SU903044A1

SU903044A1 - Welded seam back side backing composition

Info

Publication number: SU903044A1
Application number: SU802957009A
Authority: SU
Inventors: Евгений Иванович Егоров; Анатолий Георгиевич Меркулов
Original assignee: Новосибирский инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1980-07-17
Filing date: 1980-07-17
Publication date: 1982-02-07

Description

Изобретение относитс к технологии изготовлени подкладок дл формировани обратной стороны сварных швов при электродуговой сварке сплавов, в том числе подкладок дл односторонней автоматимеской сварки стали под слоем . флюса. Известен состав флюсовых и флюсомедных подкладок, имеющих один или несколько слоев флюса или слой флюса и .медную подложку til. Состав материала этих подкладок не обеспечивает получени качественной поверхности обратной стороны ного шва и стабильность его размеров по ширине, высоте и сечению, посколь ку из-за неравномерной плотности флюса при сварке происход т его местные проплавлени с образованием таких дефектов шва, как наплывы, подрезы, вздути пережимы. Кроме того, в сварных швах в результате всплывани и смывани жидким металлом частиц лег коплавкого флюса образуютс многочисленные шлаковые включени . .Наиболее близким к предлагаемому составу подкладки вл етс состав подкладки дл формировани обратной стороны сварного шва, содержащий железный ггорошок, ферросилиций, порошок (термореактивной смолы и варочный флюс 12. Наличие в составе порошка термореактйвной смолы, расплавл ющейс ЕГО врем еварки от тепла сварочной дуги и упрочн ющей после отверждени подкладочный флюс, заметно улучшает услови формировани обратной стороны сварного шва и уменьшает всплывание частиц флюса с образованием неметаллических включений в наплавленном металле. Недостатком известного состава подкладки л ет то, что на расплавление , и полное отверждение вход щей в .его состав термореактивной смолы тргеСуетс по крайней мере 30-50 с и 3ЗО за это врем даже при небольшой скорости сварки автомат и сварочна дуга успевают переместитьс на 8 12 см. Поэтому затвердевание сварного шва и формирование его обратного валика происход т на неровной и пористой поверхности еще не набравшего прочность материала подкладки, между частицами которого затекают на разную глубину не полностью отвержденна смола и жидкий наплавленный металл . Такому затеканию способствуют исходное состо ние подкладки, ее кру нозерниста структура, пористость, недостаточна и неравномерна плотность верхнего сло до завершени пе рехода смолы в конечный продукт отверждени . Другими недостатками известного состава подкладки вл ютс наличие в нем большого количества легкоплавких компонентов, способных к актиёному взаимодействию с жидким наплавленным металлом, и отсутствие в нем специальных добавок, предотвращающих пригар подкладки к сварному шву. Это вы зывает неравномерность размеров и се чени обратного валика шва по его длине, ухудшает качество его поверхности , дела ее грубой и негладкой, При использовании подклаДок извес ного состава по указанным причинам ограничиваютс скорость и производительность односторонней сварки под схюем флюса. Целью изобретени вл етс повыше ние качества сварного шва. Дл достижени цели известный состав подкладки, содержащий .сварочный флюс, ферросилиций, железный порошок порошок термореактивной смолы, допол нительно содержит кварцевый, оливино вый и цирконовый пески, а также стеарат цинка, порошкообразный уголь, ацетон при следующем соотношении ком понентов, вес./,: Кварцевый песок 30-37,5 Оливиновый песок 20-25 Цирконовый песок 10-12,5 Ферросилиций 3,0-,0 Железный порошок ,0 Стеарат цинка 0,005-0,01 Порошкообразный уголь1,5-2,0 Термореактивна смола -6,0-7,0 Ацетон2,0-3,0 Сварочный флюс Остальное Тугоплавкие, инертные по отношению к жидкому металлу и мелкозернистые литейные формовочные пески (кварцевый , оливиновый и цирконовый) при указанном соотношении между ними значительно повышают огнеупорность, термостойкость и износостойкость подкладки, уменьшают пригораемость ее к сварному шву. Поэтому содержание этих компонентов в смеси в сумме достигает 50-75. Дл уменьшени пригара в состав вход т еще один дополнительный компонент - порошкообразный уголь в количестве 1 ,5-2,0. Ацетон используют в количестве 2,0-3,0 в качестве увлажнител , разжижающего термореактивную смолу и способствующего адгезии ее к частицам песка. Дл устранени прилипани подкла- дочного материала к поверхности модельной оснастки - клина, формующего канавку на рабочей поверхности подкладки в смесь дополнительно ввод т 0,005-0,01 от порошка стеарата цинВведение в смесь указанных выше дополнительных компонентов одновременно уменьшает содержание в ней сварочного флюса и железного порошка, а ЭТО также повышает огнеупорность и термостойкость подкладки и снижает пригар ее к сварному шву. В качестве флюса может быть использован отработанный сварочный флюс А, предварительно измельченный и просе нный через сито с чейками 01-025. Это снижает стоимость подкладочного материала. Дл проведени сравнительных испытаний бь1ли подготовлены три смеси компонентов (А, В и G), содержащие кажда соответственно, вес, кварцевого песка 30; 30,75 и 37,5, оливинового песка 20; 22,5 и 25 цирконового песка 10; 11,25 и 12,5, Ферросилици 3; 35 и i, железного порошка 5; 5,5 и 6, стеаоата цинка 0,005; 0,008 и 0,01, порошкообразного угл 1|7 и 2, термореактивной смолы 6; 6,5 и 7, ацетона 2; 2,5 и 3 и сварочного флюса 22,. 12,792 и 2,99. Компоненты смесей, имеющие гранул цию 025 01 и 0005, тщательно перемешивали бегунами в течение 10-15 мин в указанной последовательности, за исключением ацетона, который ввоаил позднее дл увлажнени смеси. Дл сравнени была приготовлена также смесь известного состава Д , которую укладывали в короб подкладо ного устройства и уплотн ли весом наложенных свариваемых листов и подачей воздуха в прорезиненный шланг В соответствии с известной технолог ей рабоча сторона подкладки не име ла в этом случае под зазором специальной формирующей обратный валик к навки. Подкладочные смеси А, В и С, по предложенной технологии после наложени на них свариваемых листов в зазоре поджимали медным клином (ниж н часть которого служила моделью kaнaвки), нагретым до 250 С в течеСостав подкладочной This invention relates to a technology for making liners for forming the back side of welds during electric arc welding of alloys, including linings for one-sided automatic welding of steel under the layer. flux. The known composition of flux and flux-copper linings having one or more flux layers or a flux layer and a copper substrate til. The composition of the material of these linings does not provide a high-quality surface of the back side of the foot seam and the stability of its dimensions in width, height and cross section, because of the uneven density of the flux during welding, its local penetration with the formation of such weld defects, such as sag, undercuts, blow up pinches. In addition, numerous slag inclusions are formed in the welds as a result of the floating and flushing of the particles of the lightweight melt flux from the liquid metal. The closest to the proposed lining composition is the lining composition for forming the back side of the weld, containing iron hydroxide, ferrosilicon, powder (thermosetting resin and cooking flux 12. The presence in the powder composition of a thermoreactive resin melted by ITS cooking time from the heat of the welding arc and hardening after curing lining flux, significantly improves the conditions for the formation of the back side of the weld and reduces the floating of flux particles with the formation of non-metallic inclusions in the weld The disadvantage of the known lining composition is that melting and full curing of the thermosetting resin entering into its composition is hard for at least 30-50 s and 3ZO during this time even at low welding speeds the automat and the welding arc can move by 8–12 cm. Therefore, the hardening of the weld and the formation of its back roll occur on the uneven and porous surface of the lining material that has not yet gained strength, between the particles of which flow to different depths is not fully cured on pitch and the liquid built-up metal. This wicking is facilitated by the initial state of the lining, its corn grain structure, porosity, insufficient and uneven density of the upper layer until the transition of the resin into the final curing product is completed. Other disadvantages of the known lining composition are the presence in it of a large number of low-melting components capable of reacting with the molten weld metal, and the absence of special additives in it that prevent the burner from being burned to the weld. This causes an uneven size and cross section of the return roller of the weld along its length, impairs the quality of its surface, making it coarse and uneven. When using a backing of a worn composition, the speed and productivity of one-sided welding under the flux scheme is limited for the reasons indicated. The aim of the invention is to improve the quality of the weld. To achieve the goal, the known lining composition containing welding flux, ferrosilicon, iron powder, thermosetting resin powder, additionally contains quartz, olivine and zircon sand, as well as zinc stearate, powdered coal, acetone in the following ratio of components, wt. /, : Quartz sand 30-37.5 Olivine sand 20-25 Zircon sand 10-12.5 Ferrosilicium 3.0-, 0 Iron powder, 0 Zinc stearate 0.005-0.01 Powdered coal 1.5-2.0 Thermosetting resin -6 , 0-7.0 Acetone2.0-3.0 Welding flux Remaining High-melting, inert on respect to the liquid metal and fine foundry molding sand (quartz, olivine and zircon) at the indicated ratio therebetween significantly increase refractoriness, thermal shock resistance and wear resistance of lining prigoraemost reduce it to weld. Therefore, the content of these components in the mixture amounts to 50-75. To reduce burnout, one more component is included in the composition - powdered coal in the amount of 1.5-2.0. Acetone is used in the amount of 2.0-3.0 as a humidifier, which dilutes the thermosetting resin and promotes its adhesion to sand particles. To eliminate sticking of the backing material to the surface of the model tooling wedge, forming a groove on the working surface of the lining, 0.005-0.01 from the zinc stearate powder is additionally introduced into the mixture. The addition of the above components to the mixture simultaneously reduces the content of welding flux and iron powder in it , and IT also increases the refractoriness and heat resistance of the lining and reduces its burnout to the weld. As a flux, spent welding flux A, previously crushed and sifted through a sieve with cells 01-025, can be used. This reduces the cost of the lining material. For comparative tests, three mixtures of components (A, B, and G) were prepared, each containing, respectively, the weight of silica sand 30; 30.75 and 37.5, olivine sand 20; 22.5 and 25 zircon sand 10; 11.25 and 12.5, Ferrosilicon 3; 35 and i, iron powder 5; 5.5 and 6, zinc stearate 0.005; 0.008 and 0.01, powdered coal 1 | 7 and 2, thermosetting resin 6; 6.5 and 7, acetone 2; 2.5 and 3 and welding flux 22 ,. 12,792 and 2.99. The components of the mixtures, having a granulation of 025 01 and 0005, were thoroughly mixed by the runners for 10-15 minutes in the specified sequence, with the exception of acetone, which was introduced later to moisten the mixture. For comparison, a mixture of a known composition D was also prepared, which was placed in a box of the backing device and sealed with the weight of the sheets to be welded and supplied with air into a rubberized hose. In accordance with the known technology, the working side of the backing did not have a special reverse roller to navka. The lining mixtures A, B and C, according to the proposed technology, after applying welded sheets in the gap, were pressed with a copper wedge (the lower part of which served as a model for the welding), heated to 250 ° C.

Свойства подкладочного смеси Известный (смесь Д) а) Крупнозернистость и пористость смеси облегчают проникновени жидкого металла внутрь, подкладки б) Недостаточна прочность смеси в момент сварки приводит к смыванию частиц мате риала подкладки и к образованию засоров и неметаллических включений в сварном швеProperties of the lining mixture Known (mixture E) a) The coarseness and porosity of the mixture facilitate the penetration of liquid metal into the inside, the lining b) Insufficient strength of the mixture at the time of welding leads to washing off of particles of the lining material and to the formation of blockages and non-metallic inclusions in the weld

в) Из-за большого содер- в) Наблюдаетс .значительное, кожзни железного порошка и флюса в со- ставе смеси Д поверхность подкладки ко оплавл етс и способна, взаимодейству с наплавленным, металлом, к образованию пригараc) Due to the high content of c). Significantly observed, the leatherette of iron powder and flux in the composition of the mixture E is the surface of the lining which is melted and is capable, interacting with the weld metal, to form a burner.

) Недостаточна огнеупорность и стойкость смеси против термического удара привод т к местным проплавлени м и растрескиванию рабочей поверхности подкладки) Insufficient refractoriness and resistance of the mixture against thermal shock leads to local penetration and cracking of the working surface of the lining.

Качество сварного соединени и его характерные дефекты материалаWeld quality and its characteristic material defects

личество неметаллических включений в наплавленном металле сварного шваthe number of non-metallic inclusions in the weld weld metal

г)d)

« ние 30 си вторично подогретым до 350-iOO C в течение 3 мин. Содержаща с в подкладочной смеси пульвербакелитова смопа в результате нагревани и полимерных превращений переходила в рейольную быстротвердсющую смо.лу, и на рабочей поверхности подкладки получалась прочна , гладка и неплавка канавка с н.у)«ными формой и размерами. Затем Е зазор между свариваемыми листами засыпали небольшое количество порошкообразного присадочного металла и при одном и том же режиме (сила тока 800 А, напр жение 38 В, скорость сварки 25 м/ч, электродна сварочна проволока марки Св-08А, диаметром k мм, покровный флюс АН-З ЗД на cвa рочном тракторе АДС-1000-2 проводили испытание подкладок, изготовленных из смесей А, В, С и Д (см. таблицу). Изменение ширины и высоты обратного валика по длине сварного шва (в среднем + 3 мм ) Пережимы, уширени , наплывы и затеки металла в трещины на поверхности подкладки Поверхность обратного валика и изнаночна сторона сварного шва получаютс грубыми и покрытыми сплошным слоем пригара“30 s are reheated to 350-iOO C for 3 min. As a result of heating and polymer transformations, the pulverbakelite smop containing in the lining mixture turned into a reiol quickly-hardening smog, and on the working surface of the lining a strong, smooth and non-melting groove with the same shape and dimensions was obtained. Then E, the gap between the sheets being welded was filled up with a small amount of powdered filler metal and under the same mode (current 800 A, voltage 38 V, welding speed 25 m / h, electrode wire Sv-08A, diameter k mm, surface An-3ZD flux on the ADS-1000-2 cvarac tractor carried out a test of the pads made of mixtures A, B, C and D (see table). Change of width and height of the back roller along the length of the weld (on average + 3 mm ) Clamps, broadening, sagging and leakage of metal into cracks on the surface of the liner II Reverse roller surface and the back side of the weld obtained rough and covered with a continuous layer of metal penetration

Состав подкладочноСвойства подкладочного смеси материала а) Мелкозернистость Предлагаемый cor став (смеси А, В строени и повышение и С) плотности смесей пре дотвращэют возможнос проникновени жидког металла внутрь подкладки б) В св зи с завершение отверждени пульверба келитовой смолы до начала сварки повыша етс прочность материала подкладки и ча тицы смеси не смыва ютс жидким наплавле ным металлом в)При уменьшении в смес х А, В и С содержани легкоплавких флюса и железного порошка и повышении содержа ни тугоплавких компонентов {кварцевый , оливиновый и цирконовый пески , инертных по отношению к жидкому металлу; резко снижаетс иригар материала подкладки к поверхности обратного валика сварного шва г)Увеличение количества кварцевого, оливинового ив особенности цирконового песков в смес х А, 8 и С повышает огнеупорност и термическую стойкость подкладки во врем сварки, а это устран ет проплавленив , растрескива ние рабочей поверхности канавки, фориируххдей изнаночного валика сварного шваComposition of lining material lining material mixture a) Fine-grained Proposed cor (mixtures A, B and increase and C) mixture density prevent the penetration of liquid metal into the lining b) In connection with the completion of the curing of the pulverb of kelite resin before welding, the strength of the material increases the linings and particles of the mixture are not washed away by the liquid weld metal; c) When the content of fusible flux and iron powder decreases in mixtures A, B and C and the content of refractory components {k Vartsovy, olivine and zircon sands, inert to the liquid metal; iridescent lining material to the surface of the weld back roll diminishes dramatically d) Increasing the amount of quartz, olivine willows, and zircon sand in mixtures A, 8, and C increases the fire resistance and thermal stability of the lining during welding, and this eliminates penetration and cracking of the working surface grooves foriruhhdey purl weld bead

Продолжение таблицыTable continuation

Claims

The quality of the welded joint and its characteristic defects) Defects of welds that occur when using a lining of known composition, indicated in paragraphs. a and b, when using mixtures A, B and C are completely eliminated, the shape and cross section of the return roller, which is stable along the length of the seam, is not pressed and tightened, while reducing the sensitivity to the formation of defects in poor quality processing of sheets for welding. The average size of the protrusions and seams of the seam is within + 0, 5 mm. Due to the completion of the curing of the resin binder and the increased refractoriness and heat resistance of the lining material, the surface of the weld back roller is smooth, non-oxidized and without burns. The average roughness value f (x is in the range of microns. The number of non-metallic inclusions in the welded metal, see above item c) noticeably decreases. 9. 9 Experiments have shown that the mixture (compared to mixture B has lower hardness and strength, fire resistance and heat resistance, and mixture C - increased brittleness, gas working when heated and greater cost. Composition B is recommended as a composition with optimal technical and economic characteristics The high technological properties of the lining of the proposed composition allows to obtain a high-quality seam side of the weld with single-sided welding with a height and section constant along the length of the reverse roller, which has a This surface eliminates the need to carry out labor-intensive operations to weld the underside of the seam and the edge of the structure during the welding process and frees the crane equipment. Invention composition The backing for forming the back side of the weld containing iron powder, ferrosilicon, thermosetting resin powder and welding Flux, characterized in that, in order to improve the quality of the weld, the composition additionally contains quartz, olivine and zircon sand, as well as zinc stearate, powder Crucible coal and acetone in the following ratio of components, weight. 30-37.5 Quartz sand Olivine sand 10-12.5 Zircon sand 3.0-t., 0 Ferrosilicium 5.0-6.0 Iron powder 0.005-0.01 Zinc stearate Powdered coal 1.5-2.0 Thermosetting resin6 -7 Acetone2-3 Welding flux Else Sources of information, taken into account during examination 1. US patent (R 335173, l. 219-137, 1967.

2. German Patent No.15b5bZO, l. iS h 1966 (prototype).