Склад електродного покриття

Реферат: Склад електродного покриття містить мармур, феротитан, алюміній, слюду, соду, ферованадій, тальк, феросиліцій і плавиковий шпат при наступному співвідношенні компонентів покриття, мас. %: мармур 15-20 ферованадій 4-6 плавиковий шпат 10-12 феротитан 50-60 алюміній 1-3 феросиліцій 4-6 тальк 2-3 слюда 0,4-1,0 сода 0,5-1,5. UA 106584 U (54) СКЛАД ЕЛЕКТРОДНОГО ПОКРИТТЯ UA 106584 U UA 106584 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до зварювання, зокрема до складів електродних покриттів, що застосовуються для холодного зварювання чавуну. У зварювальному виробництві відомі склади покриттів, наприклад електродів марок ОЗЧ-2, ОЗЖН-1, ЦЧ-4 та ін., а також склади електродних покриттів по авторським свідоцтвам [1-3], які містять мармур, кріоліт, феротитан, різні алюмосилікати (польовий шпат, слюду, тальк), соду, калієво-натрієве рідке скло та інші компоненти. Найбільш близьким по вмісту компонентів до складу, що заявляється, і вибране як прототип є покриття [4], яке містить наступні компоненти, мас. %: мармур 12-20 польовий шпат 6-10 кріоліт 6-10 нікель 40-50 алюміній 1-3 феротитан 15-20 калій хромовокислий 0,5-3,0 слюда 1-3 сода 0,5-1,5. Електродне покриття основного виду, призначене для виробництва зварювальних електродів, які використовуються для холодного зварювання чавуну на постійному струмі. Використання складу електродного покриття дозволяє проводити багатошарове холодне зварювання чавунних деталей і заварку дефектів чавунного литва із забезпеченням високої якості зварних швів і можливістю їх обробки металоріжучим інструментом. Недоліком аналогічних електродів, у тому числі і прототипу, є використання дорогих і дефіцитних для України матеріалів, зокрема нікелю, що ускладнює їх виробництво. Це не дозволяє використовувати згадані електроди для зварювання в промислових об'ємах. Основними причинами, по яких в аналогах і прототипі неможливо отримати технічний результат, що досягається корисною моделлю, є недосконала система розкислення, легування і газошлакова система покриття електродів, що не дозволяє отримати якісний метал шва при зварюванні чавуну в промислових умовах без підігріву. В основу корисної моделі поставлена задача створення електрода для холодного зварювання чавуну з поліпшеними зварювально-технологічними властивостями електродів і підвищення якості наплавленого металу, що забезпечуються за рахунок зміни системи розкислення, легування, шлакової і газової системи захисту металу шва компонентами електродного покриття. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що для оптимізації системи розкислення і газошлакової системи покриття в його склад, що містить мармур, феротитан, алюміній, слюду і соду, додатково вводять ферованадій, тальк, феросиліцій і плавиковий шпат при наступному співвідношенні компонентів покриття, мас. %: мармур 15-20 ферованадій 4-6 плавиковий шпат 10-12 феротитан 50-60 алюміній 1-3 феросиліцій 4-6 тальк 2-3 слюда 0,4-1,0 сода 0,5-1,5. Новим, у порівнянні з прототипом, є введення до складу покриття ферованадію 4-6 %, плавикового шпату 10-12 %, феросиліцію 4-6 %, тальку 2-3 %, а також збільшення вмісту феротитану до 50-60 %. Істотність відмін складу покриття, що заявляється, полягає в невідомості використання в ньому феросиліцію як розкислювача і ферованадію як карбідоутворювача, плавикового шпату, тальку як газо- і шлакоутворюючих компонентів, а також збільшення вмісту феротитану, що забезпечує додаткове розкислення і легування металу шва, підвищення його якості і стабільне запалювання дуги. Застосування феросиліцію, феротитану, ферованадію і алюмінію у складі покриття для холодного зварювання чавуну одночасно в запропонованому відношенні невідомо і дає новий ефект - зменшує ширину мартенситного прошарку по лінії сплавлення й дозволяє стабільно одержувати необхідну твердість наплавленого металу НВ 180-200, що виключає утворення 1 UA 106584 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 тріщин у перехідній зоні й наплавленому металі. При цьому забезпечується висока якість наплавленого металу й можливість механічної обробки звареного з'єднання. Вміст феросиліцію, феротитану, ферованадію і алюмінію у складі покриття, що заявляється, являє собою нову легуючу систему Si-Ti-V-Al оптимального складу. Легування високовуглецевого, зі вмістом більше 1 % С, сталевого шва титаном і ванадієм приводить до різкого зниження твердості наплавленого металу в результаті утворення карбідів титану і ванадію, які зв'язують основну кількість вуглецю, збіднюючи ним твердий розчин і сприяючи утворенню феритної матриці. Карбід титану (TIC) і карбід ванадію (VC), у вигляді дисперсних включень, рівномірно розподіляються у феритній матриці, забезпечуючи твердість наплавленого металу НВ 160-200. Кремній, поряд з розкисленням зварювальної ванни при зварюванні чавуну, зменшує розчинність вуглецю в залізі, тому що міжатомні зв'язки із залізом у нього сильніше, ніж у вуглецю, що, у свою чергу, сприяє зменшенню ширини мартенситного прошарку. Введення феросиліцію, феротитану, ферованадію і алюмінію у кількостях відповідно менше 4, 50, 4 і 1 % приводить до підвищення твердості наплавленого металу в перехідній зоні й збільшує ймовірність утворення тріщин. При вмісті феросиліцію, феротитану, ферованадію і алюмінію у кількостях відповідно більше 6, 60, 6 і 3 % приводить, до погіршення зварювально-технологічних властивостей електродів через недостатню кількість газо- і шлакоутворюючих компонентів покриття, зниженню якості металу шва через забруднення металу неметалічними включеннями. Введенням до складу покриття електродів, плавикового шпату й тальку в кількостях відповідно 10-12 і 2-3 % досягається оптимальний газошлаковий захист високолегованого сплаву, що утворюється при плавленні електрода. Шлаки, що утворюються, характеризуються гарною газопроникністю, необхідною в'язкістю й відмінною віддільністю, що забезпечує можливість заварки глибоких розробок і дефектів у відливках із чавуну без пошарового очищення шлаків. При зменшенні кількості плавикового шпату і тальку, відповідно менше 10 і 2 % погіршується шлаковий захист металу шва й підвищується схильність до утворення пористості наплавленого металу. При збільшенні вмісту, плавикового шпату і тальку більше, відповідно 12 і 3 % підвищується схильність металу шва до зашлаковок, утруднена заварка ливарних дефектів без зачищення кожного валика, погіршується віддільність шлаків, підвищується його в'язкість. Сода вводиться в склад покриття в кількості 0,5-1,5 % як пластифікатор обмазки при виготовленні електродів, методом обпресування. Крім цього, сода виконує роль стабілізатора зварювальної дуги й газового захисту металу шва. Слюда вводиться в склад покриття в кількості 0,4-1,0 % як пластифікатор покриття, що покращує процес нанесення покриття, яке містить велику кількість феросплавів. При вмісті слюди в покритті менше 0,4 % погіршується процес обпресування електродів, а також погіршується газовий захист зварювальної ванни. При введенні слюди в кількості більше 1,0 % збільшується пористість металу шва. Таким чином, компоненти, що входять у покриття, мармур, плавиковий шпат, ферованадій, феросиліцій, феротитан, алюміній, слюда й сода забезпечують одержання ефекту, що виразився в підвищенні якості наплавленого металу й поліпшенні зварювально-технологічних властивостей зварювального електрода. Технологія виготовлення електродів із покриттям, що заявляється, не відрізняється від відомої. Як електродні стрижні використовується зварювальний дріт марок Св08 або СвО8А ГОСТ 2246-70. Виготовлено й випробувано електроди п'яти варіантів із покриттям, що заявляється, і електрод-прототип. Варіанти виготовлених електродів наведені в таблиці 1. 2 UA 106584 U Таблиця 1 Склад покриття електродів Компоненти покриття Мармур Ферованадій Плавиковий шпат Феротитан Алюміній Феросиліцій Тальк Сода Польовий шпат Криоліт Нікель Калій хромовокислий Слюда Вміст компонентів, мас. % (по варіантам електродів) Прототип 1 2 3 4 16 14 20 18 15 7 6 5 4 16 11,5 12 10 17 49 50 55 60 1 3,5 3,0 1,6 1,0 3 4 5 6 4 3 2,5 2 1 2,0 1,5 0,5 1,0 8 8 43 3 3 1,5 1 0,4 1 5 21 3 7 60,5 0,5 6,5 1 0,3 0,2 Результати технологічної перевірки дослідних електродів і прототипу наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Результати технологічних випробувань електродів Варіант електроду Прототип 1 2 3 4 5 Зварювальнотехнологічні властивості Формування шва задовільне, схильні до утворення пор і тріщин. Обробка шва утруднена. Формування шва задовільне, схильність до утворення пор і тріщин низька. Обробка шва задовільна. Формування шва добре, схильність до утворення пор і тріщин низька. Обробка шва хороша. Формування шва відмінне, не схильні до утворення пор і тріщин. Обробка шва хороша. Формування шва хороше, не схильні до утворення пор і тріщин. Обробка шва хороша. Формування шва задовільне, схильні до утворення зашлаковок. Обробка шва хороша. Ширина Кількість пор на Твердість Кількість прошарку 100 мм шва, наплавленого тріщин на 100 підвищеної шт… металу, НВ мм шва, шт… твердості, мм 5 210 3 0,8 2 195 1 0,6 нема 180 нема 0,4 нема 170 нема 0,2 нема 160 нема 0,15 165 нема 0,2 3 зашлаковки 3 UA 106584 U 5 10 15 20 Для визначення якості наплавленого металу й зварювально-технологічних властивостей електродів робили багатошарову заварку оброблення глибиною 20 мм і довжиною 100 мм із кутом розкриття 70° на пластині із сірого чавуну марки СЧ 21 товщиною 30 мм. Зварювання робили електродами діаметром 4 мм на постійному струмі зворотної полярності. Сила струму 140-160 А. Результати випробувань зварювально-технологічних властивостей і якості наплавленого металу показують, що оптимальним є склад покриття варіантів 2, 3 і 4, що забезпечує високу якість наплавленого металу (відсутність тріщин, пор, зменшення ширини прошарку з підвищеною твердістю, зниження твердості) гарні зварювально-технологічні властивості електродів при холодному зварюванні чавуну. Електродне покриття варіантів 1 і 5, що містить відповідно знижену й підвищену кількість компонентів, що заявляються, не забезпечує вирішення поставленої задачі. Таким чином, використання в покритті зазначених компонентів у певному сполученні й певних пропорціях, забезпечують вирішення поставленої задачі - високих зварювальнотехнологічних властивостей електрода і якості наплавленого металу, дозволяють робити багатошарове холодне електродугове зварювання чавунних деталей і заварку дефектів у виливках, створювати зварно-литі конструкції із забезпеченням високої якості швів і можливості їхньої обробки різальним інструментом. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР № 1031702, кл. В23К35/365, 1982 г. 2. Авторское свидетельство СССР № 1316775, кл. В23К35/365, 1985 г. 3. Авторское свидетельство СССР № 1532254, кл. В23К35/365, 1988 г. 4. Авторское свидетельство СССР № 1539030, кл. В23К35/365, 1988 г. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Склад електродного покриття, що містить мармур, феротитан, алюміній, слюду і соду, який відрізняється тим, що він додатково містить ферованадій, тальк, феросиліцій і плавиковий шпат при наступному співвідношенні компонентів покриття, мас. %: мармур 15-20 ферованадій 4-6 плавиковий шпат 10-12 феротитан 50-60 алюміній 1-3 феросиліцій 4-6 тальк 2-3 слюда 0,4-1,0 сода 0,5-1,5. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4