Состав покрытия электрода

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Астрейко Людмила Александровна Игнатович Зоя Владимировна Олешкевич Дмитрий Анатольевич Никитина Алла Сергеевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Состав покрытия электрода, содержащий мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок,ферросилиций и ферромарганец, отличающийся тем, что дополнительно содержит ферротитан, слюду, поташ, оксид железа 23 и комплексную лигатуру, включающую железо, хром и углерод, при следующем соотношении ингредиентов, мас.мрамор 50-60 плавиковый шпат 10-15 кварцевый песок 5-10 ферросилиций 5-10 ферромарганец 2-8 ферротитан 2-8 слюда 0,5-2,5 поташ 2-8 оксид железа 23 1-5 комплексная лигатура 5-10. Изобретение относится к области ручной дуговой сварки, в частности к электродам для сварки углеродистых и низколегированных сталей, ответственных конструкций. Для сварки подобного рода сталей используют электроды типа 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. ) мрамор 34,0-52,0 плавиковый шпат 9,0-25,0 кварцевый песок 6,0-15,0 двуокись титана 3,0-15,0 13610 1 2010.10.30 ферросилиций 3,0-15,0 ферромарганец 3,0-15,0 сурик железный до 5,0 жидкое стекло натриевое (к массе сухой смеси) 23-28 . Главным недостатком электрода с известным покрытием являются недостаточные сварочно-технологические свойства электрода, а также низкая его производительность. Электроды обладают достаточно низкой технологичностью. Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в улучшении сварочнотехнологических свойств и технологичности изготовления электрода. Технический результат достигается тем, что состав покрытия электрода, содержащий мрамор, ферромарганец, ферросилиций, плавиковый шпат и кварцевый песок, дополнительно содержит ферротитан, слюду, поташ, оксид железа 23 и комплексную лигатуру, включающую железо, хром, углерод, при следующем соотношении ингредиентов (мас. ) мрамор 50,0-60,0 плавиковый шпат 10,0-15,0 кварцевый песок 5,0-10,0 ферротитан 2,0-8,0 ферросилиций 5,0-10,0 ферромарганец 2,0-8,0 комплексная лигатура 5,0-10,0 слюда 0,5-2,5 поташ 2,0-8,0 оксид железа 1,0-5,0. Введение ферросилиция, ферромарганца и ферротитана в покрытие способствует раскислению металла шва, а также обеспечивает его высокое качество. Содержание ферротитана в электродном покрытии менее 2,0 мас.недостаточно для полного раскисления при заданном соотношении компонентов в составе покрытия электрода, повышение содержания свыше 8,0 мас.неэффективно, а также удорожает покрытие. Ферромарганец также способствует легированию и повышению пластичности металла шва. Введение слюды облегчает процесс прессования электродов, является дополнительным шлакообразующим элементом. Содержание слюды в покрытии менее 0,5 мас.является недостаточным для улучшения прессуемости покрытия. Содержание слюды более 2,5 мас.способствует активному переходу диффузионного водорода в состав наплавленного металла. Введение в состав покрытия оксида железа в заданном количестве 1,0-5,0 мас.необходимо для улучшения технологических характеристик электродов, т.к. при восстановлении оксида до чистого железа способствует увеличению коэффициента наплавки. Введение оксида железа менее 1,0 мас.не влияет на коэффициент наплавки, введение более 5,0 мас.ухудшает свойства металла шва. Мрамор является шлакообразующим элементом и обеспечивает достаточно надежную газовую и шлаковую защиту металла в зоне сварки от кислорода воздуха. Введение мрамора в данное покрытие наиболее целесообразно в количестве от 50,0 до 60,0 мас. . Содержание мрамора в покрытии менее 50,0 мас.не обеспечивает достаточной газовой и шлаковой защиты металла сварного шва. Содержание мрамора более 60,0 мас.способствует чрезмерному газообразованию, ухудшает сварочно-технологические свойства. Содержание других шлакообразующих компонентов (плавикового шпата, кварцевого песка) покрытия выбрано в пределах, обеспечивающих минимальную температуру плавления шлаковой фазы и необходимую газовую защиту при сварке и наплавке. Изменение 2 13610 1 2010.10.30 содержания указанных компонентов вне указанных пределов изменяет их равновесный баланс и приводит как к резкому повышению температуры плавления, так и нарушению вязкости и величины поверхностного натяжения на границе шлак-металл. Плавиковый шпат наиболее целесообразно вводить в данный состав покрытия электрода в количестве от 10,0 до 15,0 мас. . Введение менее 10,0 мас.не оказывает существенного влияния на защиту наплавленного металла в зоне сварки. Содержание плавикового шпата в покрытии более 15,0 мас.приводит к тому, что стабильность горения дуги существенно снижается. Для обеспечения устойчивого горения дуги в покрытие электрода вводят поташ в количестве от 2,0 до 8,0 мас. . Введение поташа в покрытие менее 2,0 мас.является недостаточным для поддержания постоянного горения дуги. Содержание поташа более 8,0 мас.не оказывает существенного влияния на увеличение энергии активации электронов и, как следствие, на повышение устойчивости горения дуги. Лигатура в заданных пределах от 5,0 до 10,0 мас.позволяет повысить производительность сварки, улучшить отделимость шлаковой корки. Хром, который вводится в покрытие наплавочного электрода в составе комплексной лигатуры, позволяет повысить компактность слоя. 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. Таблица 1 Состав покрытия электрода (мас. ) Компонент Мрамор Ферромарганец Ферросилиций Ферротитан Плавиковый шпат Слюда Кварцевый песок Лигатура Поташ Оксид железа Двуокись титана Сурик железный Номер и состав покрытия электрода 2 3 4 5 52,5 51,0 54,5 65,0 5,0 3,5 6,5 2,0 6,0 5,0 7,0 12,0 4,0 4,5 2,0 2,0 13,0 14,0 10,0 9,0 0,5 1,0 2,0 0,5 5,0 6,0 7,0 4,0 8,0 7,0 5,0 4,0 4,0 5,0 2,0 1,0 2,0 3,0 4,0 0,5 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 2, 3 и 4. Составы 1 и 5 выходят за пределы оптимальных соотношений компонентов, т.е. ниже нижнего и выше верхнего пределов, что приводит к появлению в наплавленном металле пор, ухудшению отделимости шлаковой корки, плохому формированию сварного шва, увеличению степени разбрызгивания, снижению устойчивости горения дуги. Прототип характеризуется сниженным коэффициентом наплавки по сравнению с предлагаемым составом. 3 13610 1 2010.10.30 Таблица 2 Сварочнотехнологические свойства Возбуждение дуги Горение дуги Сварочно-технологические свойства электродов Состав покрытия электрода 1 устойчи- устойчи- устойчи- неустойчиустойчивое вое вое вое вое миниминиминиминимальная средняя средняя мальная мальная мальная Степень разбрызгивания Формирование плохое хорошее хорошее хорошее плохое хорошее шва Отделимость плохая, ненесплошшлаковой корки сплошная шла- хорошая хорошая хорошая плохая ная шлакоковая корка вая корка Наличие пор есть нет нет нет есть нет Опрессовываеудовлетво- удовлетвохорошая хорошая хорошая хорошая мость рительная рительная Из приведенных результатов следует, что оптимальные составы обеспечивают легкое ведение процесса сварки, минимальное разбрызгивание металла, отсутствие пор в наплавленном металле. Кроме того, электроды обеспечивают улучшение технологичности изготовления, повышение коэффициента наплавки. 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. 2. Сварочные материалы для дуговой сварки Справочное пособие в 2-х томах / Под общ. ред. Н.Н.Потапова. - М. Машиностроение. - Т. 2. - 1993. 3. Патент РФ 2302327, МПК 23 35/365, 2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4