Склад електродного покриття

Реферат: Склад електродного покриття містить графіт, ферохром, карбід бору, мармур, польовий шпат, феросиліцій, феротитан і соду, при наступному співвідношенні компонентів покриття, мас. %: мармур 6-8 польовий шпат 4-6 графіт 5,5-6,5 ферохром 64,5-74,5 феросиліцій 3-5 феротитан 1-2 карбід бору 5,5-6,5 сода 0,5-1,5. UA 121040 U (54) СКЛАД ЕЛЕКТРОДНОГО ПОКРИТТЯ UA 121040 U UA 121040 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до зварювання, зокрема до складів електродних покриттів, що застосовуються для наплавлення деталей, що працюють в умовах абразивного зносу з помірним ударним навантаженням. У зварювальному виробництві відомі склади покриттів, наприклад електродів марок ОЗН-6, Т-540, ОЗШ-8 та ін., а також склади електродних покриттів по авторським свідоцтвам [1-3], які містять мармур, графіт, ферохром, карбід бору, 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. %: графіт 5 ферохром 90 карбід бору 5. Електродне покриття призначене для виробництва зварювальних електродів, які використовуються для наплавлення деталей, що працюють в умовах абразивного зносу з помірним ударним навантаження. Використання складу електродного покриття дозволяє проводити наплавлення стальних деталей більше, чим у два шари, і чавунних - в один шар. Недоліком аналогічних електродів, у тому числі і прототипу, є використання дорогих і дефіцитних для України матеріалів, зокрема ферохрому і карбіду бору, що ускладнює їх виробництво. Це не дозволяє використовувати згадані електроди для наплавлення деталей 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 наплавленні деталей в промислових умовах без підігріву. Наплавлений метал має схильність до утворення мілких тріщин, що знижує експлуатаційну стійкість наплавлених деталей. Технічною задачею корисної моделі є створення електрода для наплавлення деталей, що працюють в умовах абразивного зносу з помірним ударним навантаження 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 графіт, ферохром і карбід бору, згідно з корисною моделлю, додатково вводять феросиліцій, мармур, феротитан, соду і польовий шпат при наступному співвідношенні компонентів покриття, мас. %: мармур 6-8 польовий шпат 4-6 графіт 5,5-6,5 ферохром 64,5-74,5 феросиліцій 3-5 феротитан 1-2 карбід бору 5,5-6,5 сода 0,5-1,5. Новим, у порівнянні з прототипом, є введення до складу покриття мармуру 6-8 %, польового шпату 4-6 %, феросиліцію 3-5 %, феротитану 1-2 %, соди 0,5-1,5 %, а також зменшення вмісту ферохрому до 64,5-74,5 %. Істотність відмін складу покриття, що заявляється, полягає в невідомості використання в ньому феросиліцію і феротитану як розкислювачів і мармуру, польового шпату і соди як газо- і шлакоутворюючих компонентів, а також зменшення вмісту ферохрому, що забезпечує додаткове розкислення і легування металу шва, підвищення його якості і відсутність тріщин у наплавленому металі. Застосування феросиліцію, ферохрому, графіту, карбіду бору і феротитану у складі покриття для наплавлення деталей, що працюють в умовах абразивного зносу з помірним ударним навантаження одночасно в запропонованому відношенні невідомо і дає новий ефект зменшує вірогідність утворення тріщин наплавленого металу й дозволяє стабільно одержувати необхідну твердість наплавленого металу HRC 61-62, що виключає утворення тріщин у перехідній зоні й наплавленому металі. При цьому забезпечується висока якість наплавленого металу й високі зварювально-технологічні властивості електродів. Вміст феросиліцію, ферохрому, графіту, карбіду бору і феротитану у складі покриття, що заявляється, являє собою нову легуючу систему C-Si-Cr-B-Ti оптимального складу. 1 UA 121040 U 5 10 15 20 25 30 Кремній, що міститься у феросиліції, поряд з розкисленням зварювальної ванни при наплавленні, 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 феротитану, що має велику спорідненість до кисню, сприяє очищенню границь зерен феритної матриці за рахунок утворення оксидів і, як наслідок, підвищує стійкість наплавленого металу й перехідної зони проти утворення тріщин і пор. Крім цього титан захищає від надмірного окислення ферохром, що сприяє підвищенню переходу хрому в наплавлений метал, при меншому його вмісті у складі електродного покриття. Введення феросиліцію і феротитану у кількостях відповідно менше 3 %, і 1 % приводить до підвищення твердості наплавленого металу в перехідній зоні й збільшує ймовірність утворення тріщин. При вмісті феросиліцію і феротитану у кількостях відповідно більше 5 %, і 2 % погіршуються зварювально-технологічні властивості електродів через недостатню кількість газо- і шлакоутворюючих компонентів покриття. Введенням до складу покриття електродів мармуру, польового шпату і соди в кількостях відповідно 6-8 %, 4-6 % і 0,5-1,5 % досягається оптимальний газо-шлаковий захист високолегованого сплаву, що утворюється при плавленні електрода. Шлаки, що утворюються, характеризуються гарною газопроникністю, необхідною в'язкістю й відмінною віддільністю, що забезпечує можливість багатошарового наплавлення без пошарового очищення шлаків. При зменшенні кількості мармуру, польового шпату і соди, відповідно менше 6 %, 4 % і 0,5 % погіршується шлаковий захист металу шва й підвищується схильність до утворення пористості наплавленого металу. При збільшенні вмісту мармуру, польового шпату і соди більше відповідно 8 %, 6 % і 1,5 % підвищується схильність металу шва до зашлаковок, наплавка шарів без зачищення кожного валика, погіршується віддільність шлаків, підвищується його в'язкість. Таким чином, компоненти, що входять у покриття мармур, польовий шпат, графіт, ферохром, феросиліцій, феротитан, карбід бору, 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 Св08А ГОСТ 2246-70. Виготовлено й випробувано електроди п'яти варіантів із покриттям, що заявляється, і електрод-прототип. Варіанти виготовлених електродів наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Склад покриття електродів Компоненти покриття Мармур Польовий шпат Графіт Ферохром Феросиліцій Феротитан Карбід бору Сода Вміст компонентів, мас. % (по варіантах електродів) Прототип 1 2 3 4 5,5 6 7 8 4,5 4 5 6 5 5 5,5 6 6,5 90 76,6 74,5 70 64,5 2,5 3 4 5 0,5 1 1,3 2 5 5 5,5 6 6,5 0,4 0,5 0,7 1,5 5 8,5 6,5 7 61 5,5 2,5 7 2 35 Результати технологічної перевірки дослідних електродів і прототипу наведені в таблиці 2. 2 UA 121040 U Таблиця 2 Результати технологічних випробувань електродів Варіант електроду Прототип 1 2 3 4 5 5 10 15 20 25 Зварювально-технологічні властивості Кількість пор на 100 мм шва, шт. Формування шва задовільне, схильні до 5 утворення пор і тріщин. Обробка шва утруднена Формування шва задовільне, схильність до утворення пор і тріщин 2 низька. Обробка шва задовільна Формування шва добре, схильність до утворення нема пор і тріщин низька. Обробка шва хороша Формування шва відмінне, не схильні до утворення нема пор і тріщин. Обробка шва хороша Формування шва хороше, не схильні до утворення нема пор і тріщин. Обробка шва хороша Формування шва задовільне, схильні до 3 зашлаковки утворення зашлаковок. Обробка шва хороша Твердість наплавленого металу, HRC Кількість тріщин на 100 мм шва, шт. 57 3 65 1 64 нема 64 нема 60 нема 55 нема Для визначення якості наплавленого металу й зварювально-технологічних властивостей електродів робили багатошарову наплавку на пластині товщиною 20 мм і довжиною 100 мм із сталі марки Ст.3. Наплавлення проводили 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 наплавленні деталей, що працюють в умовах абразивного зносу з помірним ударним навантаженням. 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 електродугове для наплавлення деталей, що працюють в умовах абразивного зносу з помірним ударним навантаженням. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР № 371045, кл. В 23K 35/365, 1972 г. 2. Авторское свидетельство СССР № 573301, кл. В 23K 35/365, 1977 г. 3. Авторское свидетельство СССР № 596403, кл. В 23K 35/365, 1978 г. 4. Справочные материалы для сварщиков. Под ред. Г.А. Николаева. Машгиз. М., 1951. - С. 278. 3 UA 121040 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Склад електродного покриття, що містить графіт, ферохром і карбід бору, який відрізняється тим, що він додатково містить мармур, польовий шпат, феросиліцій, феротитан і соду, при наступному співвідношенні компонентів покриття, мас. %: мармур 6-8 польовий шпат 4-6 графіт 5,5-6,5 ферохром 64,5-74,5 феросиліцій 3-5 феротитан 1-2 карбід бору 5,5-6,5 сода 0,5-1,5. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4