RU186838U1 - Электрод для дуговой сварки и наплавки - Google Patents

Электрод для дуговой сварки и наплавки Download PDF

Info

Publication number
RU186838U1
RU186838U1 RU2018118647U RU2018118647U RU186838U1 RU 186838 U1 RU186838 U1 RU 186838U1 RU 2018118647 U RU2018118647 U RU 2018118647U RU 2018118647 U RU2018118647 U RU 2018118647U RU 186838 U1 RU186838 U1 RU 186838U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
layer
thickness
electrode
binder
Prior art date
Application number
RU2018118647U
Other languages
English (en)
Inventor
Максим Александрович Шекшеев
Сергей Васильевич Михайлицын
Александр Борисович Сычков
Алексей Николаевич Емелюшин
Никита Александрович Игалдин
Арслан Амирович Ишмуратов
Original Assignee
Максим Александрович Шекшеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Максим Александрович Шекшеев filed Critical Максим Александрович Шекшеев
Priority to RU2018118647U priority Critical patent/RU186838U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU186838U1 publication Critical patent/RU186838U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к ручной электродуговой сварке и наплавке стальных деталей и может быть использована в машиностроении, строительстве и других областях. Техническая проблема заключается в повышении качества наплавленного металла путем формирования равноосной, измельченной микроструктуры за счет его модифицирования цельными микро- и/или наноразмерными тугоплавкими компонентами. Технический результат - повышение технологической надежности электрода за счет усовершенствования его конструкции. Проблема решается тем, что в электроде для дуговой сварки, состоящем из металлического стержня 1 с трехслойным покрытием, причем внутренний 2 и внешний 4 слои покрытия состоят из шлако- и газообразующих компонентов со связующим, а центральный слой 3 содержит порошкообразную смесь микро- и/или наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим, при этом толщина центрального слоя покрытия составляет от 2 до 10% от диаметра металлического стержня в зависимости от толщины внутреннего слоя покрытия, а толщина наружного слоя составляет от 30 до 40% от толщины внутреннего слоя покрытия. Заявляемый электрод по сравнению с прототипом имеет повышенную технологическую надежность и способствует более высокому усвоению металлом сварочной ванны модифицирующих компонентов покрытия. 3 ил., 2 табл.

Description

Полезная модель относится к ручной электродуговой сварке и наплавке стальных деталей и может быть использована в машиностроении, строительстве и других областях.
Известен электрод для дуговой сварки, состоящий из металлического стержня и двухслойного покрытия, нанесенного на поверхность этого стержня, при этом один из слоев покрытия содержит шлакообразующие и газообразующие компоненты, а другой слой состоит из активирующих компонентов, способствующих контрагированию сварочной дуги (пат. РФ №22244615, В23К 35/365, В23К 3/10).
Недостатком известного устройства является разрушение его покрытия при термической обработке, а также в результате нагрева электрода в процессе сварки вследствие различного значения коэффициентов термического расширения слоев покрытия.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является электрод для дуговой сварки, состоящий из металлического стержня с нанесенными послойно на его поверхность покрытиями, причем один из слоев покрытия состоит из шлако- и газообразующих компонентов со связующим, а другой - порошкообразную смесь микро- и наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим. При этом толщина наружного слоя покрытия электрода составляет от 1,8 до 9% диаметра металлического стержня в зависимости от толщины внутреннего слоя покрытия. А наружный слой покрытия может быть выполнен сплошным или дискретным (патент РФ №2407617, МПК В23К 35/365).
Недостатком такого электрода является его низкая надежность. Это связано с тем, что слой, содержащий тугоплавкие компоненты расположен с внешней стороны электрода, в результате чего во время процесса сварки (наплавки) происходит неравномерный нагрев торца электрода, из-за чего происходит разрушение тонкого внешнего слоя и как следствие - потеря модифицирующих свойств покрытия. Также разрушение внешнего слоя может происходить при внешних механических или термических воздействиях.
Техническая проблема заключается в повышении качества наплавленного металла путем формирования равноосной, измельченной микроструктуры за счет его модифицирования цельными микро- и наноразмерными тугоплавкими компонентами.
Технический результат заключается в повышении технологической надежности электрода за счет усовершенствования его конструкции.
Поставленная проблема решается тем, что в электроде для дуговой сварки, состоящем из металлического стержня с нанесенными послойно на его поверхность покрытиями, причем один из слоев покрытия состоит из шлако- и газообразующих компонентов со связующим, а другой - из порошкообразной смеси микро- и наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим, согласно изменению, покрытие выполнено трехслойным, причем внутренний и внешний слои покрытия состоят из шлако- и газообразующих компонентов со связующим, а центральный слой содержит порошкообразную смесь микро- и наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим, при этом толщина центрального слоя покрытия составляет от 2 до 10% от диаметра металлического стержня в зависимости от толщины внутреннего слоя покрытия, а толщина наружного слоя составляет от 30 до 40% от толщины внутреннего слоя покрытия.
В качестве связующего материала может быть использовано жидкое натриевое стекло или жидкое натриево-калиевое стекло.
В качестве порошкообразной смеси микро- и наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим может быть использован наноразмерный порошок карбида вольфрама, полученного путем коллоидного измельчения в жидкой среде и связующего вещества, например, жидкого натриевого стекла.
Толщину наружного слоя покрытия электрода выбирают в интервале от 30 до 40% от толщины внутреннего слоя покрытия, за которую принимают толщину покрытия стандартных электродов, регламентированных ГОСТ 9466-75 «Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки», в котором регламентировано в зависимости от отношения D/d (D - диаметр стержня с нанесенным на него покрытием, d - диаметр стержня электрода) подразделение электродов:
- с тонким покрытием (D/d ≤ 1,20);
- со средним покрытием (1,20 ≤ D/d ≤ 1,45);
- с толстым покрытием (1,45 ≤ D/d ≤ 1,80);
- с особо толстым покрытием (D/d > 1,80).
Выбирать толщину наружного слоя покрытия электрода меньше 30% от толщины внутреннего слоя покрытия нецелесообразно, в связи со сложностью обеспечения равномерности толщины слоя по всей длине электрода при его изготовлении.
Выбирать толщину наружного слоя покрытия электрода больше 40% от толщины внутреннего слоя покрытия также нецелесообразно, так как при термических воздействиях наружный слой покрытия может разрушиться, в наплавленном металле присутствуют поры и шлаковые включения.
Если толщина центрального слоя покрытия будет меньше 2% диаметра металлического стержня, то структура наплавленного металла будет представлять собой крупные кристаллиты столбчатого строения, при определенных условиях могут выступать концентраторами напряжений. В этом случае эффект модифицирования металлического шва не реализуется.
Если толщина центрального слоя покрытия будет больше 10% диаметра металлического стержня, структура металла будет иметь мелкозернистую структуру с тугоплавкими наноразмерными частицами на границах зерен, вследствие чего при термических воздействиях центральный слой покрытия будет разрушаться.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах, где:
- на фиг. 1 схематично изображена конструкция электрода;
- на фиг. 2 схематично изображено поперечное сечение электрода;
- на фиг. 3 изображена микроструктура наплавленного металла (х 200).
Заявляемый электрод для дуговой сварки и наплавки содержит металлический стержень 1 (фиг. 1, 2) и трехслойное покрытие. Причем внутренний слой 2 покрытия нанесен непосредственно на стержень 1 и содержит шлако- и газообразующие компоненты со связующим. На поверхность внутреннего слоя 2 покрытия нанесен центральный слой 3 покрытия, состоящий из порошкообразной смеси микро- и наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим, в качестве которых могут быть использованы, например, наноразмерный порошок карбида вольфрама и связующее. Внешний слой 4 покрытия содержит шлако- и газообразующие компоненты со связующим. В состав шлакообразующих компонентов внутреннего 2 и внешнего 4 слоев покрытия металлического стержня входят: мрамор (CaCO3), плавиковый шпат (CaF2), кварц (SiO2), ферромарганец (FeMn), ферросилиций (FeSi), при следующем соотношении компонентов мас. %:
СаСО3 53-55,
CaF2 14-16,
SiO2 8-9,
FeMn 12-15,
FeSi 8-10.
В качестве связующего во всех трех слоях может быть использовано жидкое натриевое стекло или жидкое натриево-калиевое стекло. Все слои покрытия электрода выполнены сплошными. Толщина центрального слоя 3 покрытия составляет от 2 до 10% от диаметра металлического стержня 1 в зависимости от толщины внутреннего слоя 2 покрытия, а толщина наружного 4 слоя составляет от 30 до 40% от толщины внутреннего слоя 2 покрытия.
Пример 1
Исходными материалами для изготовления электрода с трехслойным покрытием служили: стержень из стали Св-08А диаметром 3 мм и длиной 350 мм (фиг. 1 и 2); шлако- и газообразующие компоненты в количестве, %: CaCO3 - 54, CaF2 - 15; SiO2 - 9; FeMn - 13; FeSi - 9 и связующее - жидкое натриевое стекло; модифицирующий компонент, состоящий из наноразмерного порошка карбида вольфрама WC (50-1000 нм), полученного путем коллоидного измельчения в жидкой среде, и связующего вещества, в качестве которого использовано жидкое натриевое стекло (фиг. 1 и 2).
Первоначально на стальной стержень наносили внутренний слой обмазки толщиной 0,5 мм, состоящий из шлако- и газообразующих компонентов. Далее электрод сушили на воздухе при температуре 20°С в течение 12 часов, а затем производили термообработку в электропечи в течение одного часа при температуре 400°С. Затем, на поверхность внутреннего слоя, наносили тонкий слой наноразмерного порошка толщиной 0,2-0,3 мм, перемешанного со связующим, например, жидким натриевым стеклом, при соотношении: 70% порошок, 30% связующее. Электрод сушили на воздухе при температуре 20°С в течение 12 часов, а затем производили термообработку в электропечи в течение одного часа при температуре 300°С.Далее на электрод снова наносили слой толщиной 0,2 мм из шлако- и газообразующих компонентов, сушили при температуре 20°С в течение 12 часов, а затем производили термообработку в электропечи в течение одного часа при температуре 400°С. Ручную дуговую наплавку производили на пластину из стали Ст 3 на постоянном токе обратной полярности. Сила сварочного тока составляла 130 А.
При наплавке на подложку из Ст 3 происходит расплавление стального стержня и электродного покрытия. При расплавлении внутреннего шлакообразующего слоя покрытия образуется расплавленный шлак, который обеспечивает основную защиту жидкого металла сварочной ванны от воздействия атмосферы воздуха. Тугоплавкие компоненты центрального слоя с каплями расплавленного металла и шлака, в твердом состоянии, переходят в сварочную ванну, при этом связующее вещество диссоциирует. Внешний слой также расплавляется с образованием расплавленного.шлака, при этом возможно неполное его расплавление с образованием втулки.
Как правило, при сварке преобладает гетерогенный характер кристаллизации, когда центрами кристаллизации выступают зерна основного металла на границе сплавления. Рост кристаллов происходит от края сварочной ванны к ее центру, вследствие чего кристаллы имеют крупное столбчатое строение и при определенных условиях могут выступать концентраторами напряжений. Таким образом, введение в сварочную ванну наноразмерных частиц тугоплавких компонентов позволяет добиться гомогенного процесса кристаллизации. Наночастицы порошка выполняют роль искусственных центров кристаллизации и изменяют строение и размер первичной структуры металла. В результате чего формируется равноосная, мелкодисперсная структура наплавленного металла (фиг. 3).
С целью обоснования преимуществ заявляемого электрода были проведены эксперименты с использованием электродов с толщинами наружного и центрального слоев, попадаемые в заявляемый диапазон, а также выходящие за заявляемые пределы.
Диаметр металлического стержня электрода составлял 3,0 мм. Толщина внутреннего слоя покрытия составляла: 0,2; 0,5; 1,0; 1,5 мм.
Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.
Электрод заявляемой конструкции имеет в сравнении с известными электродами ряд преимуществ:
- увеличение технологической надежности электрода в процессе его изготовления и использования;
- возможность получения в наплавленном металле цельных микро- и наноразмерных тугоплавких компонентов;
- возможность получения равноосной, измельченной микроструктуры наплавленного металла.
Figure 00000001
Figure 00000002
Таким образом, заявляемый электрод имеет повышенную технологическую надежность и способствует более высокому усвоению металлом сварочной ванны модифицирующих компонентов покрытия.

Claims (1)

  1. Электрод для дуговой сварки и наплавки, содержащий металлический стержень и нанесенное послойно на его поверхность покрытие, причем один из слоев покрытия состоит из шлако- и газообразующих компонентов со связующим, а другой – из порошкообразной смеси микро- и наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим, отличающийся тем, что покрытие выполнено трехслойным, причем внутренний и внешний слои покрытия состоят из шлако- и газообразующих компонентов со связующим, а центральный слой содержит порошкообразную смесь микро- и наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим, при этом толщина центрального слоя покрытия составляет от 2 до 10% от диаметра металлического стержня в зависимости от толщины внутреннего слоя покрытия, а толщина наружного слоя составляет от 30 до 40% от толщины внутреннего слоя покрытия.
RU2018118647U 2018-05-21 2018-05-21 Электрод для дуговой сварки и наплавки RU186838U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118647U RU186838U1 (ru) 2018-05-21 2018-05-21 Электрод для дуговой сварки и наплавки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118647U RU186838U1 (ru) 2018-05-21 2018-05-21 Электрод для дуговой сварки и наплавки

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU186838U1 true RU186838U1 (ru) 2019-02-05

Family

ID=65269916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118647U RU186838U1 (ru) 2018-05-21 2018-05-21 Электрод для дуговой сварки и наплавки

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU186838U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212504U1 (ru) * 2022-02-11 2022-07-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Электрод для дуговой сварки и наплавки

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH563210A5 (ru) * 1972-03-31 1975-06-30 Union Carbide Corp
SU539723A1 (ru) * 1975-04-21 1976-12-25 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Двухслойное электродное покрытие
SU1184634A1 (ru) * 1983-07-19 1985-10-15 Красноярский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Цветных Металлов Им.М.И.Калинина Способ изготовлени электродного прутка
RU2407617C1 (ru) * 2009-06-15 2010-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Электрод для дуговой сварки и наплавки
RU2544317C2 (ru) * 2013-07-01 2015-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Северо-Западный институт сварки и наноматериалов" (ООО "ИСНАНО") Наноструктурированный сварочный материал

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH563210A5 (ru) * 1972-03-31 1975-06-30 Union Carbide Corp
SU539723A1 (ru) * 1975-04-21 1976-12-25 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Двухслойное электродное покрытие
SU1184634A1 (ru) * 1983-07-19 1985-10-15 Красноярский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Цветных Металлов Им.М.И.Калинина Способ изготовлени электродного прутка
RU2407617C1 (ru) * 2009-06-15 2010-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Электрод для дуговой сварки и наплавки
RU2544317C2 (ru) * 2013-07-01 2015-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Северо-Западный институт сварки и наноматериалов" (ООО "ИСНАНО") Наноструктурированный сварочный материал

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212504U1 (ru) * 2022-02-11 2022-07-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Электрод для дуговой сварки и наплавки

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105112909B (zh) 一种添加CeO2的铁基Cr3C2激光熔覆涂层及其制备方法
CN109175787B (zh) 一种碳钢钨极氩弧焊活性剂及其应用
CN111575705A (zh) 一种碳化钨增强镍基复合涂层的制备方法
US20080011731A1 (en) Carbon to weld metal
WO2023134152A1 (zh) 一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝及其制备方法
RU186838U1 (ru) Электрод для дуговой сварки и наплавки
CN109290699A (zh) 一种单面焊双面成型的覆膜衬垫焊剂及其制备方法
CN107160056B (zh) 一种碳化钨高耐磨焊条药皮组合物及焊条
CN109454361A (zh) 一种低吸潮性埋弧焊烧结焊剂及其制备方法
CN112809244B (zh) 一种高韧性高效率焊条
RU2407617C1 (ru) Электрод для дуговой сварки и наплавки
CN110819980B (zh) 原位生成ZrB2与ZrC的Ni基熔覆材料、复合涂层及制备方法
US2585568A (en) Electric cladding
CN110640355A (zh) 一种与高Mn、高Nb抗裂纹缺陷的镍基焊带配套使用的焊剂及焊接方法
JP2649618B2 (ja) 連続鋳造用浸漬ノズル
DE965208C (de) Verfahren zur Herstellung von Schleifmitteln durch Schmelzen von Tonerde oder tonerdehaltigen Stoffen im elektrischen Ofen
CN109226942B (zh) 一种双层复合粉粒埋弧堆焊高铬合金的方法
US2701779A (en) Alloyed welding fluxes
RU212504U1 (ru) Электрод для дуговой сварки и наплавки
CN115740838B (zh) 一种堆焊高硼合金的复合粉粒及应用方法
Sheksheev et al. Investigation of the influence of ultrafine particles of refractory materials on the formation of the structure and properties of the deposited metal
JPH02133512A (ja) 鋼材用高温酸化防止塗料
JPH04305068A (ja) 溶射用耐火粉末
US1898909A (en) Welding electrode
SK279398B6 (sk) Hmota na nanášanie keramického povlaku

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190522