RU2697132C1 - Method of alloying of weld metal at arc welding and surfacing - Google Patents
Method of alloying of weld metal at arc welding and surfacing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697132C1 RU2697132C1 RU2018135808A RU2018135808A RU2697132C1 RU 2697132 C1 RU2697132 C1 RU 2697132C1 RU 2018135808 A RU2018135808 A RU 2018135808A RU 2018135808 A RU2018135808 A RU 2018135808A RU 2697132 C1 RU2697132 C1 RU 2697132C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloying
- carbonyl
- welding
- metal
- carbon monoxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочному производству, а именно к способам электродуговой наплавки для нанесения на поверхности деталей слоев металла со специальными свойствами.The invention relates to welding production, and in particular to methods of electric arc surfacing for applying metal layers with special properties to the surface of parts.
Карбонильные соединения металлов используются для создания покрытий металлами методом осаждения пара. Например, известен способ нанесения износостойкого покрытия путем термического разложения паров карбонила металла на нагретой подложке при пониженном давлении при котором слои различной толщины формировались на нагретой подложке, причем температура подложки выбиралась в зависимости от осаждаемого металла (см. патент РФ №2075540, МПК C23C 16/16, 23.03.1994).Carbonyl metal compounds are used to create metal coatings by vapor deposition. For example, there is a known method of applying a wear-resistant coating by thermal decomposition of metal carbonyl vapor on a heated substrate under reduced pressure at which layers of different thicknesses were formed on the heated substrate, and the temperature of the substrate was selected depending on the deposited metal (see RF patent No. 2075540, IPC C23C 16 / March 16, March 23, 1994).
Однако данный способ требует значительного времени для формирования покрытия, а так же пониженного давления для стабильного протекания процесса и не может быть применен при наплавке.However, this method requires considerable time for the formation of the coating, as well as reduced pressure for a stable process and cannot be applied when surfacing.
Наиболее близким по технической сущности является способ дуговой сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов при котором для легирования сварного соединения тугоплавких металлов в процессе дуговой сварки в защитной атмосфере предусматривают подачу защитной атмосферы, состоящей из бинарной смеси углеродсодержащего газа и инертного газа, в корень шва, а на поверхность сварного шва и вольфрамовый электрод подают чистый газ (см. патент РФ №2027564, МПК B23K 9/16, опубл. 27.01.1995).The closest in technical essence is the method of arc welding with a non-consumable electrode in an inert gas medium in which for alloying the welded joint of refractory metals during arc welding in a protective atmosphere, a protective atmosphere, consisting of a binary mixture of carbon-containing gas and inert gas, is supplied to the root of the seam, and pure gas is supplied to the surface of the weld and tungsten electrode (see RF patent No. 2027564, IPC B23K 9/16, publ. 01/27/1995).
Предлагаемый способ дуговой сварки обеспечивает легирование сварного шва только углеродом, и не позволяет вводить другие легирующие элементы. При данном способе сварки используются дорогостоящий инертный газ. Указанные в патенте бинарные смеси нельзя подавать в дуговую зону, т.к. они значительно снижают стойкость вольфрамового электрода.The proposed method of arc welding provides alloying of the weld only with carbon, and does not allow you to enter other alloying elements. This welding method uses expensive inert gas. The binary mixtures indicated in the patent cannot be fed into the arc zone, because they significantly reduce the resistance of the tungsten electrode.
Техническим результатом является расширение технологических возможностей, повышение твердости и прочности сварного шва или наплавленного металла за счет введения легирующих элементов из газовой среды с возможностью быстрого изменения химического состава наплавленного металла и исключения выгорания легирующих элементов из свариваемого металла.The technical result is the expansion of technological capabilities, increasing the hardness and strength of the weld or deposited metal due to the introduction of alloying elements from the gas medium with the ability to quickly change the chemical composition of the deposited metal and prevent burnout of alloying elements from the welded metal.
Технический результат достигается тем, что в способе легирования наплавленного металла при дуговой сварке и наплавке, включающим подачу в зону сварки и наплавки защитной газовой среды, и возбуждение дуги, согласно изобретению в качестве защитной газовой среды используют восстановительные газовые смеси на основе монооксида углерода, содержащие пары металлоорганических соединений, имеющих в своем составе легирующие элементы, при этом легирование металла шва осуществляется из защитной газовой среды за счет диссоциации входящих в нее металлоорганических соединений. Для легирования металла шва хромом в качестве защитной газовой среды используют смесь газов, состоящая из монооксида углерода СО и карбонила хрома Cr(СО)6. Для легирования металла шва молибденом в качестве защитной газовой среды используют смесь газов, состоящая из монооксида углерода СО и карбонила молибдена Мо(СО)6. Для легирования металла шва вольфрамом в качестве защитной газовой среды используют смесь газов, состоящая из монооксида углерода СО и карбонила вольфрама W(CO)6. Для легирования металла шва кобальтом в качестве защитной газовой среды используют смесь газов, состоящая из монооксида углерода СО и карбонила молибдена Co4(CO)12. Для легирования металла шва марганцем в качестве защитной газовой среды используют смесь газов, состоящая из монооксида углерода СО и карбонила марганца Mn2(СО)10.The technical result is achieved by the fact that in the method of alloying deposited metal during arc welding and surfacing, including the supply of a protective gas medium to the welding zone and the arc, according to the invention, carbon monoxide-based reducing gases containing vapor are used as a protective gas medium organometallic compounds containing alloying elements, while the alloying of the weld metal is carried out from a protective gas environment due to the dissociation of its constituents organofall compounds. For alloying the weld metal with chromium as a protective gas medium, a mixture of gases consisting of carbon monoxide CO and chromium carbonyl Cr (CO) 6 is used . To alloy the weld metal with molybdenum, a gas mixture consisting of carbon monoxide CO and molybdenum carbonyl Mo (CO) 6 is used as a protective gas medium. To alloy the weld metal with tungsten, a gas mixture consisting of carbon monoxide CO and tungsten carbonyl W (CO) 6 is used as a protective gas medium. For alloying the weld metal with cobalt, a gas mixture is used as a protective gas medium, consisting of carbon monoxide CO and molybdenum carbonyl Co 4 (CO) 12 . For alloying the weld metal with manganese, a gas mixture consisting of carbon monoxide CO and manganese carbonyl Mn 2 (CO) 10 is used as a protective gas medium.
При введении в зону дуги металлоорганических соединений происходит их диссоциация под воздействием тепла дуги с последующим растворении части элементов в жидком металле, за счет чего производится его легирование.When organometallic compounds are introduced into the arc zone, they dissociate under the influence of arc heat with the subsequent dissolution of some of the elements in the liquid metal, due to which it is alloyed.
Например, для легирования металла шва хромом в защитную среду вводятся пары карбонила хрома, который диссоциирует на монооксид углерода и хром.For example, to alloy a weld metal with chromium, pairs of chromium carbonyl are introduced into the protective medium, which dissociates into carbon monoxide and chromium.
Cr(СО)6.→Cr + 6СО с последующим растворением хрома в жидком металле.Cr (СО) 6. → Cr + 6CO followed by the dissolution of chromium in a liquid metal.
Для легирования наплавленного металла молибденом в защитную среду вводится пары карбонила молибдена Мо(СО)6, который диссоциирует на монооксид углерода и молибден.To alloy the deposited metal with molybdenum, vapors of molybdenum carbonyl Mo (CO) 6 , which dissociates into carbon monoxide and molybdenum, are introduced into the protective medium.
Мо(СО)6→Mo + 6СО с последующим растворением молибдена в жидком металле.Mo (CO) 6 → Mo + 6CO followed by dissolution of molybdenum in a liquid metal.
Для легирования наплавленного металла вольфрамом в защитную среду вводится пары карбонила вольфрама W(CO)6, который диссоциирует на на монооксид углерода и вольфрам.To alloy the deposited metal with tungsten, tungsten carbonyl vapors W (CO) 6 are introduced into the protective medium, which dissociates into carbon monoxide and tungsten.
W(CO)6→W + 6СО с последующим растворением вольфрама в жидком металле.W (CO) 6 → W + 6CO followed by dissolution of tungsten in a liquid metal.
Для легирования наплавленного металла кобальтом в защитную среду вводится пары карбонилакобальта CO4(СО)12, который диссоциирует на монооксид углерода и кобальт.To alloy the deposited metal with cobalt, carbonylacobalt vapors CO 4 (CO) 12 are introduced into the protective medium, which dissociates into carbon monoxide and cobalt.
Co4(CO)12→4Со + 12СО с последующим растворением кобальта в жидком металле.Co 4 (CO) 12 → 4Co + 12CO followed by dissolution of cobalt in the liquid metal.
Для легирования наплавленного металла марганцем в защитную среду вводится пары карбонила кобальта Co4(CO)12, который диссоциирует на монооксид углерода и кобальт.To alloy the deposited metal with manganese, cobalt carbonyl vapors Co 4 (CO) 12 are introduced into the protective medium, which dissociates into carbon monoxide and cobalt.
Co4(CO)12→4Со + 12СО с последующим растворением кобальта в жидком металле.Co 4 (CO) 12 → 4Co + 12CO followed by dissolution of cobalt in the liquid metal.
Для легирования наплавленного металла марганцем в защитную среду вводится пары карбонила марганца Mn2(СО)10, который диссоциирует на монооксид углерода и марганец.To alloy the deposited metal with manganese, pairs of manganese carbonyl Mn 2 (СО) 10 are introduced into the protective medium, which dissociates into carbon monoxide and manganese.
Mn2(CO)10→2Mn + 10СО с последующим растворением марганца в жидком металле.Mn 2 (CO) 10 → 2Mn + 10CO followed by dissolution of manganese in the liquid metal.
Данные реакции будут протекать при использовании общепринятых способов сварки, в которых в качестве защитных сред применяется углекислый газ CO2. Однако, выделившийся при диссоциации углекислого газа CO2 кислород будет окислять приведенные выше легирующие элементы:These reactions will occur when using conventional welding methods in which carbon dioxide CO 2 is used as a protective medium. However, oxygen released during the dissociation of carbon dioxide CO 2 oxygen will oxidize the above alloying elements:
2CO2→2СО + O2;2CO 2 → 2CO + O 2 ;
4Cr + O2→2Cr2O3 + 3O2;4Cr + O 2 → 2Cr 2 O 3 + 3O 2 ;
2Мо + 3O2→2МоO3;2Mo + 3O 2 → 2MoO 3 ;
W + O2→WO2;W + O 2 → WO 2 ;
2Со + O2→2СоО;2Co + O 2 → 2CoO;
4Mn + 3O2→2Mn2O3 4Mn + 3O 2 → 2Mn 2 O 3
Таким образом, легирование металла шва происходить не будет.Thus, alloying of the weld metal will not occur.
Описание осуществления предлагаемого способа, в том числе на конкретном примере, позволяет отнести его к промышленно выполнимым.The description of the implementation of the proposed method, including a specific example, allows it to be attributed to industrially feasible.
Предлагаемый способ легирования металла шва реализуется следующим образом.The proposed method of alloying a weld metal is implemented as follows.
Первоначально осуществляют подготовку металла к наплавке - поверхность металла зачищают и придают ему требуемую геометрию. Одновременно осуществляют подбор величины сварочного тока, диаметра электродной проволоки и ее состава.Initially, the metal is prepared for surfacing - the surface of the metal is cleaned and given the required geometry. At the same time, the welding current, the diameter of the electrode wire and its composition are selected.
В качестве защитной газовой среды используется монооксид углерода разделяемый в горелке на два защитных газовых потока. При этом во внутренний газовый поток подавалась смесь из монооксида углерода и паров карбонила вольфрама.As a protective gas medium, carbon monoxide is used, which is divided in the burner into two protective gas streams. In this case, a mixture of carbon monoxide and tungsten carbonyl vapors was fed into the internal gas stream.
Наплавку осуществляют путем зажигания дуги между электродной проволокой и деталью с одновременной подачей защитной среды. В приэлектродной области происходит термическая диссоциация газов, входящих в состав защитной среды, вследствие чего выделяются легирующие элементы, диффундирующие в капли жидкого металла и сварочной ванны.Surfacing is carried out by igniting the arc between the electrode wire and the part while supplying a protective medium. In the near-electrode region, thermal dissociation of the gases that make up the protective medium occurs, as a result of which alloying elements are diffused into the drops of the molten metal and the weld pool.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.A specific example of the proposed method.
Выполняли наплавку валиков на сталь 12X18Н9 сварочной проволокой Св-06Х19Н10Т диаметром 1,2 мм в среде моноксида углерода с подачей паров карбонилов вольфрама во внутренний газовый поток. Одновременно выполнялась аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом данных сталей с использованием той же сварочной проволоки. Содержание вольфрама в наплавленном металле с использованием предлагаемой защитной газовой среды составляло от 2,01 до 3,04 процента, в зависимости от режимов наплавки. Содержание вольфрама в наплавленном металле при аргонодуговой наплавке неплавящимся вольфрамовым электродом данных сталей с использованием той же сварочной проволоки не превышало 0,03%.Roller surfacing was performed on 12X18H9 steel with a Sv-06X19N10T welding wire with a diameter of 1.2 mm in a carbon monoxide medium with the supply of tungsten carbonyl vapors into the internal gas stream. At the same time, argon arc welding of non-consumable tungsten electrode of these steels was performed using the same welding wire. The tungsten content in the weld metal using the proposed protective gas environment ranged from 2.01 to 3.04 percent, depending on the mode of surfacing. The tungsten content in the deposited metal during argon-arc surfacing with non-consumable tungsten electrode of these steels using the same welding wire did not exceed 0.03%.
Согласно проведенных патентно-информационных исследований сочетания известных и новых признаков предлагаемого изобретения в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести предложенные признаки к обладающим новизной.According to the patent information research, no combination of known and new features of the present invention was found in the sources of patent and scientific and technical information, which makes it possible to attribute the proposed features to novelty ones.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом, и позволяет получить требуемый результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.Since the proposed combination of features is not known from the existing level of technology and does not follow from it explicitly, and allows you to get the desired result, the proposed essential features and their combination can be considered to have an inventive step.
Предлагаемый способ расширяет технологические возможности за счет быстрого изменения химического состава наплавленного металла.The proposed method extends technological capabilities due to the rapid change in the chemical composition of the weld metal.
При осуществлении предлагаемого способа исключается выгорание легирующих элементов из наплавляемого металла, что позволяет повысить твердость и прочность сварного шва или наплавленного металла.When implementing the proposed method, the burnout of alloying elements from the weld metal is eliminated, which allows to increase the hardness and strength of the weld or weld metal.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018135808A RU2697132C1 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Method of alloying of weld metal at arc welding and surfacing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018135808A RU2697132C1 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Method of alloying of weld metal at arc welding and surfacing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2697132C1 true RU2697132C1 (en) | 2019-08-12 |
Family
ID=67640436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018135808A RU2697132C1 (en) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | Method of alloying of weld metal at arc welding and surfacing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2697132C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2027564C1 (en) * | 1991-04-09 | 1995-01-27 | Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины | Method of inert gas arc welding with nonconsumable electrode |
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 |
RU2570609C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Контрольно-Диагностический центр" | Gas metal arc welding |
-
2018
- 2018-10-09 RU RU2018135808A patent/RU2697132C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2027564C1 (en) * | 1991-04-09 | 1995-01-27 | Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины | Method of inert gas arc welding with nonconsumable electrode |
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 |
RU2570609C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Контрольно-Диагностический центр" | Gas metal arc welding |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8203095B2 (en) | Method of using a thermal plasma to produce a functionally graded composite surface layer on metals | |
Kah et al. | Influence of shielding gases in the welding of metals | |
JP4800628B2 (en) | Laser / arc hybrid welding method for ferritic steel | |
EP2322315B1 (en) | Hardfacing mig-arc welding wire and hardfacing mig-arc welding process | |
FR2582973A1 (en) | ARC ELECTRODE | |
US9108276B2 (en) | Hardface coating systems and methods for metal alloys and other materials for wear and corrosion resistant applications | |
US9982332B2 (en) | Hardface coating systems and methods for metal alloys and other materials for wear and corrosion resistant applications | |
US4143258A (en) | Welding microstructure control | |
CA2498116A1 (en) | Metal-core gas-metal arc welding of ferrous steels with noble gas shielding | |
Li et al. | Effects of shielding gas on GMAW of 10Ni5CrMoV HSLA steel using high Cr-Ni austenitic wire | |
Rathod | Comprehensive analysis of gas tungsten arc welding technique for Ni-base weld overlay | |
CA2148570C (en) | Shielding gas mixture and arc welding process for stainless steel parts | |
RU2697132C1 (en) | Method of alloying of weld metal at arc welding and surfacing | |
Kravchenko et al. | Metallurgical features of plasma surfacing with powder hard alloy with addition of aluminum powder | |
JP5080748B2 (en) | Tandem arc welding method | |
RU2319584C1 (en) | Electric arc surfacing and welding method with combination type gas shield | |
US5569396A (en) | Method for making alloying additions to the weld overlay weld pool | |
US20130086911A1 (en) | Process and apparatus for overlay welding | |
CN1376099A (en) | Apparatus and method for welding duplex stainless steel | |
RU2570609C2 (en) | Gas metal arc welding | |
JP2006026651A (en) | Shielding gas for stainless steel welding | |
RU2355530C2 (en) | Electric-arc deposit welding method | |
RU2053068C1 (en) | Process of arc overlaying in atmosphere of protective gases | |
Welding | Types of Welding Processes | |
CN109551107A (en) | A kind of mixed light welding method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201010 |