Спосіб виготовлення покритих електродів

Спосіб виготовлення покритих електродів, що включає дозування компонентів покриття, змішування їх з рідким склом, нанесення отриманої обмазувальної маси на поверхню металевого стрижня, термообробку електродів, їх занурення в ємність з гомогенізованою багатокомпонентною композицією, що містить мономери ВІНІЛЬНОГО чи алкільного ряду і перекисний ініціатор, відрізняється тим, що додатково в ємність з гомогенізованою багатокомпонентною композицією вводять багатофункціональну мономерну сполуку, яка містить два і більше подвійних зв'язків, у КІЛЬКОСТІ 210% від маси багатокомпонентної композиції й отриману суміш нагрівають до температури и полімеризації протягом часу, необхідного для полімеризації 25-29% загальної КІЛЬКОСТІ мономерів в полімерний стан Винахід відноситься до галузі техніки, а саме до виробництва зварювальних матеріалів, конкретно покритих електродів для ручного дугового зварювання Відомий спосіб виготовлення покритих електродів, при якому роблять дозування компонентів покриття, змішуванні їх з рідким склом, нанесення отриманої обмазувальної маси на поверхню металевого стрижня і термообробку отриманих електродів [1] Однак покриті електроди, виготовлені по цьому способі, необхідно надійно упаковувати, зберігати в спеціальних приміщеннях, а перед зварюванням піддавати додатковій енергоємній операції - технологічної прокалки протягом тривалого часу Це зв'язано з тим, що при збереженні і транспортуванні вони інтенсивно адсорбують вологу з навколишньої атмосфери, що різко підвищує їхню чутливість до утворення зварювальних дефектів, зокрема, пор Наприклад, електроди з карбонатнофлюоритовим покриттям перед зварюванням проколюють при температурі 500°С протягом 3 годин Термін придатності таких електродів при збереженні в приміщенні з температурою не нижче 17°С і відносної вологості повітря менш 50% складає три доби Однак навіть такі ретельні міри не завжди ефективні Практика застосування електродів (УОНИ 13-45А, 48Н-1, 48Н-2) показує, що підвищення температури навколишнього середовища (у ЛІТНІЙ період) з 14 до 25°С, незважаючи на збіль шення температури прокалки і часу витримки (550°С, витримка 6ч), зміст вільного водню в металі шва підвищується в 2-3 рази (у порівнянні з зимовим періодом) Крім того, для багатьох електродів гарантованою умовою досягнення паспортної якості зварювального шва є регламентована межа припустимої абсолютної вологості навколишньої атмосфери при зварюванні Це звужує практичний інтервал використання покритих електродів (особливо в монтажних умовах) Відомий також спосіб виготовлення покритих електродів [2], при якому роблять дозування компонентів покриття, змішуванні їхній з рідким склом, нанесення отриманої обмазувальної маси на поверхню металевого стрижня, термообробку отриманих електродів, їхнє занурення на у ємність з гомогенізованою багатокомпонентною композицією, що містить малополярні мономери вшильного чи алкільного ряду і перекісний ініціатор, з наступною термообробкою нанесених електродів при температурі полімеризації малополярних мономерів Покриті електроди, виготовлені в такий спосіб, за рахунок утворення після термообробки (полімеризації) тонкої вологостійкої плівки, захищені від капілярного підсмоктування вологи з атмосфери незалежно від умов і тривалості збереження електродів Тим самим відпадає необхідність в енергоємній технологічній прокалці електродів перед зварюванням 00 о (О 61708 Однак процес полімеризації (плівкутворення) ної дисоціації з утворенням водню і вуглецю за малополярних мономерів відбувається протягом схемою тривалого часу - до 2 годин і більш (у залежності СпН2гі *° >пС + 2пН від співвідношення і природи малополярних моноАтомарний водень, що утвориться, здатний інмерів), що вимагає додаткових витрат електротенсивно розчинятися в зварювальній ванні енергії Це пояснюється тим, що плівкоутворення В основу винаходу поставлена задача - підмалополярних мономерів (у присутності перекісновищення зварювально-технологічних властивосго ініціатора) відбувається багатостадійне, тобто тей електродів, зниження енергоємності їхнього розтягнуто в часі виготовлення На початку відбувається утворення донорноПоставлена задача досягається тим, що перед акцепторних асоціатів між мономерами і електрозануренням електродів у ємність з гомогенізованнозв'язаним ансамблем атомів шихтових часток ною багатокомпонентною композицією вводять за схемою багатофункціональне мономерне з'єднання, утри|М+К|(|М К|, муюче два і більш подвійних зв'язки, у КІЛЬКОСТІ 2де М - мономерна композиція, 10% від маси гомогенизованої композиції й отриК - конгломерат часток мінералів, руд і фероману суміш нагрівають до температури и полімесплавів, скріпленим сполучним ризації протягом часу, необхідного для полімериПри наступній тепловій обробці Т, вибраної з зації 25-29% загальної КІЛЬКОСТІ В полімерний стан умов Т-| < Т М п + т -с—с—с н н Які ВОЛОДІЮТЬ ЩОДО високої газо- і водопроникністю, тому що молекули газів і води можуть дифундувати в міжмолекулярний плівковий простір Утворення просторових трьохмернозшитих структур типу R ->мп * к 3) обривши ланцюга R R мп * к -ь М -с—с К Де J - молекула ініціатора, R* - активний центр-радикал, n, m - число мономерних ланок, що входять у макромолекулу, що змінюється в межах 103-105 Теплову обробку ведуть при 70-80°С в плин 2ч При Т нижче початку - полімеризації (60°3) утворення активних центрів-радикалів (стадія ініціювання) не відбувається і ВІДПОВІДНО не спостерігається реакція росту ланцюга, тобто полімеризація не протікає При Т>Т К И П І Н Н Я (Т=90°3) порушується герметичність гідрофобних плівок Багатостадійність процесу є причиною іншого небажаного побічного явища у полімерній ВОЛОГОСТІЙКІЙ ПЛІВЦІ залишається значна КІЛЬКІСТЬ залиш кового мономеру, що, з одного боку, дифундуючи через плівку погіршує екологію навколишнього середовища, а з іншого боку, сприяє насиченню воднем металу шва, що може послужити причиною утворення холодних тріщин при зварюванні сталей, що гартуються Причина цього небажаного явища полягає в наступному При влученні в дугу залишковий мономер піддається процесу терміч н ~с—с—с—сн -с—с—с—сн н -с—с—с—с~ Н Н перешкоджають проникненню молекул газів і води в міжмолекулярний плівковий простір, що підвищує захисні властивості полімерних плівок Найбільш прийнятна КІЛЬКІСТЬ введення багатофункціонального мономерного з'єднання варіюється в діапазоні 2-10% від маси композиції (мономери вшильного чи алкільного ряду + перекісний ініціатор), оскільки при цьому досягається оптимальна КІЛЬКІСТЬ МІСЦЬ ЗШИВКИ І ТИМ са мим оптимальна середня величина отвору "сита" макромолекулярної сітки, що виходить При введенні менш 2% величина отвору в "ситі" досить велика для дифундувати молекул газів і води При 61708 >10% не доцільно, тому що приводить до подорожчання суміші при стабільно високому захисному ефекті Попереднє нагрівання в ємності суміші (мономери вшильного чи алкільного ряду + перекісний ініціатор + багатофункціональне мономерне з'єднання) до Т (м полімеризації дозволяє одержати розчин полімерів у мономерах Процес зшивання цього розчину до одержання полімерної плівки (100%-ний зміст полімеру) йде приблизно на два порядки швидше (протягом 1-Зхв замість 1,52,5год по прототипі) Це обумовлено тим, що процес полімеризації при великих обсягах (у ємності) 6 Обрив ланцюга при рекомбінації РО - (СН2 - СН)п - СН2 - СН- + НС - СН2 - (СН - СН 2 ) т - Р О — э X X полімерний стан у КІЛЬКОСТІ менш 26% процес структурування плівок йде за схемою РО - О Р — * - 2РО • (Р - О - О - Р) Р - перекісний ініціатор, Реакція росту ро • + сн,=сн —»- ро - сн, - сн • X X X - сн2 - сн -РО-(СН 2 -СН) П РО - СН 2 - СН + пСН 2 = СН X X X X X X Обрив ланцюга при диспропорціонированії РО - (СН 2 - СН)п - СН- + -НС - СН 2 - (СН - С Н 2 ) т - РО — * • X X X X *~РО - (СН 2 - СН)п - СН 2 - СН 2 + НС = СН - (СН - С Н 2 ) т - ОР X тонкій ПЛІВЦІ набагато більше, ніж у ємності Часткова (неповна) попередня полімеризація суміші дозволяє знизити імовірність насичення металу шва воднем Це зв'язано з тим, що полімерні ланцюги утворюють глобули з розміром надмолекулярних утворень у десятки тисяч разів більше, ніж молекули мономерів Тому термодеструкція полімерів не відбувається з утворенням атомарного водню (оскільки потрібно на 35-40% більше енерговитрат), що насичує метал шва,а спостерігається утворення водню в молекулярному стані, що не розчиняється в зварювальній ванні При перетворенні малополярних мономерів у X — * - Р О - (СН2 - СН)п - СН2 - СН - СН - СН2 - (СН - СН 2 ) т - О йде значно інтенсивніше, ніж у тонкій рідкій ПЛІВЦІ, тому що кисень повітря є сповільнювачем процесу полімеризації Очевидно, що концентрація кисню на одиницю маси при проведенні полімеризації в X X X X X о ДеХ-Н, СІ, ІТД OR п, m - ступінь полімеризації, таким чином розтягнуто за часом Крім того, залишається значна КІЛЬКІСТЬ мономера, здатного при термодеструкції перейти в атомарний стан При глибині перетворення мономерів у полімері >29% процес полімеризації в ємності стає некерованим, утвориться просторово зшита полімерна система, що володіє нульовою плинністю Функціональне призначення біфункцюнального мономерного з'єднання - прискорення технологічного процесу виготовлення електродів для ручного дугового зварювання Попереднє нагрівання - для підвищення якості металу шва за рахунок зниження його насичення воднем Джерела інформації 1 Справочник по сварке / Под ред Е В Соколова, т 1 М Машиностроение, 1960 - с 97, 2 Кассов В Д , Бондарев С В Оптимизация состава влагостойких композиций электродов // Вісник Східноукраїнського Національного університету їм Даля, №7 (53) - 2002, С 95-98 Перенос ланцюга РО - (СН2 - СН)п - СН2 - СН • + zH X > X * - Р О - (СН 2 - СН)п - СН 2 - СН 2 + z • X X Комп'ютерна верстка А Ярославцева Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119