Склад порошкового дроту для зварювання міді

Реферат: Склад порошкового дроту для зварювання міді і міді зі сталлю відкритою дугою, що складається з мідної оболонки й шихти, містить плавиковий шпат, кремнефтористий натрій, алюміній, бор, мідний порошок. Додатково шихта порошкового дроту містить фтористий алюміній, оксид міді, нікелевий порошок. UA 113643 U (54) СКЛАД ПОРОШКОВОГО ДРОТУ ДЛЯ ЗВАРЮВАННЯ МІДІ UA 113643 U UA 113643 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до зварювального виробництва і може бути застосована при виготовленні порошкового дроту, для зварювання міді і міді зі сталлю відкритою дугою. Відомий склад самозахисного порошкового дроту для механізованого зварювання алюмінієвих бронз, що складається з порошкоподібної шихти при наступному співвідношенні компонентів, ваг. % [1]: плавиковий шпат 0,7 кремнефтористий натрій 0,7 феромарганець 0,42 феросиліцій 0,14 цирконій 0,14 алюміній 9,8 феротитан 0,14 мідний порошок 1,26 рутиловий концентрат 0,35 гематит 0,7 мідна оболонка решта. При використанні цього дроту в широкому діапазоні режимів зварювання він не забезпечує якісне зварне з'єднання без попереднього підігріву, що у свою чергу приводить до ускладнення технології зварювання, має значне розбризкування електродного металу. Відомий порошковий дріт для зварювання міді зі сталлю, що складається з мідної оболонки й порошкоподібної шихти при наступному співвідношенні компонентів дроту, ваг. % [2]: плавиковий шпат 8,0-12,0 кремнефтористий натрій 23,0-27,0 натрій фтористий 13,0-17,0 закис міді 28,0-32,0 алюміній 4,0-6,0 бор 2,0-4,0 мідний порошок 10,0-15,0 мідна оболонка решта. Метал шва забруднюється неметалевими включеннями внаслідок відставання плавлення серцевини дроту від оболонки, потрапляння у зварювальну ванну частинок серцевини, що не розплавилися. При порушенні вимог до підготовки крайок під зварювання, а також у процесі зварювання у метал шва переходить значна кількість кисню, який через відсутність у достатній кількості розкислення зварювальної ванни, призводить до утворювання тріщин в металі шва. Загальними суттєвими ознаками відомого складу порошкового дроту й того, що заявляється, є вміст у складі: плавикового шпату, кремнефтористого натрію, алюмінію, бору, мідного порошку, а також застосування мідної оболонки. В основу корисної моделі поставлена задача створення самозахисного порошкового дроту, який би забезпечив зниження пороутворювання шва, покращання фізико-механічних властивостей металу шва, а також зварювально-технологічних властивостей дроту в широких діапазонах режимів зварювання. Поставлена задача вирішується тим, що, згідно з корисною моделлю, склад порошкового дроту додатково містить нікелевий порошок, алюміній фтористий, оксид міді, при наступному співвідношенні компонентів, ваг. %: плавиковий шпат 2,0-2,4 кремнефтористий натрій 4,0-4,8 фтористий алюміній 2,0-2,4 оксид міді 2,0-2,2 алюміній 0,5-0,6 бор 0,4-0,8 нікелевий порошок 1,0-1,8 мідний порошок 8,0-5,0 мідна оболонка решта. Плавиковий шпат зменшує вміст водню завдяки тому, що фтор, який виділяється при його дисоціації, взаємодіє з воднем, що є в зоні зварювальної дуги, і утворює фтористий водень (HF), утворений газ легко виводиться з рідкого металу. Наявність плавикового шпату в складі дроту забезпечує утворення шлаку з низькою температурою плавлення і не високою динамічною в'язкістю, що сприяє виведенню неметалевих включень з металу шва до його кристалізації. Вміст плавикового шпату в складі 1 UA 113643 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 дроту може змінюватись в межах (2,0-2,4) %. При меншій кількості не забезпечується нейтралізація водню, а наявність його більше 2,4 % погіршує властивості шлакового покриття зварного шва. Кремнефтористий натрій в складі дроту покращує захист металу від впливу водню, а також сприяє підвищенню глибини проплавлення завдяки забезпеченню сталості дугового розряду, знижує коефіцієнт втрат на розбризкування. Вміст кремнефтористого натрію може складати (4,0-4,8)%. Менший вміст не забезпечить захисних властивостей від дії водню, більший вказаної кількості погіршує технологічні властивості дроту. Співвідношення плавикового шпату і кремнефтористого нагрію повинно складати 1:2. Такий склад шлакоутворюючої основи в цілому підвищує рафінуючий вплив шлаку, що утворюється при плавленні дроту, завдяки збільшенню вірогідності утворення в ньому комплексних з'єднань, які визивають ріст неметалевих частинок в рідкому металі та наступне їх спливання на поверхню шва. Один з найбільш ефективних фторидів є фтористий алюміній (AlF3), причому для фториду алюмінію з підвищенням температури зростає вірогідність протікання реакції з парами води. Прийнятий вміст фторидів (СаF2, AIF3, Na2SiF6) найбільш ефективний у співвідношенні 1:1:2. Наявність такого набору фторидів, у зазначеному співвідношенні, забезпечую широкий температурний інтервал їх дисоціації, що позитивно впливає на захист розплавленого металу від взаємодії з воднем. Застосування нікелю в шихті порошкового дроту забезпечує скорочення інтервалу кристалізації та зменшення пористості метала зварного шва, крім того він забезпечує дрібнокрапельний перенос розплавленого металу у дуговому проміжку і покращує формування наплавленого металу. Нікель також зменшує розчинність алюмінію в сплавах на мідній основі при зниженні температури, тому необхідно обмежувати зміст нікелю в складі порошкового дроту 1,8 %. Бор в склад порошкового дроту введено для розкислення розплавленого металу шва, крім того цей компонент виконує роль модифікатора, так як утворює додаткові центри кристалізації, які сприяють подрібненню первинного зерна, й тим самим покращує механічні властивості металу шва. Оптимальний вміст бору (0,4-0,8) %. Менша кількість не забезпечить необхідного рафінування, а перевищення вказаної кількості знизить фізико-механічні властивості металу зварного шва. Введення до складу дроту оксиду міді і алюмінієвого порошку у співвідношенні 4:1 забезпечує протікання екзотермічної реакції: 3СuО+2АІ=Аl2О3+3Сu. Тепловий ефект реакції екзотермічної суміші при взаємодії оксиду міді і алюмінію складає Al H298  4,12 кДж/г, що є найбільшим у порівнянні з використанням в суміші інших M розкислювачів. qAl  Al H298 - ентальпія системи в нормальних умовах, кДж/моль; M - сума молекулярних мас вихідних речовин, г/моль. Кількість відновленої міді в результаті протікання зазначеної реакції визначається із співвідношення Mок Q  ок , MCu QCu де Mок - молярна маса оксиду міді, моль; MCu - молярна маса міді, моль; QCu - кількість відновленої міді, ваг. %; Qок - кількість оксиду міді у складі шихти порошкового дроту, ваг. %. Відповідно до розрахунків, відновлюється 79,7 % міді з її оксиду, решта витрачається на вигоряння та шлакоутворення. Для гарантованого отримання екзотермічного процесу, що надає додатковий тепловий ефект, необхідно ввести в склад порошкового дроту 2,0…2,2 % оксиду міді і 0,5…0,6 % алюмінію. При більшому вмісті оксиду міді утвориться його надлишок, що негативно вплине на однорідність зварного шва і механічні характеристики. Додатковий тепловий ефект сприяє збільшенню загальної теплової потужності, що підвищує продуктивність плавлення дроту, зменшує відставання плавлення стрижня від оболонки, сприяє розігріву металу, що зварюється. Наявність вказаних ефектів забезпечує зменшення неметалевих включень в металі шва, знижує вірогідність утворення пор і тріщин. 2 UA 113643 U 5 10 Для виготовлення дроту діаметром 2,5 мм застосовували мідну стрічку М1 розміром 0,5×15 мм. Виготовленими дротами зварювали в стик на флюсо-мідній підкладці пластини з міді розміром 5×80×150 мм та 8×80×150 мм. Режими зварювання: зварювальний струм 300…З50 А, напруга на дузі 26…30 В. Зварювання виконували в напівавтоматичному режимі на постійному струмі зворотної полярності. Пропонований самозахисний порошковий дріт забезпечує високі зварювально-технологічні властивості. Джерела інформації: 1. Авторське посвідчення СРСР № 812487 кл В23K 35/36, 1979. 2. Патент України на корисну модель № 41131 В23K 35/40, 2009. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Склад порошкового дроту для зварювання міді і міді зі сталлю відкритою дугою, що складається з мідної оболонки й шихти, містить плавиковий шпат, кремнефтористий натрій, алюміній, бор, мідний порошок, який відрізняється тим, що шихта порошкового дроту додатково містить фтористий алюміній, оксид міді, нікелевий порошок, при наступному співвідношенні компонентів дроту, ваг. %: плавиковий шпат 2,0-2,4 кремнефтористий натрій 4,0-4,8 фтористий алюміній 2,0-2,4 оксид міді 2,0-2,2 алюміній 0,5-0,6 бор 0,4-0,8 нікелевий порошок 1,0-1,8 мідний порошок 8,0-5,0 мідна оболонка решта. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3