correspondientes.
2. Un electrodo de alambre con núcleo de
fundente para soldadura con arco de acuerdo con la reivindicación
1, donde todo el contenido de agua debería definirse dentro de un
intervalo de 20 a 1.000 ppm (medido a 750ºC en atmósfera de O_{2}
por el método KF) como la relación con respecto al peso total del
electrodo de alambre.
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