RU2407617C1 - Electrode for arc welding and resurface welding - Google Patents

Electrode for arc welding and resurface welding Download PDF

Info

Publication number
RU2407617C1
RU2407617C1 RU2009122805/02A RU2009122805A RU2407617C1 RU 2407617 C1 RU2407617 C1 RU 2407617C1 RU 2009122805/02 A RU2009122805/02 A RU 2009122805/02A RU 2009122805 A RU2009122805 A RU 2009122805A RU 2407617 C1 RU2407617 C1 RU 2407617C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
electrode
coating
coating layer
components
Prior art date
Application number
RU2009122805/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Николаевич Соколов (RU)
Геннадий Николаевич Соколов
Антон Сергеевич Трошков (RU)
Антон Сергеевич Трошков
Владимир Ильич Лысак (RU)
Владимир Ильич Лысак
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
Priority to RU2009122805/02A priority Critical patent/RU2407617C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2407617C1 publication Critical patent/RU2407617C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention can be sued in arc welding or resurface welding for modification of weld metal by nano-sized refractory particles. Two-layer coat is applied onto metal rod surface. Coat inner layer comprises slag- and gas-forming components. Outer layer consists of pulverised mix of micro- and/or nano-sized refractory components with binder. Coat outer layer thickness makes 1.8-9 % of metal rod diametre and is selected depending upon coat inner layer thickness. Coat outer layer can be discrete or continuous. Outer discrete layer represents longitudinally or spirally arranged grooves of V, U or "" shape arranged regularly on the coat inner layer surface. ^ EFFECT: higher reliability in production and operation. ^ 6 cl, 2 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к сварочным материалам, применяющимся в металлургическом, нефтехимическом и общем машиностроении, и может быть применено в процессах ручной дуговой сварки или наплавки для модифицирования наплавленного металла наноразмерными тугоплавкими частицами.The invention relates to welding materials used in metallurgical, petrochemical and general mechanical engineering, and can be used in manual arc welding or surfacing processes to modify deposited metal with nanosized refractory particles.

Известен электрод для дуговой сварки (Авторское свидетельство СССР №1825701 Al, В23К 35/365, 35/02, опубл. Бюл. №25, 07.07.1993 г.), который представляет собой металлический стержень с двухслойным покрытием, внутренний слой которого выполнен из композиции: пластифицированная нитроцеллюлоза и пороха на основе нитроцеллюлозы. Однако в конструкции такого электрода не предусмотрено соотношение толщин слоев, что не позволяет выбирать их оптимальные размеры.A known electrode for arc welding (USSR Author's Certificate No. 1825701 Al, B23K 35/365, 35/365, publ. Bull. No. 25, 07/07/1993), which is a metal rod with a two-layer coating, the inner layer of which is made of composition: plasticized nitrocellulose and gunpowder based on nitrocellulose. However, the construction of such an electrode does not provide for a ratio of layer thicknesses, which does not allow one to choose their optimal sizes.

Известен электрод (Авторское свидетельство СССР №77181 от 27.08.1949 г.), который представляет собой металлический стержень и трехслойное покрытие. Внутренней слой покрытия, наносимый непосредственно на металлический стержень, содержит легирующие элементы, а остальные слои покрытия содержат шлако- и газообразующие компоненты. Контактируя в процессе сварки с высокотемпературным столбом дуги, внутренний слой покрытия быстро расплавляется, и расплав легирующих компонентов смешивается с расплавом стержня, образую капли. Таким образом, вводить во внутренний слой покрытия электрода цельные микро- и/или наноразмерные тугоплавкие компоненты нерационально, так как это приведет к их полному расплавлению в столбе дуги и не позволит получить эффект наномодифицирования наплавленного метала.Known electrode (USSR Author's Certificate No. 77181 of 08/27/1949), which is a metal rod and a three-layer coating. The inner coating layer, applied directly to the metal rod, contains alloying elements, and the remaining coating layers contain slag and gas-forming components. Contacting during the welding process with a high-temperature arc column, the inner coating layer is quickly melted, and the melt of alloying components is mixed with the rod melt, forming drops. Thus, introducing whole micro- and / or nanosized refractory components into the inner layer of the electrode coating is irrational, since this will lead to their complete melting in the arc column and will not allow to obtain the effect of nanomodification of deposited metal.

Известен электрод (патент РФ №2244615 C1, В23К 35/365, 35/10, опубл. 20.01.2005 г.), покрытие которого разделено на два слоя, один из которых содержит шлакообразующие и газообразующие компоненты, а другой состоит из активирующих компонентов. Слои покрытия допускается располагать на поверхности металлического стержня в различном порядке. Недостатком такого электрода является возможное разрушение его покрытия при термической обработке, а также в результате нагрева электрода в процессе сварки вследствие различного значения коэффециентов термического расширения слоев покрытия.A known electrode (RF patent No. 2244615 C1, B23K 35/365, 35/10, publ. 20.01.2005), the coating of which is divided into two layers, one of which contains slag-forming and gas-forming components, and the other consists of activating components. Coating layers may be placed on the surface of a metal rod in a different order. The disadvantage of this electrode is the possible destruction of its coating during heat treatment, as well as as a result of heating of the electrode during welding due to different values of the coefficients of thermal expansion of the coating layers.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому электроду является электрод для дуговой сварки (патент РФ №539723, В23К 35/365, 35/04, опубл. 25.12.1976 г.), покрытие которого разделено на два слоя, внутренний слой электродного покрытия содержит шлакообразующие и газообразующие компоненты, а в наружный слой электродного покрытия добавлены частицы тугоплавких соединений, выбранных из группы нитриды, карбиды, бориды и эксиды размером 0,1-1,5 мм. Недостатком такого электрода является высокая (в % от диаметра металлического стержня электрода) значение соотношения толщин внутреннего и наружного слоев, что при введении в наружный слой покрытия микро- и наноразмерных порошков тугоплавких соединений неизбежно приведет к попаданию их в высокотемпературную область сварочной дуги, где они диссоциируют, а продукты реакции растворяются в металле капель, температура которых (2200…2400°С) значительно превышает температуру сварочной ванны (1700…1800°С), эффект модифицирования металла шва не реализуется.The closest technical solution to the claimed electrode is an electrode for arc welding (RF patent No. 539723, V23K 35/365, 35/04, publ. 12/25/1976), the coating of which is divided into two layers, the inner layer of the electrode coating contains slag-forming and gas-forming components, and particles of refractory compounds selected from the group of nitrides, carbides, borides and exides of 0.1-1.5 mm in size were added to the outer layer of the electrode coating. The disadvantage of this electrode is the high (in% of the diameter of the metal rod of the electrode) value of the ratio of the thicknesses of the inner and outer layers, which, when micro- and nanosized powders of refractory compounds are introduced into the outer coating layer, will inevitably lead to their penetration into the high-temperature region of the welding arc, where they dissociate and the reaction products dissolve in the metal of droplets, the temperature of which (2200 ... 2400 ° C) significantly exceeds the temperature of the weld pool (1700 ... 1800 ° C), the effect of modifying the weld metal is not real zuetsya.

Также возможно разрушение внутреннего слоя покрытия при нанесении на него опресовкой наружного слоя.It is also possible the destruction of the inner layer of the coating when applied to it by pressing the outer layer.

Технический результат заключается в создании электрода, обладающего повышенной технологической надежностью, и обеспечении возможности получить в наплавленном металле цельные микро- и/или наноразмерные тугоплавкие компоненты, за счет расположения их в наружном слое покрытия электрода, что обеспечивает переход тугоплавких компонентов в сварочную ванну через низкотемпературную периферийную область дугового пространства.The technical result consists in the creation of an electrode with increased technological reliability and the possibility of obtaining whole micro- and / or nanosized refractory components in the deposited metal due to their location in the outer layer of the electrode coating, which ensures the transition of the refractory components into the weld pool through a low-temperature peripheral area of arc space.

Технический результат достигается тем, что в электроде для дуговой сварки и наплавки, состоящем из металлического стержня и двухслойного покрытия, нанесенного на поверхность этого стержня, внутренний слой покрытия содержит шлако- и газообразующие компоненты, а наружный слой покрытия состоит из порошкообразной смеси микро- и/или наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим, при этом толщина наружного слоя покрытия составляет от 1,8 до 9% от диаметра металлического стержня в зависимости от толщины внутреннего слоя покрытия.The technical result is achieved in that in the electrode for arc welding and surfacing, consisting of a metal rod and a two-layer coating deposited on the surface of this rod, the inner coating layer contains slag and gas-forming components, and the outer coating layer consists of a powder mixture of micro- and / or nanosized refractory components with a binder, while the thickness of the outer coating layer is from 1.8 to 9% of the diameter of the metal rod, depending on the thickness of the inner coating layer.

Наружный слой покрытия выполнен в виде сплошного слоя.The outer coating layer is made in the form of a continuous layer.

Наружный слой покрытия выполнен в виде дискретного слоя.The outer coating layer is made in the form of a discrete layer.

Наружный дискретный слой образован размещением его компонентов в продольно или спирально расположенных пазах, равномерно распределенных на поверхности внутреннего слоя покрытия и на расстоянии от 0,5 до 3,0 мм друг от друга.The outer discrete layer is formed by placing its components in longitudinally or helically arranged grooves uniformly distributed on the surface of the inner coating layer and at a distance of 0.5 to 3.0 mm from each other.

Пазы на поверхности внутреннего слоя выполнены V, U и П-образной формы.The grooves on the surface of the inner layer are made of V, U and U-shaped.

В качестве тугоплавких компонентов он содержит элементы группы переходных металлов и их тугоплавких химических соединений с углеродом или азотом, или бором, или фосфором, или серой.As refractory components, it contains elements of the group of transition metals and their refractory chemical compounds with carbon or nitrogen, or boron, or phosphorus, or sulfur.

Наружный слой покрытия содержит микро- и/или наноразмерные тугоплавкие компоненты, которые при введении в расплав сварочной ванны являются центрами кристаллизации, что обеспечивает модифицирование металла сварных швов и соответственно улучшает механические и эксплуатационные свойства сварных соединений и наплавленного металла. В качестве тугоплавких компонентов используют элементы группы переходных металлов и их тугоплавких химических соединений с такими элементами, как углерод, азот, бор, фосфор и сера.The outer coating layer contains micro- and / or nanosized refractory components, which, when introduced into the molten pool of the weld pool, are crystallization centers, which provides modification of the weld metal and, accordingly, improves the mechanical and operational properties of welded joints and deposited metal. As refractory components, elements of the group of transition metals and their refractory chemical compounds with elements such as carbon, nitrogen, boron, phosphorus and sulfur are used.

Толщину наружного слоя покрытия электрода, находящуюся в интервале 1,8-9% от диаметра d металлического стержня, выбирают исходя из толщины внутреннего слоя покрытия, за которую принимают толщину покрытия стандартных электродов, регламентированных ГОСТ 9466-75, в котором регламентировано в зависимости от отношения D/d (D - диаметр стержня с нанесенным на него покрытием) электроды подразделять: с тонким, со средним, с толстым и особо толстым покрытием. Учитывая данные ГОСТа 9466-75, толщина наружного слоя покрытия будет выбираться из диапазонов:The thickness of the outer coating layer of the electrode, which is in the range of 1.8-9% of the diameter d of the metal rod, is selected based on the thickness of the inner coating layer, which is taken as the coating thickness of standard electrodes regulated by GOST 9466-75, which is regulated depending on the ratio D / d (D is the diameter of the rod coated on it), the electrodes are divided: with a thin, with an average, with a thick and especially thick coating. Given the data of GOST 9466-75, the thickness of the outer coating layer will be selected from the ranges:

для электродов с тонким покрытием 1,8%d≤S'обм<6%d;for electrodes with a thin coating of 1.8% d≤S ' rm <6% d;

для электродов со средним покрытием 2,1%d<S'обм<7,25%d;for electrodes with an average coating of 2.1% d <S ' rpm <7.25% d;

для электродов с толстым покрытием 2,7%d<S'обм<9%d,for electrodes with a thick coating of 2.7% d <S ' rm <9% d,

где Sобм - толщина наружного слоя покрытия.where S obm - the thickness of the outer layer of the coating.

Толщину наружного слоя покрытия электродов с особо толстым типом покрытия выбирают экспериментально, в связи с тем, что максимальная толщина внутреннего слоя покрытия не указана в ГОСТ 9466-75.The thickness of the outer coating layer of electrodes with a particularly thick coating type is chosen experimentally, due to the fact that the maximum thickness of the inner coating layer is not specified in GOST 9466-75.

Предложенные интервалы толщины наружного слоя покрытия электрода обеспечивают переход частиц тугоплавких компонентов в периферийную часть дугового пространства. При уменьшении толщины наружного слоя покрытий электродов менее 1,8%d, 2,1%d и 2,7%d, соответственно для электродов с тонким, средним и толстым покрытием, количество тугоплавких компонентов, вводимых в металл, значительно уменьшается, что не позволяет модифицировать наплавленный металл. При увеличении толщины наружного слоя покрытий электродов более 6%d, 7,25%d и 9%d соответственно количество тугоплавких компонентов, вводимых в металл, существенно увеличивается, что приводит к снижению уровня пластичности и образованию трещин в наплавленном металле, вследствие избыточного содержания тугоплавких компонентов по границам его зерен.The proposed intervals of the thickness of the outer layer of the electrode coating provide the transition of particles of refractory components to the peripheral part of the arc space. With a decrease in the thickness of the outer layer of electrode coatings of less than 1.8% d, 2.1% d, and 2.7% d, respectively, for electrodes with a thin, medium, and thick coating, the number of refractory components introduced into the metal decreases significantly, which does not allows you to modify the weld metal. With an increase in the thickness of the outer layer of electrode coatings of more than 6% d, 7.25% d and 9% d, respectively, the number of refractory components introduced into the metal increases significantly, which leads to a decrease in the level of ductility and the formation of cracks in the deposited metal, due to the excess content of refractory components along the boundaries of its grains.

В электроде с тонким внутренним слоем покрытия наружный слой может быть выполнен сплошным (фиг.1). В этом случае термическое напряжение в тонком слое невелико и его разрушение не происходит. В электроде со средним и толстым внутренним слоем покрытия наружный слой покрытия выполняют дискретным, что способствует снижению вероятности разрушения и растрескивания слоев покрытия. В обоих случаях наружный слой покрытия электрода состоит из порошкообразной смеси со связующим. В состав порошкообразной смеси входят микро- и/или наноразмерные тугоплавкие компоненты, что позволяет наносить наружный слой покрытия известными способами. В качестве компонентов наружного слоя покрытия электродов используют тугоплавкие элементы группы переходных металлов и их тугоплавких химических соединений. Такими соединениями являются карбиды, нитриды, бориды, фториды, сульфиды, карбонитриды, карбобориды, карбосильфиды и нитрокарбиды элементов этой группы.In the electrode with a thin inner coating layer, the outer layer can be continuous (Fig. 1). In this case, the thermal stress in the thin layer is small and its destruction does not occur. In an electrode with a middle and thick inner coating layer, the outer coating layer is discrete, which reduces the likelihood of destruction and cracking of the coating layers. In both cases, the outer layer of the electrode coating consists of a powder mixture with a binder. The composition of the powder mixture includes micro- and / or nanosized refractory components, which allows you to apply the outer coating layer by known methods. As components of the outer electrode coating layer, refractory elements of the group of transition metals and their refractory chemical compounds are used. Such compounds are carbides, nitrides, borides, fluorides, sulfides, carbonitrides, carboborides, carbosilphides and nitrocarbides of elements of this group.

В случае выполнения наружного слоя в дискретном варианте, он представляет собой продольные (фиг.2) или спиральные (фиг.3) пазы V, U и П-образной формы (фиг.4, 5 и 6), равномерно распределенные на поверхности внутреннего слоя покрытия и расположенные друг от друга на расстоянии не менее 0,5 мм. В случае расположения пазов ближе указанной величины они будут являться концентраторами напряжений, что увеличивает вероятность разрушения внутреннего слоя покрытия электродов.In the case of the outer layer in a discrete version, it is a longitudinal (figure 2) or spiral (figure 3) grooves of V, U and U-shaped (figure 4, 5 and 6), uniformly distributed on the surface of the inner layer coatings and located at least 0.5 mm apart. If the grooves are closer than the specified value, they will be stress concentrators, which increases the likelihood of destruction of the inner layer of the electrode coating.

Сущность изобретения пояснена чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На Фиг.1 изображен электрод со сплошным наружным слоем покрытия;Figure 1 shows an electrode with a continuous outer coating layer;

На фиг.2 изображен электрод с дискретным наружным слоем покрытия, пазы которого расположены продольно;Figure 2 shows an electrode with a discrete outer coating layer, the grooves of which are located longitudinally;

На фиг.3 изображен электрод с дискретным наружным слоем покрытия, пазы которого расположены спиралевидно;Figure 3 shows the electrode with a discrete outer coating layer, the grooves of which are arranged in a spiral;

На фиг.4 изображен электрод с V-образной формой пазов наружного дискретного слоя покрытия;Figure 4 shows the electrode with a V-shaped grooves of the outer discrete coating layer;

На фиг.5 изображен электрод с U-образной формой пазов наружного дискретного слоя покрытия;Figure 5 shows the electrode with a U-shaped grooves of the outer discrete coating layer;

На фиг.6 изображен электрод с П-образной формой пазов наружного дискретного слоя покрытия;Figure 6 shows the electrode with a U-shaped grooves of the outer discrete coating layer;

На фиг.7 показана микроструктура наплавленного металла (x1000).7 shows the microstructure of the weld metal (x1000).

Предлагаемый электрод для дуговой сварки и наплавки содержит металлический стержень 1 и покрытие, состоящее из двух слоев. Внутренний слой 2 покрытия нанесен непосредственно на стержень 1 и содержит шлако- газообразующие компоненты. На поверхность внутреннего слоя 2 покрытия нанесен наружный слой 3 покрытия, состоящий из порошкообразной смеси микро- и/или наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим. В качестве этих компонентов используются элементы группы переходных металлов и их тугоплавкие химические соединения. Толщина наружного слоя 3 покрытия, в зависимости от толщины внутреннего слоя 2 покрытия, находится в интервале 1,8-9% от диаметра металлического стержня 1. Наружный слой 3 покрытия может быть как сплошным (фиг.1), так и дискретным. Дискретный наружный слой 3 покрытия может быть выполнен на поверхности внутреннего слоя 2 в виде равномерно распределенных продольно расположенных пазов (фиг.2) или в виде спиралевидных пазов, расположенных с постоянным шагом (фиг.3). Пазы дискретного наружного слоя 3 покрытия могут иметь V-образную форму (фиг.4), U-образную форму (фиг.5) и П-образную форму (фиг.6).The proposed electrode for arc welding and surfacing contains a metal rod 1 and a coating consisting of two layers. The inner layer 2 of the coating is applied directly to the rod 1 and contains slag-gas-forming components. On the surface of the inner coating layer 2, an outer coating layer 3 is deposited, consisting of a powder mixture of micro- and / or nanosized refractory components with a binder. As these components, elements of the group of transition metals and their refractory chemical compounds are used. The thickness of the outer layer 3 of the coating, depending on the thickness of the inner layer 2 of the coating, is in the range of 1.8-9% of the diameter of the metal rod 1. The outer layer 3 of the coating can be either continuous (Fig. 1) or discrete. The discrete outer coating layer 3 can be made on the surface of the inner layer 2 in the form of uniformly distributed longitudinally located grooves (figure 2) or in the form of spiral grooves arranged with a constant pitch (figure 3). The grooves of the discrete outer coating layer 3 may be V-shaped (FIG. 4), U-shaped (FIG. 5) and U-shaped (FIG. 6).

Пример 1Example 1

Исходными материалами для изготовления электрода с двухслойным покрытием служили: электрод марки УОНИ 13/45 по ГОСТ 9466-75 с диаметром стержня 3 мм с тонким покрытием основного типа, выполненный с тонкой обмазкой, и композиционный порошок Ni+WC, состоящий из электролитического порошка никеля с размером частиц 50-80 мкм, содержащего 30% наноразмерного (20-70 нм) карбида WC, полученного с помощью ионно-плазменного распыления, а также связующее вещество - жидкое калий-натриевое стекло.The starting materials for the manufacture of the electrode with a two-layer coating were: an UONI 13/45 electrode according to GOST 9466-75 with a core diameter of 3 mm with a thin coating of the main type, made with a thin coating, and a composite powder Ni + WC, consisting of an electrolytic nickel powder with particle size of 50-80 microns, containing 30% nanoscale (20-70 nm) WC carbide obtained by ion-plasma spraying, as well as a binder - liquid potassium-sodium glass.

На поверхность покрытия стандартного электрода, которое в данном случае являлось внутренним слоем покрытия заявляемого электрода, наносили тонкий слой жидкого стекла, затем слой композиционного порошка Ni+WC толщиной S'обм=2%·d=0,02·3 мм=0,06 мм. Далее электрод сушили на воздухе при температуре 25°С в течение 12 часов, а затем производили термообработку в электропечи в течение двух часов при температуре 300°С. Ручную дуговую наплавку производили на пластину из стали 20 на постоянном токе обратной полярности. Сила сварочного тока составляла 120 А.A thin layer of water glass was applied to the coating surface of the standard electrode, which in this case was the inner coating layer of the claimed electrode, then a layer of composite powder Ni + WC with a thickness of S ' rm = 2% · d = 0.02 · 3 mm = 0.06 mm Next, the electrode was dried in air at a temperature of 25 ° C for 12 hours, and then heat treated in an electric furnace for two hours at a temperature of 300 ° C. Manual arc surfacing was performed on a plate of steel 20 with a direct current of reverse polarity. The welding current was 120 A.

Аналогично проводили эксперименты с использованием электродов с различными толщинами наружного слоя покрытия. Результаты испытаний приведены в таблице 1.Similarly, experiments were conducted using electrodes with different thicknesses of the outer coating layer. The test results are shown in table 1.

Пример 2Example 2

Исходными материалами для изготовления электрода с двухслойным покрытием служили: электрод марки УОНИ 13/45 по ГОСТ 9466-75 с диаметром стержня 3 мм со средней толщиной покрытия основного типа, выполненный с тонкой обмазкой, и композиционный порошок Ni+WC, состоящий из электролитического порошка никеля с размером частиц 50-80 мкм, содержащего 30% наноразмерного (20-70 нм) карбида WC, полученного с помощью ионно-плазменного распыления, а также связующее вещество - жидкое калий-натриевое стекло.The starting materials for the manufacture of the electrode with a two-layer coating were: an UONI 13/45 electrode in accordance with GOST 9466-75 with a core diameter of 3 mm with an average coating thickness of the main type, made with a thin coating, and a Ni + WC composite powder consisting of nickel electrolytic powder with a particle size of 50-80 microns, containing 30% nanoscale (20-70 nm) WC carbide obtained by ion-plasma spraying, as well as a binder - liquid potassium-sodium glass.

На поверхность покрытия стандартного электрода, которое в данном случае являлось внутренним слоем покрытия заявляемого электрода, наносили пазы V-образной формы на расстояние 1 мм друг от друга. Глубина пазов (толщина наружного слоя покрытия) составляла S'обм=4%·d=0,04·3 мм=0,12 мм. Затем приготавливали смесь: мас.%, 10% жидкого калий-натриевоко стекла и 90% композиционного порошка Ni+WC, и ей заполняли пазы, выполненные на поверхности покрытия стандартного электрода. Далее электрод сушили на воздухе при температуре 25°С вOn the surface of the coating of the standard electrode, which in this case was the inner coating layer of the inventive electrode, V-shaped grooves were applied at a distance of 1 mm from each other. The depth of the grooves (thickness of the outer coating layer) was S ′ rm = 4% · d = 0.04 · 3 mm = 0.12 mm. Then a mixture was prepared: wt.%, 10% liquid potassium-sodium-glass and 90% composite powder Ni + WC, and the grooves made on the surface of the coating of the standard electrode were filled with it. Next, the electrode was dried in air at a temperature of 25 ° C in

Таблица 1Table 1 Влияние толщины наружного слоя покрытия на его качество и структуру наплавленного металлаThe influence of the thickness of the outer coating layer on its quality and structure of the weld metal ОбъектAn object Исполнение наружного слоя покрытияExecution of the outer coating layer Тонкий внутренний слой покрытияThin inner coating Средний внутренний слой покрытияMiddle inner coating layer Толстый внутренний слой покрытияThick inner coating Состояние наружного слоя покрытия при термических воздействияхThe state of the outer layer of the coating under thermal stress Характер структуры наплавленного металлаThe nature of the structure of the weld metal 1,8%d1.8% d 2,1%d2.1% d 2,7%d2.7% d Мелкозернистое строениеFine-grained structure 4%d4% d 5%d5% d 6%d6% d наплавленного металла. Однородный твердый раствор с равномерно распределенными тугоплавкими наноразмерными частицамdeposited metal. Homogeneous solid solution with uniformly distributed refractory nanosized particles 6%d6% d 7,25%d7.25% d 9%d9% d Разрушений, трещин и других дефектов нетNo damage, cracks or other defects сплошноеsolid 1,1%d1,1% d 1,1%d1,1% d 2%d2% d Не однородный твердый раствор с периодически встречающимися тугоплавкими наноразмерными частицамиInhomogeneous solid solution with periodically occurring refractory nanosized particles ПредлагаемыйProposed 7%d7% d 8%d8% d 12%d12% d Разрушение наружного слоя покрытияDestruction of the outer layer of the coating Мелкозернистое строение наплавленного металла. Однородный твердый раствор с тугоплавкими наноразмерными частицами на
границах зерен
The fine-grained structure of the weld metal. Homogeneous solid solution with refractory nanosized particles on
grain boundaries
(d=3 мм)(d = 3 mm) -- 2,1%d2.1% d 2,7%d2.7% d Однородный мелкозернистыйHomogeneous fine-grained -- 5%d5% d 6%d6% d твердый раствор с равномерноsolid solution with evenly -- 7,25%d7.25% d 9%d9% d Разрушений, трещин и других
дефектов нет
Destruction, cracks and other
no defects
распределенными тугоплавкими наноразмерными частицамиdistributed refractory nanosized particles
дискретноеdiscrete -- 1,1%d1,1% d 2%d2% d Не однородный твердый раствор с периодически встречающимися тугоплавкими наноразмерными частицамиInhomogeneous solid solution with periodically occurring refractory nanosized particles -- -- 9%d9% d 12%d12% d Разрушение наружного слоя покрытияDestruction of the outer layer of the coating Мелкозернистое строение наплавленного металла. Однородный твердый раствор с тугоплавкими наноразмерными частицами на границах зерен.The fine-grained structure of the weld metal. Homogeneous solid solution with refractory nanosized particles at grain boundaries. ПрототипPrototype сплошноеsolid -- Разрушение наружного слоя покрытияDestruction of the outer layer of the coating Однородная крупнозернистаяHomogeneous coarse-grained

течение 12 часов, а затем производили термообработку в течение двух часов в электропечи при температуре 300°С. Ручную дуговую наплавку производили на пластину из стали 20 на постоянном токе обратной полярности. Сила сварочного тока 120 А.for 12 hours, and then heat treated for two hours in an electric furnace at a temperature of 300 ° C. Manual arc surfacing was performed on a plate of steel 20 with a direct current of reverse polarity. The welding current is 120 A.

Аналогично проводили эксперименты с использованием электродов с различными толщинами наружного слоя покрытия, выполненного в виде пазов. Результаты испытаний приведены в таблице 1. Также проводили испытания электродов, у которых пазы в наружном слое были расположены на различном расстоянии. Результаты испытаний представлены в таблице 2.Similarly, experiments were conducted using electrodes with different thicknesses of the outer layer of the coating, made in the form of grooves. The test results are shown in table 1. Also tested the electrodes, in which the grooves in the outer layer were located at different distances. The test results are presented in table 2.

Наплавленный предлагаемым электродом металл характеризуется мелкозернистым строением. В структуре металла, представляющей собой однородный твердый раствор, равномерно распределены наноразмерные карбиды WC (фиг.7).The metal deposited by the proposed electrode is characterized by a fine-grained structure. In the metal structure, which is a homogeneous solid solution, nanosized WC carbides are evenly distributed (Fig. 7).

В показанных примерах в наружный слой покрытия электродов вводили наноразмерный порошок карбида WC. Поскольку WC имеет одну из самых низких температур плавления среди известных тугоплавких химических компонентов. Использование в качестве наноразмерных составляющих наружного слоя других компонентов из группы переходных металлов и их тугоплавких соединений не меняет характер перехода этих компонентов через дугу и не исключает возможность модифицирования наплавленного металла.In the examples shown, nanosized WC carbide powder was introduced into the outer electrode coating layer. Because WC has one of the lowest melting points among the known refractory chemical components. The use of other components from the group of transition metals and their refractory compounds as nanoscale components of the outer layer does not change the nature of the transition of these components through the arc and does not exclude the possibility of modifying the deposited metal.

Таблица 2table 2 Влияния расстояния между пазами на возможность модифицирования
наплавленного металла
The influence of the distance between the grooves on the possibility of modification
weld metal
Расстояние между пазами, ммThe distance between the grooves, mm Состояние внутреннего слоя покрытияThe state of the inner coating layer Количество тугоплавких компонентов в наплавленном металлеThe number of refractory components in the weld metal 0,20.2 Трещины в покрытииCracks in the coating Достаточное для Enough for 0,50.5 модификации металлаmetal modifications 1one Трещин нет, покрытиеNo cracks, coating Более 3More than 3 качественноеquality Недостаточное для модификации металлаNot enough for metal modification

Изготовление электрода предлагаемой конструкции дает в сравнении с известными конструкциями электродов следующий положительный эффект:The manufacture of the electrode of the proposed design gives in comparison with the known electrode designs the following positive effect:

- увеличение технологической надежности электрода в процессе его изготовления и использования;- increase the technological reliability of the electrode in the process of its manufacture and use;

- возможность получения в наплавленном металле цельных микро- и/или наноразмерных тугоплавких компонентов.- the possibility of obtaining in the weld metal whole micro- and / or nanoscale refractory components.

Claims (6)

1. Электрод для дуговой сварки и наплавки, состоящий из металлического стержня и двухслойного покрытия, нанесенного на поверхность этого стержня, внутренний слой покрытия содержит шлако- и газообразующие компоненты, а наружный слой - тугоплавкие компоненты, отличающийся тем, что наружный слой покрытия состоит из порошкообразной смеси микро- и/или наноразмерных тугоплавких компонентов со связующим, при этом толщина наружного слоя покрытия составляет от 1,8 до 9% от диаметра металлического стержня в зависимости от толщины внутреннего слоя покрытия.1. The electrode for arc welding and surfacing, consisting of a metal rod and a two-layer coating deposited on the surface of this rod, the inner coating layer contains slag and gas-forming components, and the outer layer is refractory components, characterized in that the outer coating layer consists of powder a mixture of micro- and / or nanosized refractory components with a binder, while the thickness of the outer coating layer is from 1.8 to 9% of the diameter of the metal rod, depending on the thickness of the inner layer covering. 2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что наружный слой покрытия выполнен в виде сплошного слоя.2. The electrode according to claim 1, characterized in that the outer coating layer is made in the form of a continuous layer. 3. Электрод по п.1, отличающийся тем, что наружный слой покрытия выполнен в виде дискретного слоя.3. The electrode according to claim 1, characterized in that the outer coating layer is made in the form of a discrete layer. 4. Электрод по п.3, отличающийся тем, что наружный дискретный слой образован размещением его компонентов в продольно или спирально расположенных пазах, равномерно распределенных на поверхности внутреннего слоя покрытия на расстоянии от 0,5 до 3,0 мм друг от друга.4. The electrode according to claim 3, characterized in that the outer discrete layer is formed by placing its components in longitudinally or helically arranged grooves uniformly distributed on the surface of the inner coating layer at a distance of 0.5 to 3.0 mm from each other. 5. Электрод по п.4, отличающийся тем, что пазы на поверхности внутреннего слоя выполнены V, U и П-образной формы.5. The electrode according to claim 4, characterized in that the grooves on the surface of the inner layer are made of V, U and U-shaped. 6. Электрод по п.1, отличающийся тем, что в качестве тугоплавких компонентов он содержит элементы группы переходных металлов и их тугоплавких химических соединений с углеродом, или азотом, или бором, или фосфором, или серой. 6. The electrode according to claim 1, characterized in that, as refractory components, it contains elements of a group of transition metals and their refractory chemical compounds with carbon, or nitrogen, or boron, or phosphorus, or sulfur.
RU2009122805/02A 2009-06-15 2009-06-15 Electrode for arc welding and resurface welding RU2407617C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009122805/02A RU2407617C1 (en) 2009-06-15 2009-06-15 Electrode for arc welding and resurface welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009122805/02A RU2407617C1 (en) 2009-06-15 2009-06-15 Electrode for arc welding and resurface welding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2407617C1 true RU2407617C1 (en) 2010-12-27

Family

ID=44055739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009122805/02A RU2407617C1 (en) 2009-06-15 2009-06-15 Electrode for arc welding and resurface welding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2407617C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU186838U1 (en) * 2018-05-21 2019-02-05 Максим Александрович Шекшеев ELECTRODE FOR ARC WELDING AND SURFACES
RU2717429C2 (en) * 2017-10-25 2020-03-23 Елена Юрьевна Ван Electrode for arc welding
RU2787027C1 (en) * 2022-04-27 2022-12-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Composition of electrode coating

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717429C2 (en) * 2017-10-25 2020-03-23 Елена Юрьевна Ван Electrode for arc welding
RU186838U1 (en) * 2018-05-21 2019-02-05 Максим Александрович Шекшеев ELECTRODE FOR ARC WELDING AND SURFACES
RU2787027C1 (en) * 2022-04-27 2022-12-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Composition of electrode coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gatto et al. Plasma Transferred Arc deposition of powdered high performances alloys: process parameters optimisation as a function of alloy and geometrical configuration
CN102465294B (en) Method for carrying out laser-cladding on high-hardness nickel-based alloy material in large area
EP2493685B1 (en) Glass forming hardbanding material
TWI314591B (en) Refractory metal and alloy refining by laser forming and melting
TW201932216A (en) Additively manufactured component
Buytoz Microstructural properties of SiC based hardfacing on low alloy steel
ES2675907T3 (en) Friction and agitation welding tool made from tungsten carbide cemented with nickel and with a surface coating of Al2O3
Li et al. Surface aluminizing on Ti–6Al–4V alloy via a novel multi-pass friction-stir lap welding method: Preparation process, oxidation behavior and interlayer evolution
US20080011731A1 (en) Carbon to weld metal
Ullah et al. Influence of laser parameters and Ti content on the surface morphology of L-PBF fabricated Titania
Guo et al. Formation and elimination mechanism of lack of fusion and cracks in direct laser deposition 24CrNiMoY alloy steel
RU2407617C1 (en) Electrode for arc welding and resurface welding
CN113174525A (en) High-entropy alloy powder and preparation and application thereof
RU2350441C2 (en) Process of receiving of metal coating by overlaying welding method with ultra-fine grained structure and reinforced particles in nanoscale range
JP2014534072A (en) Electrodes for GMAW hybrid laser arc welding
Chen et al. Wire-based friction stir additive manufacturing
DE2149772B1 (en) WELD FILLER MATERIAL MADE FROM HARDENABLE HARD MATERIAL ALLOYS
Vimalraj et al. High-strength steel S960QC welded with rare earth nanoparticle coated filler wire
Kannan et al. Microstructural characterization and mechanical integrity of stainless steel 316L clad layers deposited via wire arc additive manufacturing for nuclear applications
RU2418074C1 (en) Procedure for strengthening items out of metal materials for production of nano structured surface layers
JP2018153848A (en) Weld part modification method
JP2014100730A (en) Method of repairing cermet-coated member
Aleksandrovna et al. Application features of laser coaxial melting of powder materials to produce objects from copper alloys
WO2013115131A1 (en) Molded article, material for molded article, and methods for producing same
Manjhi et al. Effect of CMT-WAAM Process Parameters on Bead Geometry, Microstructure and Mechanical Properties of AZ31 Mg Alloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110616