RU2492979C1 - Method of weld joint alloying at arc welding in atmosphere of carbon dioxide - Google Patents
Method of weld joint alloying at arc welding in atmosphere of carbon dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492979C1 RU2492979C1 RU2012113512/02A RU2012113512A RU2492979C1 RU 2492979 C1 RU2492979 C1 RU 2492979C1 RU 2012113512/02 A RU2012113512/02 A RU 2012113512/02A RU 2012113512 A RU2012113512 A RU 2012113512A RU 2492979 C1 RU2492979 C1 RU 2492979C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- carbon dioxide
- alloying elements
- alloying
- welding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при восстановлении деталей машин, изготовленных из высоколегированных сталей сваркой или наплавкой в среде углекислого газа.The invention relates to welding production and can be used in the restoration of machine parts made of high alloy steels by welding or surfacing in a carbon dioxide environment.
Известны способы легирования сварного шва при восстановлении деталей машин с применением различных сварочных технологий, таких как дуговая сварка плавлением, электрошлаковая сварка, газовая сварка, которые позволяют получить в зависимости от используемых материалов (электродов, флюсов, присадочных материалов) сварные швы с различными механическими свойствами. Выбор способа восстановления определяется технологическими (размерами детали, расположением сварного шва в пространстве, материалом детали) и экономическими параметрами. Наиболее технологически простым и экономически эффективным способом восстановления деталей машин является электродуговая сварка плавлением в среде углекислого газа.Known methods for alloying a weld when restoring machine parts using various welding technologies, such as fusion arc welding, electroslag welding, gas welding, which make it possible to obtain welds with various mechanical properties depending on the materials used (electrodes, fluxes, filler materials). The choice of recovery method is determined by the technological (dimensions of the part, the location of the weld in space, the material of the part) and economic parameters. The most technologically simple and cost-effective way to restore machine parts is electric arc fusion welding in a carbon dioxide atmosphere.
Известен способ легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа (Способ дуговой сварки в защитных газах), позволяющий восстанавливать низколегированные детали. [Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / A.M. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под ред. A.M. Дальского. - 5-е изд., исправленное. - М.: Машиностроение, 2004. 512 с, ил. с.234-237].A known method of alloying a weld during arc welding in a carbon dioxide medium (Method of arc welding in protective gases), which allows to restore low alloy parts. [Technology of construction materials: Textbook for students of engineering specialties of universities / A.M. Dalsky, T.M. Barsukova, L.N. Bukharkin et al .; Ed. A.M. Dalsky. - 5th ed., Revised. - M.: Mechanical Engineering, 2004.512 s, ill. p.234-237].
Способ легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа заключается в подаче в зону сварки электродной проволоки, в создании электрической дуги между проволокой и восстанавливаемой деталью с одновременной подачей углекислого газа в зону сварки. Для сварки используют низколегированную электродную проволоку с низким содержанием легирующих элементов, таких как марганец, кремний, титан и другие: Св-10ХГ2СМ, Св-08ГСМТ.The method of alloying a weld in arc welding in a carbon dioxide medium consists in supplying an electrode wire to the welding zone, in creating an electric arc between the wire and the reconditioned part while supplying carbon dioxide to the welding zone. For welding, a low-alloyed electrode wire with a low content of alloying elements such as manganese, silicon, titanium and others is used: Sv-10KhG2SM, Sv-08GSMT.
От действия высоких температур электрической дуги происходит расплавление электродной проволоки и основного металла восстанавливаемой детали. Углекислый газ защищает переплавляемый электродный и основной металл от окружающего воздуха. Расплавленный металл восстанавливаемой детали и проволоки с легирующими элементами образуют сварочную ванну, в которой они перемешиваются и после кристаллизации создают низколегированный сварной шов.From the action of high temperatures of the electric arc, the electrode wire and the base metal of the restored part melt. Carbon dioxide protects the remelted electrode and base metal from the surrounding air. The molten metal of the restored part and the wire with alloying elements form a weld pool in which they are mixed and after crystallization create a low-alloy weld.
При сварке в углекислом газе протекает реакция диссоциации углекислого газа на оксид углерода и кислород. Кислород способствует окислению легирующих элементов и выводу их в окружающую среду в процессе переноса расплавленного металла с проволоки в сварочную ванну, что снижает количественное содержание в ней легирующих элементов. В процессе кристаллизации образуется низколегированный сварной шов, что обеспечивает прочность восстановленной детали из низколегированной стали.When welding in carbon dioxide, the reaction of dissociation of carbon dioxide to carbon monoxide and oxygen proceeds. Oxygen contributes to the oxidation of alloying elements and their release into the environment during the transfer of molten metal from the wire to the weld pool, which reduces the quantitative content of alloying elements in it. During the crystallization process, a low alloy weld is formed, which ensures the strength of the restored part from low alloy steel.
Использование известного способа легирования сварного шва позволяет осуществлять восстановление деталей из низколегированных сталей с пределом прочности (временным сопротивлением) σв=0,35-0,45 ГПа.Using the known method of alloying a weld allows the restoration of parts from low alloy steels with a tensile strength (temporary resistance) σ in = 0.35-0.45 GPa.
Однако использование известного способа ограничено в условиях восстановления деталей из средне- и высоколегированных сталей.However, the use of the known method is limited in terms of the recovery of parts from medium and high alloy steels.
Наиболее близким к заявляемому способу легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа является способ легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа, позволяющий восстанавливать детали из среднелегированной стали [Пат. 2354515 РФ, МПК B23K 9/16, B23K 23/00. Способ легирования сварного шва при дуговой сварке плавлением в среде углекислого газа / Кривочуров Н.Т., Иванайский Е.А., Иванайский В.В., Вольферц Г.А.; патентообладатель. Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет» - №2007127238/02; заявл. 16.07.2007; опубл. 10.05.2009, Бюл. №14].Closest to the claimed method of alloying a weld in an arc welding in carbon dioxide is a method of alloying a weld in an arc welding in carbon dioxide, which allows you to restore parts from medium alloyed steel [Pat. 2354515 RF, IPC B23K 9/16, B23K 23/00. A method of alloying a weld in arc welding by fusion in a carbon dioxide medium / Krivochurov N.T., Ivanaysky E.A., Ivanaysky V.V., Volferts G.A .; patent holder. Federal State Educational Establishment of Higher Professional Education "Altai State Agrarian University" - No. 2007127238/02; declared 07/16/2007; publ. 05/10/2009, bull. No. 14].
Способ легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа заключается в нанесении на поверхность восстанавливаемой детали слоя легирующих элементов в виде порошка из легирующих элементов (компонентов), в подаче в зону сварки электродной низколегированной проволоки, в создании электрической дуги между проволокой и восстанавливаемой деталью с одновременной подачей углекислого газа в зону сварки.A method of alloying a weld in arc welding in carbon dioxide is to deposit a layer of alloying elements in the form of powder from alloying elements (components) on the surface of the restored part, to feed an electrode of low-alloy wire into the welding zone, to create an electric arc between the wire and the restored part with simultaneous supply of carbon dioxide to the welding zone.
Выбирают легирующий порошок, с содержанием основных легирующих элементов в мас.%: хрома 14; кремния 5,2; вольфрама 6,1; кобальта 4,8; остальное - никель.Choose an alloying powder with a content of the main alloying elements in wt.%: Chromium 14; silicon 5.2; tungsten 6.1; cobalt 4.8; the rest is nickel.
Легирующий порошок наносят на поверхность восстанавливаемой детали, например, методом напекания с образованием слоя спрессованных отдельных частиц легирующих элементов.Alloying powder is applied to the surface of the restored part, for example, by sintering with the formation of a layer of compressed individual particles of alloying elements.
Далее осуществляют дуговую сварку. Для этого в зону сварки подают электродную проволоку, создают электрическую дугу между проволокой и восстанавливаемой деталью с одновременной подачей углекислого газа в зону сварки. Для сварки используют низколегированную электродную проволоку марки Св08ГА с низким содержанием марганца в качестве легирующего элемента.Then carry out arc welding. To do this, the electrode wire is fed into the welding zone, an electric arc is created between the wire and the restored part with the simultaneous supply of carbon dioxide to the welding zone. For welding using low-alloy electrode wire brand Sv08GA with a low manganese content as an alloying element.
От действия высоких температур электрической дуги происходит расплавление электродной проволоки, легирующего порошка и основного металла восстанавливаемой детали с образованием на поверхности восстанавливаемой детали в зоне действия электрической дуги сварочной ванны, а также диссоциация углекислого газа на оксид углерода и кислород.From the action of high temperatures of the electric arc, the electrode wire, the alloying powder and the base metal of the restored part are melted to form a weld pool on the surface of the restored part in the area of the electric arc, as well as the dissociation of carbon dioxide into carbon monoxide and oxygen.
Действие электрической дуги и тепловой конвекции вызывает активное перемешивание металла в сварочной ванне.The action of the electric arc and thermal convection causes active mixing of the metal in the weld pool.
Расплавленный металл сварочной ванны нагревает находящиеся рядом с ней частицы порошка слоя легирующих элементов и металл восстанавливаемой детали, находящийся рядом с зоной действия электрической дуги, расплавляет их, расширяя тем самым сварочную ванну. При этом каждая частица порошка слоя легирующих элементов окружена газовой средой, и вся поверхность частицы контактирует с ней. При плавлении частиц порошка в каждой из них происходит разрушение кристаллической решетки. Свободные атомы легирующих элементов, находящиеся на поверхности каждой расплавляемой частицы порошка, вступают во взаимодействие с газовой средой, остальные атомы, расположенные в глубине частицы порошка перемешиваются с расплавленным металлом электродной проволоки и основным металлом восстанавливаемой детали.The molten metal of the weld pool heats the particles of powder of the layer of alloying elements located next to it and the metal of the restored part, located next to the zone of action of the electric arc, melts them, thereby expanding the weld pool. Moreover, each particle of the powder layer of alloying elements is surrounded by a gaseous medium, and the entire surface of the particle is in contact with it. When melting the powder particles in each of them, the crystal lattice is destroyed. The free atoms of the alloying elements located on the surface of each molten powder particle interact with the gaseous medium, the remaining atoms located in the depth of the powder particle are mixed with the molten metal of the electrode wire and the base metal of the restored part.
В процессе взаимодействия свободных атомов легирующих элементов с газовой средой происходит их окисление кислородом углекислого газа со всей поверхности частицы с образованием оксидов, которые испаряются в окружающую среду. Это приводит к тому, что не все атомы легирующих элементов поступают в металл сварочной ванны. В процессе перемешивания с металлом сварочной ванны оставшиеся атомы легирующих элементов равномерно распределяются в сварочной ванне, доводя низколегированный металл сварочной ванны до средне-легированного металла, который при кристаллизации образует среднелегированный сварной шов.In the process of interaction of free atoms of alloying elements with a gaseous medium, they are oxidized by oxygen of carbon dioxide from the entire surface of the particle with the formation of oxides that evaporate into the environment. This leads to the fact that not all atoms of alloying elements enter the metal of the weld pool. During mixing with the metal of the weld pool, the remaining atoms of the alloying elements are evenly distributed in the weld pool, bringing the low alloy metal of the weld pool to a medium alloy metal, which upon crystallization forms a medium alloy weld.
Для формирования сварного шва по всей поверхности восстанавливаемой детали осуществляют перемещение электрической дуги относительно детали, после чего процесс образования среднелегированного сварного шва повторяется.To form a weld along the entire surface of the restored part, the electric arc is moved relative to the part, after which the process of forming a medium-alloyed weld is repeated.
После кристаллизации образуется среднелегированный сварной шов с содержанием основных легирующих элементов в мас.%: хром - 2,3; вольфрам - 1,2; кобальт - 0,7. Количественное содержание основных легирующих элементов в сварном шве меньше, чем их количественное содержание в слое порошка из легирующих элементов приваренного к восстанавливаемой детали. Переход легирующих элементов из слоя легирующего порошка в сварной шов составляет 25-35%.After crystallization, a middle alloyed weld is formed with the content of the main alloying elements in wt.%: Chromium - 2.3; tungsten - 1.2; cobalt - 0.7. The quantitative content of the main alloying elements in the weld is less than their quantitative content in the powder layer of alloying elements welded to the restored part. The transition of alloying elements from the layer of alloying powder to the weld is 25-35%.
Такое содержание легирующих элементов в сварном шве позволяет получить среднелегированный металл, достаточный по прочности для восстановления деталей из среднелегированной стали. Прочность такого шва с временным сопротивлением σв=0,5-0,8 ГПа и твердостью 400 НВ.Such a content of alloying elements in the weld allows to obtain a medium alloyed metal, sufficient in strength to restore parts from medium alloyed steel. The strength of such a seam with a temporary resistance of σ in = 0.5-0.8 GPa and a hardness of 400 HB.
Однако прочность металла шва, образованного вышеописанным способом, является недостаточной для восстановления деталей из высоколегированных сталей. Это обусловлено неполным переходом легирующих элементов из порошка в металл сварного шва вследствие окисления части легирующих элементов и их испарения в виде оксидов в окружающую среду в процессе плавления легирующего порошка.However, the strength of the weld metal formed by the above method is insufficient to restore parts from high alloy steels. This is due to the incomplete transition of the alloying elements from the powder to the weld metal due to the oxidation of part of the alloying elements and their evaporation in the form of oxides into the environment during the melting of the alloying powder.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа, повышающего прочность металла высоколегированного сварного шва до значений, необходимых для восстановления деталей из высоколегированных сталей за счет максимально возможного перехода в сварной шов легирующих элементов в процессе плавления благодаря снижению поверхности контакта легирующих элементов с кислородом углекислого газа в сварочной ванне.The problem solved by the invention is to develop a method of alloying a weld during arc welding in carbon dioxide, increasing the strength of the metal of a high alloy weld to the values necessary to restore parts from high alloy steels due to the maximum possible transition to the weld of alloying elements during the melting process due to reducing the contact surface of the alloying elements with carbon dioxide oxygen in the weld pool.
Для решения поставленной задачи в способе легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа, заключающемся в нанесении на поверхность восстанавливаемой детали на месте будущего сварного шва слоя легирующих элементов, с последующей подачей в зону сварки электродной низколегированной проволоки, созданием электрической дуги между проволокой и восстанавливаемой деталью при одновременной подаче углекислого газа в зону сварки и образованием сварочной ванны, слой легирующих элементов наносят на поверхность восстанавливаемой детали в виде пленки путем электроискровой обработки поверхности восстанавливаемой детали электродной высоколегированной проволокой.To solve the problem in a method of alloying a weld during arc welding in carbon dioxide, which consists in applying a layer of alloying elements to the surface of the reconditioned part in place of the future weld, followed by feeding an electrode of low-alloy wire into the welding zone, creating an electric arc between the wire and the restored with a simultaneous supply of carbon dioxide into the welding zone and the formation of a weld pool, a layer of alloying elements is applied to the surface of the restored part in the form of a film by electrospark treatment of the surface of the restored part with a high-alloy electrode wire.
Заявляемый способ легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа отличается от известного способа-прототипа новым выполнением операции нанесения слоя легирующих элементов на поверхность восстанавливаемой детали, а именно слой легирующих элементов наносят на поверхность восстанавливаемой детали в виде пленки путем электроискровой обработки поверхности электродной высоколегированной проволокой. Наличие существенного отличительного признака свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».The inventive method of alloying a weld during arc welding in carbon dioxide differs from the known prototype method by the new operation of applying a layer of alloying elements to the surface of the restored part, namely, a layer of alloying elements is applied to the surface of the restored part in the form of a film by electrospark surface treatment with high-alloy electrode wire . The presence of a significant distinguishing feature indicates the conformity of the proposed solution to the patentability criterion of the invention of "novelty."
Нанесение слоя легирующих элементов на поверхность восстанавливаемой детали в виде пленки путем электроискровой обработки поверхности электродной высоколегированной проволокой в совокупности с известными операциями способа приводит к повышению прочности металла сварного шва до значений, необходимых для восстановления деталей из высоколегированных сталей за счет максимально возможного перехода легирующих элементов в процессе плавления в сварной шов путем снижения поверхности контакта легирующих элементов с кислородом углекислого газа в процессе образования сварочной ванны.The application of a layer of alloying elements to the surface of the restored part in the form of a film by electrospark surface treatment with high-alloy electrode wire in combination with the known method steps leads to an increase in the strength of the weld metal to the values necessary for the restoration of parts from high alloy steels due to the maximum possible transition of alloying elements in the process melting in the weld by reducing the contact surface of the alloying elements with carbon dioxide gas during the formation of the weld pool.
Причинно-следственная связь «Нанесение слоя легирующих элементов на поверхность восстанавливаемой детали в виде пленки путем электроискровой обработки поверхности электродной высоколегированной проволокой приводит к максимально возможному переходу в процессе плавления легирующих элементов в сварной шов» в результате поиска в уровне техники не обнаружена, что свидетельствует о новизне данной причинно-следственной связи, и, следовательно, о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».Causal relationship “Application of a layer of alloying elements on the surface of a restored part in the form of a film by electrospark surface treatment with an electrode with high alloy wire leads to the maximum possible transition in the process of melting alloying elements into a weld” as a result of a search in the prior art was not found, which indicates novelty this causal connection, and, therefore, on the compliance of the proposed solutions to the patentability criterion of the invention "inventive Level. "
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Способ легирования сварного шва при дуговой сварке в среде углекислого газа заключается в предварительном нанесении на поверхность восстанавливаемой детали на месте будущего сварного шва слоя легирующих элементов и в формировании высоколегированного сварного шва.A method of alloying a weld in arc welding in a carbon dioxide medium consists in preliminary applying a layer of alloying elements to the surface of the restored part in place of the future weld and in the formation of a high alloy weld.
Предварительное нанесение на поверхность восстанавливаемой детали слоя легирующих элементов на месте будущего сварного шва осуществляют путем электроискровой обработки поверхности электродной высоколегированной проволокой в газовой среде. Для образования на поверхности восстанавливаемой детали слоя легирующих элементов используют электродную высоколегированную проволоку, содержащую, например, хром, вольфрам и их карбиды, которую располагают над местом будущего сварного шва. Восстанавливаемую деталь и электродную высоколегированную проволоку подключают к установке электроискровой обработки, в которой восстанавливаемая деталь является катодом, а электродная проволока - анодом. Искровые разряды, создаваемые установкой между катодом и анодом, расплавляют электродную высоколегированную проволоку и переносят расплавленный металл из легирующих элементов на поверхность восстанавливаемой детали.Preliminary deposition of a layer of alloying elements on the surface of the restored part at the site of the future weld is carried out by electrospark surface treatment with high-alloy electrode wire in a gaseous medium. To form a layer of alloying elements on the surface of the reconditioned part, a highly alloyed electrode wire is used, containing, for example, chromium, tungsten and their carbides, which are placed above the site of the future weld. The reconstructed part and the high-alloyed electrode wire are connected to an electric spark treatment unit in which the reconstructed part is a cathode and the electrode wire is an anode. Spark discharges created by the installation between the cathode and the anode melt the electrode high-alloy wire and transfer the molten metal from the alloying elements to the surface of the restored part.
При кристаллизации расплавленного металла на поверхности восстанавливаемой детали образуется металлическая пленка из легирующих элементов.During crystallization of molten metal, a metal film of alloying elements forms on the surface of the restored part.
Формирование высоколегированного сварного шва производят дуговой сваркой плавящейся электродной низколегированной проволокой, которую подают в зону сварки над металлической пленкой. Между электродной низколегированной проволокой и восстанавливаемой деталью с пленкой создают электрическую дугу. Одновременно в зону сварки подают углекислый газ. Для сварки используют электродную низколегированную проволоку с низким содержанием марганца в качестве легирующего элемента.The formation of a high-alloy weld is performed by arc welding with a consumable electrode low-alloy wire, which is fed into the welding zone over a metal film. Between the electrode low-alloy wire and the restored part with a film create an electric arc. At the same time, carbon dioxide is supplied to the welding zone. For welding using electrode low-alloy wire with a low content of manganese as an alloying element.
От действия высоких температур электрической дуги в зоне действия электрической дуги, происходит одновременное расплавление электродной проволоки, металлической пленки легирующих элементов и основного металла восстанавливаемой детали с образованием на поверхности восстанавливаемой детали сварочной ванны. Кроме того, углекислый газ диссоциируется на оксид углерода и кислород.From the action of high temperatures of the electric arc in the zone of operation of the electric arc, the electrode wire, the metal film of the alloying elements and the base metal of the restored part are simultaneously melted with the formation of a weld pool on the surface of the restored part. In addition, carbon dioxide dissociates into carbon monoxide and oxygen.
Действие электрической дуги и тепловой конвекции вызывает активное перемешивание металла в сварочной ванне.The action of the electric arc and thermal convection causes active mixing of the metal in the weld pool.
Расплавленный металл сварочной ванны нагревает соседний участок пленки и металл восстанавливаемой детали, находящийся вне зоны действия электрической дуги, расплавляет их, расширяя тем самым размер сварочной ванны. Газовая среда контактирует с поверхностью металлической пленки из легирующих элементов.The molten metal of the weld pool heats the adjacent portion of the film and the metal of the restored part, which is outside the range of the electric arc, melts them, thereby expanding the size of the weld pool. The gaseous medium contacts the surface of the metal film of alloying elements.
При плавлении металлической пленки происходит разрушение ее кристаллической решетки. Часть свободных атомов легирующих элементов, находящихся на поверхности пленки, вступает во взаимодействие с газовой средой, другая часть свободных атомов легирующих элементов, находящихся в глубине пленки, перемешивается с расплавленным металлом электродной проволоки и основным металлом восстанавливаемой детали.During melting of a metal film, its crystal lattice is destroyed. A part of the free atoms of the alloying elements located on the film surface interacts with the gas medium, another part of the free atoms of the alloying elements located deep in the film is mixed with the molten metal of the electrode wire and the base metal of the restored part.
В процессе взаимодействия свободных атомов легирующих элементов с газовой средой происходит их окисление кислородом углекислого газа с образованием оксидов, которые испаряются в окружающую среду. При этом в процессе окисления участвуют только атомы легирующих элементов, расположенные на поверхности пленки.In the process of interaction of free atoms of alloying elements with a gaseous medium, they are oxidized by carbon dioxide oxygen with the formation of oxides that evaporate into the environment. Moreover, only atoms of alloying elements located on the surface of the film are involved in the oxidation process.
В процессе перемешивания с металлом сварочной ванны участвуют атомы легирующих элементов, расположенные в глубине пленки, которые равномерно распределяются в сварочной ванне, доводя низколегированный металл сварочной ванны до высоколегированного металла, который при кристаллизации образует высоколегированный сварной шов.In the process of mixing with the metal of the weld pool, atoms of alloying elements located in the depth of the film are involved, which are evenly distributed in the weld pool, bringing the low alloy metal of the weld pool to a high alloy metal, which upon crystallization forms a high alloy weld.
Для формирования сварного шва по всей оверхности восстанавливаемой детали осуществляют перемещение электрической дуги относительно детали, после чего процесс образования высоколегированного сварного шва повторяется.To form a weld along the entire surface of the restored part, the electric arc is moved relative to the part, after which the process of forming a highly alloyed weld is repeated.
Прочность такого шва с временным сопротивлением σв=0,9-1,3 ГПа.The strength of such a seam with a temporary resistance σ in = 0.9-1.3 GPa.
В лабораториях ДВГУПС проведены физико-механические испытания образцов сварных швов, полученных заявляемым способом.In the laboratories of DVGUPS physical and mechanical tests of samples of welds obtained by the claimed method were carried out.
Образцы сварных швов для испытаний изготавливают следующим образом.Samples of welds for testing are made as follows.
Берут стальную пластину размерами 100×250 мм и толщиной 10 мм из низкоуглеродистой стали (марки Ст-3). На ее поверхность наносят слой легирующих элементов в виде пленки с помощью электроискровой обработки поверхности в газовой среде электродной высоколегированной проволокой. Для нанесения пленки используют установку «Элитрон-101» и генератор импульсов «Элитрон-350». Обработку проводят вращающимся торцевым электродом при следующих параметрах: сила тока 24 А, частота 100 Гц, время обработки 2 мин на см2 поверхности. В качестве высоколегированного электрода используют электроды, выполненные из различных легирующих элементов: хрома, вольфрама и стандартных твердых сплавов на основе карбидов вольфрама, хрома и никеляTake a steel plate with dimensions 100 × 250 mm and a thickness of 10 mm from low-carbon steel (grade St-3). A layer of alloying elements in the form of a film is applied to its surface with the help of an electric spark surface treatment in a gaseous medium with a high-alloy electrode wire. For film deposition, the Elitron-101 installation and the Elitron-350 pulse generator are used. The processing is carried out by a rotating end electrode with the following parameters: current strength 24 A, frequency 100 Hz, processing time 2 min per cm 2 surface. As a highly alloyed electrode, electrodes are used made of various alloying elements: chromium, tungsten and standard hard alloys based on tungsten, chromium and nickel carbides
Наплавку сварного шва производят электродуговой сваркой в среде углекислого газа сварочным полуавтоматом ESABMig505/505w, током 180 А при напряжении на дуге 22 В. Расход углекислого газа составляет 1,6×10-4 м3/с, скорость сварки - 9×10-3 м/с. Для сварки используют низкоуглеродистую и низколегированную сварочную проволоку Св-08ГА диаметром 1,4 мм.Welding is carried out by electric arc welding in a carbon dioxide medium by an ESABMig505 / 505w semi-automatic welding machine, with a current of 180 A and a voltage of 22 V arc. Carbon dioxide consumption is 1.6 × 10 -4 m 3 / s, welding speed is 9 × 10 -3 m / s For welding, low-carbon and low-alloy welding wire Sv-08GA with a diameter of 1.4 mm is used.
Поперечные срезы полученных образцов сварных швов подвергались металлографическим исследованиям с использованием микроскопа ЕС МЕТАМ РВ-21 при увеличении до ×1000 и программно-аппаратного комплекса металлографического анализа «СпектрМет-5.6». Микротвердость определялась на приборе ПМТ-3.Cross sections of the obtained weld samples were subjected to metallographic studies using an EC METAM RV-21 microscope with a magnification of up to × 1000 and the SpectrMet-5.6 software and hardware complex for metallographic analysis. Microhardness was determined on a PMT-3 device.
Особенности строения полученных образцов изучались на растровом электронно-зондовом микроскопе JXA-8100(IEOL, Япония) с приставкой электронно-зондового микроанализатора - рентгеновского спектрометра EDS (Великобритания) с волновой дисперсией. Элементный состав изучался с помощью рентгеновского спектрометра «Спектроскан МАКС-GV». Фазовый состав исследовали на рентгеновском дифрактометре «ДРОН-7». Исследование образцов на износостойкость проводилось по схеме «диск-колодка» на машине для испытания материалов на трение и износ ИИ 5018. Исследование твердости образцов проводилось в соответствии с ГОСТ 9012-59 «Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю». Испытания на ударную вязкость проводились в соответствии с ГОСТ 9454-78 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенной температурах». Испытания на прочность при разрыве проводились в соответствии с ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».The structural features of the obtained samples were studied using a JXA-8100 scanning electron probe microscope (IEOL, Japan) with an attachment of an electron probe microanalyzer - an EDS X-ray spectrometer (Great Britain) with wave dispersion. The elemental composition was studied using a Spectroscan MAKS-GV X-ray spectrometer. The phase composition was studied on a DRON-7 X-ray diffractometer. The samples were tested for wear resistance according to the “disk-block” scheme on a machine for testing materials for friction and wear of AI 5018. The samples were tested for hardness in accordance with GOST 9012-59 “Metals. Brinell Hardness Test Method. " Impact tests were carried out in accordance with GOST 9454-78 “Metals. Test method for impact bending at low, room and high temperatures. " Tensile strength tests were carried out in accordance with GOST 1497-84 “Metals. Tensile test methods. "
Для установления перехода легирующих элементов из легирующего слоя в металл сварного шва проводилось взвешивание образцов до нанесения пленки легирующих элементов, после ее нанесения и после образования сварного шва. Кроме того, определялся вес израсходованной электродной низколегированной проволоки. Для измерения массы использовались электронные весы с погрешностью измерения 0,1 грамма. Переход легирующих элементов из слоя легирующих элементов в сварной шов (в %) определялся по формуле Δ=М4×100/(М1+М2+М3), где М1 - масса пластины, М2 - масса пленки, М3 - масса сварочной проволоки, израсходованной на создание сварного шва, М4 - масса пластины со сварным швом.To establish the transition of alloying elements from the alloying layer to the weld metal, the samples were weighed before applying a film of alloying elements, after its application and after the formation of the weld. In addition, the weight of the consumed electrode low-alloy wire was determined. To measure the mass, electronic scales were used with a measurement error of 0.1 grams. The transition of alloying elements from the layer of alloying elements to the weld (in%) was determined by the formula Δ = M 4 × 100 / (M 1 + M 2 + M 3 ), where M 1 is the mass of the plate, M 2 is the mass of the film, M 3 - the mass of the welding wire used to create a weld, M 4 - the mass of the plate with a weld.
Пример 1. Сварной шов получают вышеописанным способом. В качестве высоколегированного электрода используют электрод с содержанием хрома 100%. Толщина пленки - 0,8 мм.Example 1. A weld is obtained as described above. As a highly alloyed electrode, an electrode with a chromium content of 100% is used. Film thickness - 0.8 mm.
Пример 2. Сварной шов получают вышеописанным способом. В качестве высоколегированного электрода используют электрод с содержанием вольфрама 100%. Толщина пленки - 0,8 мм.Example 2. A weld is obtained as described above. As a highly alloyed electrode, an electrode with a tungsten content of 100% is used. Film thickness - 0.8 mm.
Пример 3. Сварной шов получают вышеописанным способом. В качестве высоколегированного электрода используют электрод из твердого сплава Т15К6 с содержанием карбидов титана 15% и карбидов вольфрама 79%. Толщина пленки - 0,9 мм.Example 3. A weld is obtained as described above. As a highly alloyed electrode, a T15K6 hard alloy electrode with a titanium carbide content of 15% and tungsten carbide content of 79% is used. Film thickness - 0.9 mm.
Пример 4. Сварной шов получают вышеописанным способом. В качестве высоколегированного электрода используют электрод из твердого сплава ВК-8, с содержанием карбидов вольфрама 92%. Толщина пленки - 1,1 мм.Example 4. A weld is obtained as described above. As a highly alloyed electrode, an VK-8 carbide electrode with a tungsten carbide content of 92% is used. The film thickness is 1.1 mm.
Пример 5. Сварной шов получают вышеописанным способом. В качестве высоколегированного электрода используют электрод из твердого сплава с содержанием карбидов вольфрама 24%, карбидов хрома 24%, карбидов бора 24%, и карбидов никеля 24%. Толщина пленки - 0,9 мм.Example 5. A weld is obtained as described above. As a highly alloyed electrode, a hard alloy electrode is used with the content of tungsten carbides 24%, chromium carbides 24%, boron carbides 24%, and nickel carbides 24%. Film thickness - 0.9 mm.
Пример 6. Сварной шов получают вышеописанным способом. В качестве высоколегированного электрода используют электрод из быстрорежущей стали Р18 с содержанием вольфрама 18%. Толщина пленки - 1,0 мм.Example 6. A weld is obtained as described above. As a highly alloyed electrode, an electrode made of P18 high-speed steel with a tungsten content of 18% is used. Film thickness - 1.0 mm.
Пример 7. Показатели сварного шва, полученного по способу-прототипу, указанные в описании прототипа.Example 7. The performance of the weld obtained by the prototype method specified in the description of the prototype.
Результаты физико-механических испытаний образцов сварных швов приведены в таблице.The results of physical and mechanical tests of samples of welds are given in the table.
Результаты физико-механических испытаний показывают, что использование заявляемого способа позволяет получить высоколегированный шов, прочностные показатели которого превышают показатели сварного шва по способу-прототипу в 1,2-1,6 раз, что обеспечивает возможность применения заявляемого способа для восстановления высоколегированных деталей.The results of physical and mechanical tests show that the use of the proposed method allows to obtain a highly alloyed seam, the strength characteristics of which exceed that of the weld according to the prototype method by 1.2-1.6 times, which makes it possible to use the inventive method to restore highly alloyed parts.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012113512/02A RU2492979C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Method of weld joint alloying at arc welding in atmosphere of carbon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012113512/02A RU2492979C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Method of weld joint alloying at arc welding in atmosphere of carbon dioxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2492979C1 true RU2492979C1 (en) | 2013-09-20 |
Family
ID=49183307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012113512/02A RU2492979C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Method of weld joint alloying at arc welding in atmosphere of carbon dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2492979C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5452638A (en) * | 1977-10-05 | 1979-04-25 | Toshiba Corp | Welding method for weld joint for cold district |
| SU1199523A1 (en) * | 1983-07-29 | 1985-12-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Электросварочного Оборудования | Method of nitrogen-shielded arc-welding with non=consumable electrode |
| RU2110378C1 (en) * | 1997-02-26 | 1998-05-10 | Даниил Иванович Беляев | Method of electric-arc welding |
| RU2338625C1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" | Method for induction deposition on steel part |
| RU2354515C1 (en) * | 2007-07-16 | 2009-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" | Method of doping welded seam in fusion arc welding in atmosphere of carbonic gas |
-
2012
- 2012-04-06 RU RU2012113512/02A patent/RU2492979C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5452638A (en) * | 1977-10-05 | 1979-04-25 | Toshiba Corp | Welding method for weld joint for cold district |
| SU1199523A1 (en) * | 1983-07-29 | 1985-12-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Электросварочного Оборудования | Method of nitrogen-shielded arc-welding with non=consumable electrode |
| RU2110378C1 (en) * | 1997-02-26 | 1998-05-10 | Даниил Иванович Беляев | Method of electric-arc welding |
| RU2338625C1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" | Method for induction deposition on steel part |
| RU2354515C1 (en) * | 2007-07-16 | 2009-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" | Method of doping welded seam in fusion arc welding in atmosphere of carbonic gas |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Svensson | Control of microstructures and properties in steel arc welds | |
| Kulkarni et al. | Study of mechanism, microstructure and mechanical properties of activated flux TIG welded P91 Steel-P22 steel dissimilar metal joint | |
| Bang et al. | Gas tungsten arc welding assisted hybrid friction stir welding of dissimilar materials Al6061-T6 aluminum alloy and STS304 stainless steel | |
| Ebrahimnia et al. | Study of the effect of shielding gas composition on the mechanical weld properties of steel ST 37-2 in gas metal arc welding | |
| Costanza et al. | Weldability of austenitic stainless steel by metal arc welding with different shielding gas | |
| Katherasan et al. | Shielding gas effects on flux cored arc welding of AISI 316L (N) austenitic stainless steel joints | |
| Yılmaz et al. | Microstructural studies and impact toughness of dissimilar weldments between AISI 316 L and AH36 steels by FCAW | |
| Ramkumar et al. | Effect of post weld heat treatment on the microstructure and tensile properties of activated flux TIG welds of Inconel X750 | |
| EP1737609A4 (en) | High carbon welding electrode and method of welding with high carbon welding electrode | |
| Osorio et al. | Effect of niobium addition on the flux of submerged arc welding of low carbon steels | |
| Chuaiphan et al. | Dissimilar welding between AISI 304 stainless steel and AISI 1020 carbon steel plates | |
| Ramkumar et al. | Experimental investigations on the SiO 2 flux-assisted GTA welding of super-austenitic stainless steels | |
| Ma et al. | Comparative evaluation of self-shielded flux-cored wires designed for high strength low alloy steel in underwater wet welding: arc stability, slag characteristics, and joints’ quality | |
| De Rissone et al. | ANSI/AWS A5. 1-91 E6013 rutile electrodes: The effect of calcite | |
| Khajuria et al. | The influence of CMT-MAG and MAG welding-processes on microstructure and mechanical behaviour of C-Mn E410 structural-steels | |
| Kozyrev et al. | New materials for welding and surfacing | |
| RU2492979C1 (en) | Method of weld joint alloying at arc welding in atmosphere of carbon dioxide | |
| Ramirez et al. | Effect of welding parameters and electrode condition on alloying enrichment of weld metal deposited with coated cellulosic electrodes | |
| Sade | Effect of Using Ceramic Backing Media on SMAW Welding on Value Reduction of Area on ASTM A36 Steel | |
| Bajić et al. | The advantages of using activated flux-cored wire compared to solid wire in the MAG welding process from the aspect of metallurgical characteristics | |
| Lobanov et al. | Efficiency of electrodynamic treatment of aluminium alloy AMg6 and its welded joints | |
| Tadamalle et al. | Characterization of fully and partially penetrated Nd: YAG laser-weld dissimilar metal joints | |
| Niagaj | The use of activating fluxes for the welding of high-alloy steels by A-TIG method | |
| Das et al. | Experience with advanced welding techniques (RMD & P-GMAW) with seamless metal cored wire for Oil & Gas pipeline industries | |
| Michalec et al. | Metallurgical joining of steel sheets treated by nitrooxidation by a hybrid CMT-laser process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170407 |