SU841870A1

SU841870A1 - Неплав щийс электрод дл плаз-МЕННОй ОбРАбОТКи

Info

Publication number: SU841870A1
Application number: SU782607702A
Authority: SU
Inventors: Давид Григорьевич Быховский; Аркадий Леонидович Болотников; Виктор Николаевич Киселев; Александр Яковлевич Медведев; Яков Вульфович Россомахо
Original assignee: Предприятие П/Я А-3959
Priority date: 1978-05-11
Filing date: 1978-05-11
Publication date: 1981-06-30

Description

(54) НЕПЛАВЯЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

1

Изобретение относитс к обработке металлов и может быть использовано дли электродуговых процессов в среде углекислого газа, преимущественно дл плазменной сварки металлов в среде углекислого газа или в смес х на основе углекислого газа.

Изйестен неплав щийс электрод дл плазменной обработки в среде углекислого , газа, содержащий охлаждаемый водой металлический держатель, вьтолненный из меди, и активную вставку из циркони , соединенную с держателем при помощи пайки. При работе этого неплав щегос электрода в сре де углекислого газа активна вставка из циркони вступает в химическое взаимодействие с активными комтгонентами плазмообразующего газа (углеродом и кислородом), при этом на всей рабочей поверхности активной вставки образуетс пленка,состо ща из соединени циркони с углеродом и кислородом - оксикарбид циркони .Слой из ок;сикарбида циркони имеет большую термическую устойчивость и более высокие эмиссионные свойства,чем металлический цирконий TI ..

Однако при плазменной обработке в среде углекислого газа на штоках электрической дуги свыше 300 А ресурс работы такого электрода (суммарное врем горени электрической дуги при сварке) вл етс неприемлемым дл промьппленной. эксплуатации.

Известен также неплав щийс электрод дл плазменной обработки в среде углекислого газа, содержащий держатель из меди или ее сплавов и расположенную в нем активную вставку из гафни , на поверхности которой расположен слой оксикарбида гафни

Недостатком такого электрода вл етс невозможность его использовани на токах Электрической дуги свьгще 400 А из-за нарушени термической стабильности с:ло оксикарбида гафни . Это Практически исключает его использование дл плазменной сварки низкоулеродистых и низколегированных стале толщиной свыше 6 мм в среде углекислого газа или в смес х на основе углекислого газа.

Цель изобретени - повьшение ресурса работы электрода путем.повышени его термической стойкости.

Дл достижени указанной цели по крайней мере 0,25 поверхности сло оксикарбида гафни покрыта слоем графи та.

Нанесение на слой оксикарбида гафни сло графита, который о.бразует рабочую поверхность активной вставки обеспечивает снижение теплового потока , падающего на неплав щийс электрод и повышение термической устойчивости эмиссионных свойств предлагаемого неплав щегос электрода, т.е. уменьшение эрозии активной вставки .

Эксперименты показывают, что чем больша часть поверхности сло из оксикарбида гафни покрыта слоем графита , тем вьше термическа стойкость электрода и тем выше его ресурс.Изучение зависимости ресурса неплав щегос электрода от площади поверхности сло оксикарбида гафни , покрытого слоем графита, показывает, что хот максимальный ресурс неплав щегос электрода реализуетс при покрытии слоем графита всей поверхности сло оксикарбида гафни , приемлемым дл промышленного использовани неплав щегос электрода дл плазменной сварки в углекислом газе на токах электрической дуги свыше 400 А ресурс достигаетс , если слой графита составл ет не менее чем 0,25 площади всей рабочей Поверхности сло оксикарбида гафни . Эксперименты также показывают, что при работе неплав щихс электродов в среде углекислого газа или в смес х на основе углекислого газа на токах электрической дуги свьппе 400 А скорость эрозии активной вставки резко увеличиваетс . Причина столь быстрого выгорани неплав щегос электрода в среде углекислого газа или в его смес х св зана с тем, что при работе неплав щегос электрода по мере эрозии активной вставки и погрз ени столба электрической дуги в образующийс кратер , тепловой поток растет и происходит катастрофическое разрушение электрода . Однако небольшое количество неплав щихс электродов (примерно 10% от общего числа исследованных электродов ) при повышении тока электрической дуги cBbmie 400 А продолжает стабильно работать в среде углекислого газа или в смес х на основе углекислого газа в течение нескольких часов. Анализ строени рабочей поверхности гафниевой активной вставки исследуемых неплав щихс электродов показывает, что у всех стабильно работавших неплав шлхс электродов слой оксикарбида гафни , расположенный на поверхности гафниевой активной вставки, покрыт слоем графита, а у всех неплав щихс электродов, имеющих высокую скорость эрозии, слой оксикарбида гафни , расположенный на поверхности гафниевой активной втавки, не имеет графитового покрыти .

Установлена взаимооднозначна св зь между повышенной стойкостью неплав щегос электрода в среде углекислого газа или всмес х на основе углекислого газа при токах :3лектрической дуги свыше 400 А и наличием графитового сло на рабочей поверхности пленки из оксикарбида гафни , покрывающей рабочую поверхность гафниевой активной вставки. Чем больша часть поверхности сло из оксикарбида гафни покрыта слоем графита, тем ресурс неплав щегос электрода в среде углекислого газа или в смес х на основе углекислого газа,и образование сло графита на слое оксикарбида гафни происходит всегда от периферии рабочей поверхности к центру ,т..е.на участках поверхности сло из оксикарбида гафни ,имеющих наиболее низкую рабочую температуру.Образование сло графита на поверхности пленки из оксикарбида гафни происходит в результате взаимодействи оксикарбида гафни с моноокисью углерода, образующейс при термической диссоциации углекислого газа в прикаточной части столба электрической дуги. Основной особенностью этого взаимодействи вл етс узкий температурный интеграл, при котором оно происходит , с образованием графита, составл ющей не более . Этим объ сн етс экспериментально наблюдаемое образование сло графита на периферийнйй части поверхности сло из оксикарбида гафни ,где рабоча температура сло с одной стороны минимальна а с другой стороны имеет малый радиальный градиент.Другой существенной особенностью взаимодействи оксикарбида гафни и моноокиси углерода вл етс то, что данное взаимодействие происходит При высоком абсолютном уровне температуры, превышающем 250СГС При таких температурах слой графита может обеспечивать основную долю тока электрической дуги за счет тока термо электрической гэмиссии,что привЬдит к увеличению ресурса неплав щегос электрода, наблюдаемому при увеличении доли рабочей поверхности сло из оксикарбида гафни , покрытой слоем графита. Экспериментальное изучение зависимости ресурса неплав щегос электрода от площади поверхности сло окси карбида гафни , покрытой слоем графита , показывает, что хот максимальный ресурс неплав щегос электрода реализуетс при покрытии слоем графита всей поверхности сло гафни , приемлемый дл промьшшенного использовани неплав щегос электрода дл плазменной сварки в углекислом газе на токах электрической дуги свыше 400 А ресурс достигаетс , если при предлагаемой геометрии активной вста ки слой графита образуетс и непреры но поддерживаетс в процессе работы неплав щегос электрода на площади .не менее чем 0,25 площади всей рабо чей поверхности сло оксикарбида гаф ни . На чертеже изображен предлагаемый неплав щийс электрод, сечение. Неплав щийс электрод состоит из держател , выполненного из меди и запрессованной в нее заподлицо актив ной вставки 2 из гафни . На наружной поверхности вставки 2 расположен сло 3 из оксикарбида гафни , на котором расположен слой 4 из графита. Пример 1. В неплав щемс электроде, содержащем медный держатель диаметром 20 мм и активную вста ку из гафни диаметром 3,6 мм, на поверхности активной вставки образован слой из оксикарбида гафни . На всей рабочей поверхности сло из оксикарбида гафни образован слой графита . Высота активной вставки составл ет 0,9 мм. Неплав щийс электрод испытывают в плазменной горелке с диаметром соп ла 11 мм в режимах плазменной сварки при следующих параметрах процесса: Материал свариваемых пластин низколегированна сталь 09г2 Толщина свариваемьк пластин, мм18-18 Плазмообразующий газ СОТок дуги, А . 1000 Расход плазмообразующего газа, л/ч 400 Пластины сваривают в нижнем положении без разделки кромок со сквоз- ным Проваром за один проход со скоростью 30 м/ч. Ресурс, как суммарное .врем горени электрической дуги при сварке, составл ет 1 ч. Пример2. В неплав щемс электроде , содержащем медный держатель диаметром 20 мм и активную вставку из гафи диаметром З.мм, на поверхности активной вставки образован слой из оксикарбида гафни . На 0,75 площади поверхности сло из оксикарбида гафни образован слой графита. Высота активной вставки составл ет 1,5 мм. Неплав щййс электрод испытывают в плазменной горелке с диаметром сопла 8 мм в режимах плазменной сварки при следующих параметрах процесса: Материал свариваемых изделий низкоуглеродиста сталь Ст.З Толщина свариваемых . пластин, мм Плазмообразующий газ 90% C0ri.+ 10%0, 750 Ток дуги,А Расход плазмообразующего газа, л/ч 800 Пластины сваривают в нижнем положении без разделки кромок со сквозным проваром за один проход со скоростью 50 м/ч. Ресурс неплав щегос электрода , как суммарное врем горени электрической дуги при сварке,составл - ет 1,7ч. Пример 3. В неплав щемс электроде , содержащем медный держатель диаметром 16 мм и активную вставку из гафни диаметром 2,6 мм, на поверхности активной вставки образован слой из оксикарбида гафни . На 0,25 площади поверхности оксикарбида гсрени образован слой графита. Высота активной вставки составл ет 1,9 мм. Неплав щийс электрод испытывают в плазменной горелке с диаметром соп

Claims

Пластины сваривают в нижнем положении без разделки кромок со сквозным проваром за один проход со скоростью 50 м/ч, Ресурс неплавящегося 'электрода, как суммарное вр^мя горения электрической дуги при сварке,составляет 7 ч.

Предлагаемый неплавящийся электрод позволяет осуществлять плазменную сварку низколегированных и низкоуглеродистых сталей в среде углекислого газа или в смесях на основе углекис·^ лого газа со скоростями, превышающими в 1,5-2,0 раза скорости сварки

К меди или ее сплавов и расположенную в нем активную вставку из гафния, на поверхности которой расположен слой оксикарбида гафния, отличающийся тем, что, с Целью повышения ресурса работы электрода путем повышения его термической стойкости, по крайней мере 0,25 поверхности слоя оксикарбида гафния покрыта слоем графита.