RU2151677C1 - Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью - Google Patents
Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2151677C1 RU2151677C1 RU98116528A RU98116528A RU2151677C1 RU 2151677 C1 RU2151677 C1 RU 2151677C1 RU 98116528 A RU98116528 A RU 98116528A RU 98116528 A RU98116528 A RU 98116528A RU 2151677 C1 RU2151677 C1 RU 2151677C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- cast iron
- ferrovanadium
- arc welding
- steel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью состоит из стального низкоуглеродистого стержня с нанесенным на него покрытием, содержащим следующие компоненты, мас.%: мрамор 5-9,5, плавиковый шпат 10-19, полевой шпат 1-8, феррованадий 55,5-59,5, медный порошок 13,5-20, поташ 1-5, жидкое стекло 25-35 к сумме остальных составляющих, причем соотношение феррованадия и медного порошка составляет (3-4,1):1, а отношение D/d = 1,7-1,85, где D - диаметр электрода с покрытием, мм, d - диаметр стержня. Техническим результатом изобретения является улучшение качества сварных соединений, повышение пластичности и сопротивляемости образованию трещин, снижение твердости металла шва и околошовной зоны, а также получение удовлетворительной обрабатываемости резанием сварных соединений. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области производства сварочных материалов и может быть использовано в судостроении, энергетическом и химическом машиностроении, нефте- и газодобывающей промышленности, теплоэнергетике, коммунальном хозяйстве и других отраслях промышленности для сварки и ремонта без подогрева конструкций и изделий из высокопрочного и серого чугуна и чугуна в сочетании со сталью: котлов, корпусов, станин, люков, батарей, радиаторов, отливок, трубопроводов, запорной арматуры (клапаны, вентили, задвижки), решеток ограждений и т.д.
Известны сварочные электроды и материалы, используемые для указанной цели в соответствующих отраслях промышленности (а.с. N 1799317, электрод марки ЦЧ-4 "Технология и оборудование сварки плавлением", А.И. Акулов, Г.А. Бельчук, В. П. Демянцевич, Москва, "Машиностроение", 1977 г., стр. 335), а также другие аналоги, указанные в патентной и научно-технической литературе.
Наиболее близким к заявляемому электроду по назначению и составу компонентов является электрод по а.с. N 125853 ("Бюллетень изобретений" N 22, 1966 г.), состоящий из стального стержня и электродного покрытия, содержащего в мас.%:
Феррованадий или феррониобий - 60-70
Титановый порошок - 40-50
Мрамор или доломит - 6-18
Плавиковый шпат или ферротитан - 6-18
Ферросилиций или полевой шпат - 1-10
Поташ или калиевая селитра - 1-10
Жидкое стекло - 20-30
Основными недостатками этих электродов являются следующие. Шов получается твердым и прочным, но имеет недостаточную пластичность, что существенно уменьшает возможность релаксации сварочных напряжений и повышает вероятность образования трещин сварных соединений. При сварке без подогрева по границе сплавления образуются отбеленные участки (ледебурит и мартенсит), что повышает твердость околошовной зоны до HV 500-600. Это приводит к неудовлетворительной обрабатываемости сварных соединений режущим инструментом и снижает сопротивляемость трещинам в околошовной зоне.
Феррованадий или феррониобий - 60-70
Титановый порошок - 40-50
Мрамор или доломит - 6-18
Плавиковый шпат или ферротитан - 6-18
Ферросилиций или полевой шпат - 1-10
Поташ или калиевая селитра - 1-10
Жидкое стекло - 20-30
Основными недостатками этих электродов являются следующие. Шов получается твердым и прочным, но имеет недостаточную пластичность, что существенно уменьшает возможность релаксации сварочных напряжений и повышает вероятность образования трещин сварных соединений. При сварке без подогрева по границе сплавления образуются отбеленные участки (ледебурит и мартенсит), что повышает твердость околошовной зоны до HV 500-600. Это приводит к неудовлетворительной обрабатываемости сварных соединений режущим инструментом и снижает сопротивляемость трещинам в околошовной зоне.
При применении известных электродов для сварки изделий с достаточно большой толщиной стенок (свыше 10-20 мм), при заварке дефектов чугунных отливок большой толщины (50-100 мм) и массы во избежание появления трещин и значительного повышения твердости в зоне термического влияния необходим предварительный подогрев до 300-400oC.
Целью изобретения является создание безникелевого электрода для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью, позволяющего улучшить качество сварных соединений, повысить пластичность и сопротивляемость образованию трещин, снизить твердость металла шва и околошовной зоны, получить удовлетворительную обрабатываемость резанием сварных соединений.
Поставленная цель достигается тем, что в состав покрытия электрода, содержащий мрамор, плавиковый шпат, полевой шпат, феррованадий, поташ, жидкое стекло, дополнительно вводят медный порошок, а феррованадий взят в оптимальном количестве 55,5-59,5% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Мрамор - 5-9,5
Плавиковый шпат - 10-19
Полевой шпат - 1-8
Феррованадий - 55,5 - 59,5
Медный порошок - 13,5-20
Поташ - 1-5
Жидкое стекло - 25-55 к сумме остальных составляющих,
причем соотношение феррованадия и медного порошка составляет (3-4,1):1, а отношение D/d = 1,7-1,85, где
D - диаметр электрода с покрытием, мм,
d - диаметр стержня, мм.
Мрамор - 5-9,5
Плавиковый шпат - 10-19
Полевой шпат - 1-8
Феррованадий - 55,5 - 59,5
Медный порошок - 13,5-20
Поташ - 1-5
Жидкое стекло - 25-55 к сумме остальных составляющих,
причем соотношение феррованадия и медного порошка составляет (3-4,1):1, а отношение D/d = 1,7-1,85, где
D - диаметр электрода с покрытием, мм,
d - диаметр стержня, мм.
Введение в покрытие меди в виде порошка в количестве 13,5-20% способствует повышению пластичности и снижению твердости металла шва. Это обеспечивает хорошую обрабатываемость шва резанием. Кроме того, более пластичный и менее твердый металл шва способствует частичной релаксации сварочных напряжений, уменьшая вероятность образования трещин в сварных соединениях. Медь не образует соединений с углеродом, но ее наличие в сплаве уменьшает растворимость углерода в железе и способствует графитизации. Поэтому, попадая в зону неполного расплавления, прилегающую ко шву, путем частичной диффузии в чугун, медь уменьшает вероятность отбеливания, снижает твердость околошовной зоны. Введение медного порошка менее 13,5% ухудшает пластичность и повышает твердость на границе сплавления. Количество меди в электродном покрытии свыше 20% при многослойной сварке приводит к ухудшению смачивания предыдущих слоев металла шва из-за увеличения образования Cu2O, что может способствовать повышенному порообразованию в шве.
Содержание в покрытии феррованадия должно быть в количестве 55,5-59,5%. Отличительная особенность сварки чугуна стальными электродами с карбидообразующим элементом (ванадием) в покрытии - связывание углерода, поступающего в шов из основного металла - чугуна, в труднорастворимые мелкодисперсные карбиды. Карбиды ванадия столь прочны, что углерод, находящийся в них, не участвует в фазовых превращениях. Металл шва имеет ферритную структуру с нетвердыми включениями мелкодисперсных карбидов и поддается механической обработке. Однако количество введенного феррованадия должно быть оптимальным и составлять 55,5-59,5%. При содержании феррованадия менее 55,5% происходит появление отбеленных участков в зоне неполного расплавления из-за того, что ванадия не хватает для связывания всего углерода, поступающего в шов из чугуна, избыток углерода образует карбид железа. В связи с этим значительно повышается твердость металла шва и зоны линии сплавления. Это приводит к увеличению вероятности появления трещин и ухудшению обрабатываемости сварных соединений.
При содержании феррованадия в покрытии более 59,5% происходит повышение прочности и снижение вязкости металла шва и особенно околошовной зоны. По-видимому, в этом случае, хотя весь углерод, поступающий в шов, связывается ванадием и карбида железа не образуется, однако имеется избыточный ванадий, который растворяется в металле шва и участке неполного расплавления зоны термического влияния, ухудшая качество сварных соединений. Это связано еще и с тем, что ванадий наряду с серой наиболее сильно задерживает процесс графитизации (оказывает отбеливающее влияние) в зоне неполного расплавления. Поэтому содержание феррованадия в покрытие 55,5-59,5% является оптимальным с точки зрения как связывания всего углерода, поступающего в наплавленный металл из чугуна, в карбиды ванадия, так и обеспечения минимально возможного отбеливающего влияния избыточного ванадия.
Причем соотношение феррованадия и медного порошка должно быть (3-4,1):1. Оно является оптимальным с точки зрения получения качественных сварных соединений с высокой пластичностью и вязкостью.
При увеличении соотношения феррованадия и медного порошка ухудшаются вязкость и пластические свойства металла сварных соединений, возрастает вероятность образования трещин из-за проявления неблагоприятного воздействия увеличенного количества ванадия и уменьшения содержания меди в шве. Уменьшение этого соотношения приводит к увеличению твердости металла околошовной зоны и повышению опасности порообразования в шве за счет образования Cu2O.
Отношение D/d должно быть 1,7-1,85, где D - диаметр электрода с покрытием, мм, d - диаметр стержня электрода, мм. При этом отношении D/d обеспечивается оптимальное содержание ванадия и меди в наплавленном металле, его высокая пластичность при удовлетворительных сварочно-технологических характеристиках электродов.
При D/d < 1,7 ухудшается защита расплавленного металла электрода и сварочной ванны от накопления вредных примесей (кислорода, азота), что уменьшает пластичность наплавленного металла.
При D/d > 1,85 снижается стойкость покрытия против механических повреждений (осыпание, откалывание при относительно легких ударах, в процессе нагрева электрода), увеличиваются потери металла электрода на разбрызгивание.
В ЦНИИ КМ "Прометей" проведен комплекс лабораторных и опытно-промышленных работ по изготовлению, испытаниям, практическому опробованию предлагаемых электродов для сварки чугуна и чугуна со сталью. Электроды были изготовлены в опытном производстве ЦНИИ КМ "Прометей" на установке для производства покрытых металлических электродов Швейцарской фирмы "Эрликон". Опытные образцы электродов опробованы при дуговой сварке встык пластин с V-образной разделкой кромок толщиной 10-20 мм из серого чугуна марки СЧ 32-52, высокопрочного чугуна марки ВЧ 40-10, а также их сочетаний со сталью марки Ст. 3. Сварка велась без предварительного подогрева на постоянном токе обратной полярности. Режимы сварки были следующими: диаметр электрода 3 мм, Jсв = 60-80 А, положение шва - нижнее, диаметр электрода 4 мм, Jсв = 90-110 А, положение шва - нижнее.
Визуальный осмотр и радиографический контроль сварных соединений показал отсутствие недопустимых дефектов: трещин, непроваров, прожогов, включений с надрезом. Из металла сварных соединений изготовлены и испытаны образцы для определения химического состава и механических свойств. Одновременно проводились испытания известных электродов. Химический состав предлагаемого и известного сварочного электрода представлен в таблице 1. Результаты сравнительных испытаний прототипа и заявляемого электрода представлены в таблице 2.
Результаты сравнительных испытаний показывают, что заявляемый состав при несколько меньшем, чем у известного, уровне прочности обеспечивает в металле шва и околошовной зоне более высокую пластичность и меньшую твердость, обеспечивает высокую сопротивляемость образованию трещин и удовлетворительную обрабатываемость резанием как металла шва, так и околошовной зоны при сварке без подогрева.
Ожидаемый технико-экономический эффект выразится в повышении качества металла сварных соединений при сварке изделий из чугуна и чугуна со сталью без подогрева предлагаемыми безникелевыми электродами, повышении пластичности и сопротивляемости образованию трещин сварных соединений, обеспечении их удовлетворительной обрабатываемости стандартным режущим инструментом, что приведет к увеличению ресурса работы конструкций и деталей из чугуна, экономии дефицитных сварочных материалов, снижению стоимости сварочных работ и работ по механической обработке.
Claims (1)
- Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью, состоящий из стального низкоуглеродистого стержня с нанесенным на него покрытием, содержащим мрамор, плавиковый шпат, полевой шпат, феррованадий, поташ, жидкое стекло, отличающийся тем, что покрытие дополнительно содержит медный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Мрамор - 5 - 9,5
Плавиковый шпат - 10 - 19
Полевой шпат - 1 - 8
Феррованадий - 55,5 - 59,5
Медный порошок - 13,5 - 20
Поташ - 1 - 5
Жидкое стекло - 25 - 35 к сумме остальных составляющих,
причем соотношение феррованадия и медного порошка составляет (3 - 4,1) : 1, а отношение D/d = 1,7 - 1,85, где D - диаметр электрода с покрытием, мм, d - диаметр стержня.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98116528A RU2151677C1 (ru) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98116528A RU2151677C1 (ru) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2151677C1 true RU2151677C1 (ru) | 2000-06-27 |
Family
ID=20210113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98116528A RU2151677C1 (ru) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2151677C1 (ru) |
-
1998
- 1998-08-31 RU RU98116528A patent/RU2151677C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2588978C2 (ru) | Способ гибридной лазерно-дуговой сварки деталей из алитированной стали с проволокой, содержащей образующие гамму-фазу элементы, и газом, содержащим менее 10% азота или кислорода | |
JP4857015B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ及び溶接方法 | |
CN107598340B (zh) | 大厚板t型接头焊接方法 | |
US4041274A (en) | Maraging stainless steel welding electrode | |
Atkins et al. | Welding process effects in weldability testing of steels | |
KR20190005231A (ko) | 가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 구조물의 제조 방법 | |
JP2006035293A (ja) | 溶接部の耐食性および耐亜鉛脆化割れ性に優れた亜鉛めっき鋼板の溶接方法 | |
JP2021133425A (ja) | サブマージアーク溶接用ボンドフラックス | |
Roy et al. | Effect of TiO2 enriched fluxes on the bead geometry, grain size and hardness in submerged arc welds | |
US3967036A (en) | Flux-coated arc welding electrode | |
CN102985209A (zh) | 使用氧化性气体弧焊镀铝金属部件的方法 | |
KR20010086841A (ko) | 내피트 및 내블로우 홀 성능이 우수한 아연도금 강판용접용 플럭스 코어드 와이어 | |
RU2151677C1 (ru) | Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью | |
Janssen et al. | Fatigue properties of laser-brazed joints of Dual Phase and TRansformation Induced Plasticity steel with a copper–aluminium consumable | |
Mon et al. | A review on tests of austempered ductile iron welding | |
Adonyi | Weldability of high performance steels | |
RU2036763C1 (ru) | Сварочная проволока | |
Sharma et al. | Design and development of welding electrode for structural steel | |
RU2455139C1 (ru) | Электродное покрытие для сварки жаропрочных сплавов | |
RU2069136C1 (ru) | Электрод для дуговой сварки | |
SU1079388A1 (ru) | Керамический флюс дл автоматической сварки высоколегированных сталей и сплавов | |
WO2022196541A1 (ja) | ガスシールドアーク溶接方法、溶接継手および溶接継手の製造方法 | |
SU768582A1 (ru) | Керамический флюс дл механизированной сварки | |
RU2310550C1 (ru) | Состав сварочной проволоки | |
RU2167038C2 (ru) | Электродное покрытие для сварки |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090901 |