Покрытие электрода

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Игнатович Зоя Владимировна Клюшня Олег Владимирович Олешкевич Дмитрий Анатольевич Никитина Алла Сергеевна Астрейко Людмила Александровна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Покрытие электрода, содержащее рутил, мрамор, ферромарганец, полевой шпат и целлюлозу электродную, отличающееся тем, что дополнительно содержит слюду при следующем соотношении компонентов, мас.рутил 50,0-53,0 мрамор 12,0-15,0 ферромарганец 12,0-15,0 полевой шпат 3,0-5,0 целлюлоза электродная 2,0-3,5 слюда 18,0-21,0. Изобретение относится к области ручной дуговой сварки, в частности к электродам для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Для сварки подобного рода сталей используют электроды типа Э 42, Э 46, которые обеспечат равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве, в т.ч. пор 1, 2. Из известных наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является электрод с покрытием 3, содержащим (мас. ) каолин 11,0-13,0 мрамор 7,0-10,0 ферромарганец 7,0-10,0 целлюлоза 5,0-7,0 КМЦ 0,5-1,0 кварцевый песок 3,0-4,0 полевой шпат 3,0-4,0 железный порошок 1,0-2,0 рутил ост. 12922 1 2010.02.28 Главным недостатком электрода с известным покрытием является то, что при наплавке происходит активное газообразование, что может способствовать насыщению металла шва водородом. Электроды обладают достаточным разбрызгиванием, и, кроме того, сварку можно вести только на переменном токе. Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в улучшении сварочнотехнологических свойств и технологичности изготовления электрода. Технический результат достигается тем, что в покрытие электрода, содержащее мрамор, ферромарганец, полевой шпат, целлюлозу и рутил, дополнительно вводят слюду при следующем соотношении ингредиентов (мас. ) рутил 50,0-53,0 мрамор 12,0-15,0 ферромарганец 12,0-15,0 полевой шпат 3,0-5,0 целлюлоза электродная 2,0-3,5 слюда 18,0-21,0. Введение в покрытие рутила производится с целью обеспечения шлаковой защиты наплавляемого металла. При содержании рутила в покрытии менее 50,0 мас.происходит недостаточное шлакообразование, что отрицательно сказывается на свойствах наплавленного слоя. При содержании рутила свыше 55,0 мас.происходит ухудшение отделимости шлаковой корки от слоя наплавленного металла. Мрамор является шлакообразующим элементом и обеспечивает достаточно надежную газовую и шлаковую защиту металла в зоне наплавки от кислорода воздуха. Введение мрамора в покрытие наиболее целесообразно в количестве от 12,0 до 15,0 мас. . Содержание мрамора в покрытии менее 12,0 мас.является недостаточным для надежной газовой и шлаковой защиты. Содержание мрамора более 15,0 мас.не оказывает существенного влияния на повышение защиты наплавленного металла в зоне наплавки от окисления, способствуя чрезмерному газовыделению. Введение слюды с одновременным увеличением содержания рутила стабилизирует горение дуги. Кроме того, слюда облегчает процесс прессования электродов, является дополнительным шлакообразующим элементом. Содержание слюды в покрытии менее 18,0 мас.является недостаточным для хорошей прессуемости. Содержание слюды более 22,0 мас.способствует насыщению наплавленного металла водородом. Полевой шпат обеспечивает стабилизацию горения дуги при введении в количестве от 12,0 до 15,0 мас. . Содержание шлакообразующих компонентов (рутила, мрамора, слюды и полевого шпата) покрытия выбрано в пределах, обеспечивающих минимальную температуру плавления шлаковой фазы и необходимую газовую защиту при сварке. Изменение содержания указанных компонентов вне указанных пределов приводит к резкому повышению температуры плавления шлака, а также к нарушению вязкости и величины поверхностного натяжения на границе шлак-металл. Введение ферромарганца в покрытие обеспечивает как раскисление, так и легирование наплавленного металла. Ферромарганец при содержании в покрытии менее 12,0 мас.обеспечивает только раскисление. Введение ферромарганца в покрытие в количестве, превышающем 15,0 мас. , не обеспечивает требуемый химический состав наплавленного металла. Электрод изготавливают следующим образом. Покрытие на стержень из стали Св-08 наносили методом опрессовки на лабораторном электродообмазочном прессе модели ПО 0030 в качестве связующего использовали калиево-натриевое жидкое стекло. Были изготовлены и испытаны электроды различных составов, представленные в табл. 1. 2 12922 1 2010.02.28 Таблица 1 Состав покрытия электрода, мас.Номер и состав покрытия электрода 1 2 3 4 5 Мрамор 9,0 14,0 13,0 12,0 18,0 Рутил 56,0 50,0 51,0 52,0 41,0 Ферромарганец 12,0 18,0 12,0 13,0 12,0 Полевой шпат 3,0 4,0 3,0 3,0 5,0 Слюда 18,0 9,0 19,0 18,0 23,0 Целлюлоза электродная 2,0 5,0 2,0 2,0 1,0 Испытания сварочно-технологических свойств электродов проводили в соответствии с ГОСТ 9466-75. Полученные результаты представлены в табл. 2. Оптимальные параметры сварочно-технологических свойств и технологичности изготовления электродов достигнуты для вариантов составов 3 и 4. Состав 2 характеризуется неудовлетворительными характеристиками. Составы 1 и 5 выходят за пределы оптимальных соотношений компонентов, т.е. ниже нижнего и выше верхнего пределов,что также приводит к появлению в наплавленном металле пор, ухудшению отделимости шлаковой корки, плохому формированию сварного шва, увеличению степени разбрызгивания, снижению устойчивости горения дуги. Из приведенных результатов следует, что оптимальные составы обеспечивают легкое ведение процесса сварки, минимальное разбрызгивание металла, отсутствие пор в наплавленном металле. Кроме того, электроды обеспечивают ведение процесса сварки как на постоянном, так и на переменном токе. Таблица 2 Сварочно-технологические свойства электродов Компонент Сварочнотехнологические свойства Возбуждение дуги Горение дуги Степень разбрызгивания Формирование шва Отделимость шлаковой корки Наличие пор Опрессовываемость Состав покрытия электрода 1 Устой- Неустойчивое чивое МиниМинимальная мальная ХороХорошее шее Плохая Нет Хорошая УстойчиНеустойчи- УстойчиУстойчивое вое вое вое МиниМинимальная Средняя Средняя мальная Хорошее Хорошая Несплошная шлаковая корка Есть 12922 1 2010.02.28 Источники информации 1. Сварка. Резка. Контроль Справочник. В 2-х томах / Под общ. ред. Н.П. Алешина,Г.Г. Чернышева. - М. Машиностроение. - Т. 2. - 2004. - С. 13. 2. Сварочные материалы для дуговой сварки Справочное пособие в 2-х т. / Под общ. ред. Н.Н. Потапова. - М. Машиностроение. - Т. 2. - 1993. - С. 199. 3. Патент РФ 2293008, МПК В 23 К 35/365 // Бюл.4. - 2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4