SU1397306A1 - Электрод дл сварки чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке, в частности к покрытым электродам дл  ручной сварки чугуна без подогрева. Цель - улучшение качества сварного соединени  за счет уменьшени  несплавлений в шве, возникающих по причине плохой смачиваемости чугуна жидким металлом ванны, снижение выдел юш.ихс  при сварке аэрозолей и токсичности электрода. В состав покрыти  электрода введены (мас.%): углекислый стронций 30-32 дл  придани  шлаку н еобходимой в зкости, углекислый литий

Description

со со

оо

Изобретение относитс  к сзарке, в част- riocTH к покрытым электродам дл  ручной сварки чугуна без подогрегза и .MOH-;eT быть применено в литейнсм производстве дл  заделки дефектов чугунного лить  и пои ремонте чугунный деталей з различных (Област х н ром ыш лен и ости.

Цель изобретени  - улучшение качества сварного соединени  за счет умень- ijiieHUH несплавлений -в шве, воз} икаюпгих liio причине плохой смачиваемости чугуна |кидким металлом ванны, снижение выдел ющихс  при сварке аэрозолей и токсично- рти электрода.

Ферросилин,ий  вл етс  раскислителем, -рафитизатором чугуна, преп тствующим Ьтбелу в зоне сплавлени , и улучшает рмачиваемость чугуна расплавленным ме- т аллом. При содержании ферросилици  |менее 5 мас.% указанные  влени  не про- |исход т в полной мере, а при его содер- жании более 10 мас.% не происходит дальнейшего улучшени  «качества шва.

Фторид кальци   вл етс  источником фтора, св зывающего водород, а также  в- :л етс  копмонентом, обеспечивающим жид- котекучесть н:лака. Оптимальное содержание фтористого кальци  8-12 мас.%. При :содержании его менее 8 мас.% в наплавленном металле по вл ютс  норы, а при со- держании более 12 мас.% ухудшаетс  стабильность горени  дуги на малых токах и увеличиваетс  глубина проплавлени .

Углерод при высокой температуре  вл етс  активным раскислителем, способствующим переходу титана в металл uisa. I При содержании углерода менее 1 мас.% повышаетс  угар титана, а при его содержании более 2 мас.% дальнейшего улучшени  свойств шва не наблюдаетс .

Углекислый стронций при распаде в дуге выдел ет углекислый газ и окись стронци . Окись стронци  имеет низкую работу выхода электрона - 1,27 эВ, что позвол ет стабилизировать горение, дуги па малых токах. Окксь стронци  придает шлаку необходимую в зкость, стронп.ий и его окислы не  довиты. Оптимальное содержание углекислого стронци  в покрытии 30- 32 мас.%, при его содержании менее 30 мас.% возрастает глубина проплавлени , а при содержании более 32 ; лас.% в наплавленном металле по вл ютс  поры.

Углекислый литий совместно с yi jie- кислым стронцием  вл етс  источником углекислого газа, защищающего зону сваркк от контакта с воздухом:, разлага сь в дуге, углекислый газ выдел ет атомарный кисло- род, который окисл ет графит чугуна, что улучшает услови  дл  смачивани  чугуна расплавленным металлом. Образующа с  при распаде углекислого лптн  окись лити  переходит в шлак и активизирует его. Углекислый литий совместно с углекислым стронцием переводит частицы кремнезема всегда присутствующие в чугуне в легкоплавкие стекла. Так как в покрытии содержатс  фторсодержащие компоненты,

то образующиес  стекла разжиживаютс  и не образуют неметаллических включений в остывающем металле шва. Оптимальным  вл етс  содержание углекислого лити  8- 16 мас.%. При его содержании менее 8 мас.% указанные эффекты не про вл ютс  в доста- точной мере, а при содержании углекислого лити  более 16 мас.% увеличиваетс  угар углерода, титана и кремни .

Титан  вл етс  раскислителем жидкого металла. Образующиес  при сварке

(; окислы титана способствуют смачиванию жидким шлаком основного металла. Титан улучшает смачивание жидким металлом основного металла. Оптимальное содержание титана в покрытии 1-2 мас.%. При его содержании менее 1 мас.% указанные эф0 фекты не про вл ютс  в достаточной мере, а при содержании его более 2 мас.% снижаетс  пластичность шва.

Техническа  бура  вл етс  шлакообра- зующим компонентом, она повышает ак5 тивность шлака, способствует улучшению смачиваемости жидким металлом основного .металла, благодар  ее присутствию в шлаке ускор етс  переход неметаллических включений чугуна в шлак. Кроме того, техническа  бура  вл етс  источником легко0 ионизируемых атомов натри  в дуге, что повышает устойчивость горени  дуги. Техническа  бура повышает жидкотекучесть флюса. Оптимальное содержание технической буры 16-20 мас.%. При содержании ее менее 16 мас.% ухудшаетс  качество

5 шва и по вл ютс  подрезы, а увеличение ее содержани  более 20 мас.% не приводит к заметному улучилению свойств элект- р.ода.

Фторцирконат кали   вл етс  источником легкоионизируемых атомов кали  в дуге и совместно с фтористым кальцием  вл етс  источником фтора. Фторцирконат частично восстанавливаетс  титаном и углеродом до циркони , который переходит в металл шва и обеспечивает измельчение

его структуры. Кроме того, цирконий способствует смачиванию расплавленным металлом графита чугуна, так как  вл етс  сильным карбидообразователем. Оптимальное содержание фторцирконата в составе

обмазки 3-6 мас.%, при его содержании

менее 3 мас.% не достигаютс  желаемые

эффекты, а при его содержании более

6 мас.% ухудшаетс  стабильность горени 

дуги на малых токах.

Карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ) введена в состав покрыти  в качестве св зующего вещества и в качестве источника углерода , который участвует в реакци х раскислени  и восстановлени . Оптимальное содержание КМЦ 3-5 мас.%, при содержании КМЦ менее 3 мас.% покрытие недостаточно прочное, а при содержании КМЦ более 5 мас.% в металле шва по вл ютс  поры.

Датолит примен етс  в качестве шлако- образующего вещества, расшир ющего температурный интервал в зкости шлака. Благодар  датолиту шлак при температуре дуги покрывает металл, защища  его от воздуха. Датолит улучшает кроющую способность шлака. Оптимальное содержание датолита в обмазке 9-11 мас.%, при содержании его менее 9 мас.% ухудшаетс  кроюща  способность шлака, а при содержании его более 11 мас.% дальнейшего ухудшени  свойств не наблюдаетс .

Изготавливают 5 составов покрыти  электродов дл  сварки чугуна (табл. 1). Элек-. троды изготавливают на сердечнике диаметром 4 .м.м из сплава, содержащего 30% меди и 70% никел . Коэффициент веса покрыти  электродов 28-30%.

Сваривают плиты толщиной 12 мм из чугуна. Сварку выполн ют на обратной пол рности, в качестве источника питани  примен ют выпр .митель с балластным реостатом .

Площадь несплавлени  в сварном шве определ ют на снимках сварного соединени , полученных с помощью рентгеновского аппарата. Формирование сварного соединени  оценивают визуально.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Электроды оптимальных составов 2-4 обеспечивают меньшее количество дефектов в виде несплавлений и отсутствие подрезов , т.е. хорошее качество сварного шва. Кроме того, электродами составов 2-4 можно вести сварку на меньших значени х тока дуги, т.е. при меньшей погонной энергии сварки, что очень существенно при холодной сварке чугуна.

Изготавливают п ть видов электрода с покрытием состава 3 (табл. 1), отличающиес  отношением массы покрыти  к массе электродов (табл. 3).

Результаты испытаний покрытого электрода п ти видов состава 3 приведены в табл. 4.

Как следует из табл. 2 и 4, наилучшие свойства имеют электроды с отношением массы покрыти  к массе электрода в пределах 28-30% (состав 2-4, табл. 2, виды Б, В, Г, табл. 4).

Провод т исследовани  аэрозолей, выдел ющихс  при сварке чугуна электрода0

0

5

0

5

0

5

0

ми составов 1-5 (табл. 1). Выделение аэрозолей определ ют в граммах вылелив1иего- с  аэрозол  при плавлении 1 кг испытуемых электродов (табл. 5).

Пылевыделение при сварке электроламп с покрытием состава 3 п ти видов приведено в табл. 6.

Как видно из приведенных данных, наилучшими показател ми обладает электрод с оптимальным составом покрыти  (табл. 1, составы 2-4). Эти электроды обеспечивают лучшее качество шва (меньша  площадь несплавлений, отсутствие подрезов, лучшее формирование шва), а также при сварке этими электродами наблюдаетс  меньшее Пылевыделение (табл. 5 и 6). В выдел ющейс  пыли не содержитс   довитых соединений бари , меньще содержитс  фторидов , окислов марганца и кремни . При содержании компонентов в покрытии электрода больще или меньще оптимального количества , а также при соотношении массы обмазки к массе электрода больше 30% или меньще 28% свойства электрода ухуд- щаютс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электрод дл  сварки чугуна, состо щий из стержн , выполненного из медно-никеле- вого сплава, и покрыти , содержащего ферросилиций, фторид кальци  и углерод, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества сварного соединени  .за счет умень- щени  несплавлений в щве, возникающих по причине плохой смачиваемости чугуна металлом ванны, а также снижени  выдел ющихс  при сварке аэрозолей и токсичности электрода, состав покрыти  дополнительно содержит углекислый литий, углекислый стронций, титан, техническую буру, карбоксилметилцеллюлозу, фторцирконат кали  и датолит при следующем соотношении компонентов, .мас.%:

   Углекислый литий8-16

   Ферросилиций5-10

   Фторид кальци 8-12

   Углерод1- 2

   Углекислый стронций 30-32 Титан1- 2

   Техническа  бура16-20

   Фторцирконат кали 3- 6

   Карбоксилметил- целлюлоза3- 5

   Датолит9-11

   причем коэффициент массы покрыти  составл ет 28-30%.

   Таблица 1

   Вид электрода состава 3

   Б .В Г Д

   27 28 29 30 31

   Таблица 2

   Таблица 3

   Таблица 4