Склад покриття для захисту поверхні від налипання бризок розплавленого металу

Корисна модель відноситься до галузі техніки, а саме до зварювання, зокрема до складу покриття для захисту поверхні від налипання бризок розплавленого металу. Відомий склад покриття для захисту поверхні від налипання бризок розплавленого металу [авторське посвідчення СРСР №620359 кл. В23К35/36, бюл. №31, 1978p.]. Однак даний склад покриття не забезпечує достатнього захисту металу, що зварюється. Найбільш близько для корисної моделі за сукупністю ознак є склад покриття для захисту поверхні від налипання бризок розплавленого металу [авторське посвідчення СРСР №719838, кл. В23К35/36, бюл. №9, 1980p.], що містить (мас. %): вода 35-40 полівінілацетатна емульсія 10-20 крейда інше. Недоліком цього покриття є наявність у його складі в якості наповнювача значної кількості крейди (40...55 мас. %). Це веде до незадовільного запалювання і горіння дуги. Якість металу шва недостатньо висока - шов має чорний колір, шорсткувату поверхню. При наявності на захисній поверхні іржі у шві створюються пори. Крім того, полівінілацетатна емульсія у покритті має високу адгезію до металу, яка збільшується ще і при нагріванні у процесі зварювання, що приводить до утворення щільної не видаляємої плівки з поверхонь, що захищаються. Видалення такого шару вимагає складних операцій піскоструйки, дробеструйки та ін. В основу корисної моделі поставлено задачу створення складу покриття для захисту поверхні від налипання бризок розплавленого металу, використання якого забезпечувало б підвищення стабільності горіння дуги і якість металу шва, зменшення адгезії покриття. Поставлена задача вирішується тим, що склад покриття, який містить крейду і воду, додатково містить лігнін і марганцевий шлам, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: крейда 8-10 лігнін 12-15 марганцевий шлам 17-21 вода інше. Лігнін є відходом гідролізної і целюлозно-паперової промисловості. У практиці зварювального виробництва відоме застосування цього природного полімеру як пластифікатору обмазувальної маси і газоутворюючої складової електродного покриття [В.В. Благовещенская и др. «Технология изготовления электродов для дуговой сварки». Г., 1966, с.22, 30]. У пропонованому захисному покритті лігнін як органічна добавка виконує функцію зв'язуючого для забезпечення необхідної укриваємості і достатнього зчеплення. Його використання дає позитивний ефект, що полягає в утворенні легко видаляємого покриття. Марганцевий шлам являє собою відхід виробництва перманганату калію і має наступний хімічний склад, мас. %: карбонат кальцію 13-15 карбонат калію 3-4 суміш бікарбонату калію і їдкого калію 15-20 марганцовокислый калій 3-4 піролізит 8-10 оксид алюмінію 2,0-2,5 оксид хрому 2,5-3,5 оксид заліза 1-2 силікати інше. У пропонованому покритті марганцевий шлам разом із крейдою виконує функцію наповнювача. Уведення марганцевого шламу дозволяє значно зменшити вміст крейди в покритті. У результаті досягається гарне запалювання і стабільне горіння дуги. Це зв'язано з оксидом калію, що утвориться у результаті металургійних реакцій та знімає потенціал іонізації дугового проміжку. Підвищення стабільності горіння дуги поліпшує плавлення, перенос і формування металу шва; шов стає дрібно лускатим із плавним переходом до основного металу. Висота нерівностей поверхонь зварених швів (шорсткість) зменшується. Додаткової позитивний ефект виявляється в тому, що марганцевий шлам містить оксиди ряду металів. У результаті в процесі зварювання захисні покриття виконують і роль флюсу, що сприятливо позначається на якості металу шва. Так активізується процес десульфурації металу шва. Наявність у марганцевому шламі оксидів кремнію і заліза сприяє окислюванню вуглецю в металі шва. Це позитивно позначається на підвищенні стійкості металу шва проти утворення кристалізаційних трі щин, за рахунок зменшення концентрації вуглецю в металі. Крім того, підвищується стійкість шва проти пористості від іржі. Використання марганцевого шламу - відходу виробництва перманганату калію - дозволяє ефективно втягнути в промисловий оборот додаткові сировинні джерела калію, кальцію, марганцю, алюмінію, хрому, заліза, кремнію. З економічної точки зору пропоноване захисне покриття більш вигідне, чим відоме, тому що: - лігнін і марганцевий шлам є відходами виробництва; - значне зниження кількості крейди в покритті зменшує енерговитрати на виготовлення складових покриття. Оптимальний вміст інгредієнтів, що вводяться - наповнювача (крейда + марганцевий шлам), зв'язуючого (лігнін) і розчинника (вода) - у пропонованому чотирьохкомпонентному покритті визначено експериментальним шляхом. Уведення до складу покриття марганцевого шламу і крейди найбільше доцільно у діапазонах 17...21 мас. % і 8...10 мас. %. Відповідно зменшення вмісту марганцевого шламу менш 17 мас. % наприклад 15 мас. % і збільшення крейди більш 10 мас. %, наприклад 11 мас. %, веде до незадовільного запалювання і горіння дуги, збільшується шорсткість зварних швів. При збільшенні змісту марганцевого шламу більш 21 мас. %, наприклад, 23 мас. % і зменшення змісту крейди менш 8 мас. %, наприклад 7 мас. %, погіршується когезія покриття. При введенні в покриття лігніну більш 15 мас. %, наприклад, 16,5 мас. %, збільшується в'язкість складу, утрудняється нанесення його на поверхню, що захи щається. Зменшення вмісту лігніну менш 12 мас %, наприклад 10,5 мас. %, приводить до недостатньої в'язкості покриття, у результаті чого важко домогтися рівномірної товщини наносимого шару. Конкретні склади для захисту поверхні від налипання бризок розплавленого металу приведені в табл.1. Таблиця 1 Компоненти Крейда Лігнін Марганцевий шлам Вода 1 7 10,5 15 2 8 12 17 Склад, % 3 9 13,5 19 інше 4 10 15 21 5 11 16,5 23 Покриття готують шляхом перемішування крейди, марганцевого шламу і лігніну при їх строгому ваговому дозуванні у мішалці для одержання суміші настільки однорідної, що хімічний аналіз не виявляє різниці в навішеннях, узяти х з різних місць. Після цього суху суміш розводять водою і перемішують у краскозмішувачі. Отримані склади методом розпилення наносяться на ділянки поверхні металу, що захищаються. Оцінка властивостей покрить, приготовлених складів 1 - 5, була проведена при автоматичному зварюванні у вуглекислому газі зразків зі сталі 40 дротом Св-08Г2С. Діаметр дроту 3 мм. Зварювання здійснюється на наступних режимах: Ізв=720...740А, Uд=36...38В, Vзв=60м/год. Визначали легкість видалення покриття з поверхні після зварювання, якість покрить (напливи, залисини, патьоки), шорсткість зварного шва (як різниця максимальної і мінімальної висоти шва), характер порушення і горіння дуги. У тих же умовах випробували відомий склад покриття [авторське посвідчення СРСР №719838, кл. В23К35/36, 1980], прийнятого за прототип. Отримані результати дослідів зведені в табл.2. Таблиця 2 Склади 1 Спосіб видалення покриття Не потрібно 2 3 4 5 -//-//-// А.С 719838 Металевою щіткою -// Якість нанесення покриття Незадовільне (несплошність покриття, патьоки) гарне -//-//незадовільне (напливи, нерівномірність товщини покриття) Гарне Характер порушення і горіння дуги Шорсткість (нерівність) шва, мм Незадовільне 0,9 Дуга горить стабільно -//-// 0,5 0,4 0,3 -// 0,3 незадовільне 1,2 Таким чином, спільне введення лігніну, марганцевого шламу, крейди і води в кількостях, що відповідають складам 2-4, утворять композиції, що забезпечують позитивний ефект: підвищення стабільності горіння дуги і стійкість її запалювання, легкість видалення покриття після зварювання, підвищення якості металу зварного шва, зниження вартості покриття при збереженні необхідної когезії захисного покриття і надійного захисту основного металу від бризок розплавленого електродного металу.