Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СОСТАВ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ ОТ НАЛИПАНИЯ БРЫЗГ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА(56) Федько В.Т. и др. Эффективность применения покрытий для защиты поверхности от брызг при дуговой сварке // Сварочное производство. - 1974,10. - С. 39,719838, 1971,854653, 1981,2072906 1,1997.(57) Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла, содержащий мел и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит цирконовый концентрат, огнеупорную глину и реактопластовый материал при следующем соотношении компонентов, мас.мел 20-27 вода 30-35 цирконовый концентрат 15-19 огнеупорная глина 12,5-19 реактопластовый материал 6,5-9,0,при соотношении цирконового концентрата к огнеупорной глине (1-1,2) 1. Зависимость потерь металла на угар и разбрызгивание от сварочного тока при использовании следующих защитных покрытий 4717 1 Изобретение относится к сварке, в частности к составам покрытий для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла, образующихся во время сварки открытой дугой. На производственных предприятиях на операцию зачистки от брызг расплавленного металла после сварки приходится от 30 до 40 общей трудоемкости сварочных работ. В связи с этим возникает необходимость в защите свариваемых материалов от разбрызгивания металла при сварке открытой дугой специальными покрытиями. Решение этой задачи состоит в применении специальных защитных покрытий, наносимых на поверхности свариваемых изделий. Известные составы защитных покрытий условно можно разделить на 3 группы в зависимости от вида растворителя и связующего (Евдокимов Н.И., Ковалкин П.И. и др. Защита поверхности металла от брызг при сварке // Автоматическая сварка. - 1970. -10. - С. 39). Первая группа - покрытия на основе водных растворов вторая -стеклообразные покрытия третья - покрытия на основе лака и других связующих веществ. Из известных наиболее близким по технической сущности является покрытие первой группы -(30-40 мела и 70-60 воды) (Федько В.Т., Попков А.М. Эффективность применения покрытий для защиты поверхностей от брызг при дуговой сварке // Сварочное производство. 1974. -10. - С. 39). Основными недостатками известного решения являются значительная длительность процесса сушки покрытия (1,5-2 часа) качество покрытия (слой покрытия после высыхания осыпается с поверхности свариваемых деталей) недостаточное сцепление покрытия со свариваемым металлом. Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение защитных свойств покрытия и улучшение его технологических свойств (время высыхания, улучшение сцепления, смачиваемость, однородность состава). Технический результат достигается тем, что в состав, содержащий мел и воду, дополнительно введены цирконовый концентрат, огнеупорную глину и реактопластовый материал, при следующем соотношении ингредиентов (мас. ) мел 20-27 вода 30-35 цирконовый концентрат 15-19 огнеупорная глина 12,5-19 реактопластовый материал 6,5-9,0,при соотношении цирконового концентрата к огнеупорной глине(1-1,2)1. Цирконовый концентрат при температуре сварки (свыше 600 С) изменяет форму кристаллов на тетрагональную. Это преобразование сопровождается достаточно сильным увеличением объема (-10 ). С учетом этого, а также разности коэффициентов теплового расширения защищаемого металала (11,1810-6) и цирконового концентрата (27410-6) покрытие легко удаляется с поверхности после сварки. Кроме того,цирконовый концентрат обладает химической устойчивостью в расплавах металлов. Глинистая мицелла состоит из ядра, окруженного ионами с зарядом, противоположным заряду ядра, в силу чего ионы прочно связаны с ядром. При увлажнении глины молекулы воды располагаются главным образом вокруг ионов диффузионного слоя и вместе с ними образуют гидратную оболочку вокруг мицеллы. Связующая способность глины зависит от величины гидратной оболочки и действующих сил, связывающих ионы диффузионного слоя с поверхностью гранулы (ядроадсорбционный слой). Под действием реактопластвого материала, являющегося поверхностно-активным веществом, происходит адсорбция многовалентных ионов и их удаление с поверхности мицеллы глины с образованием совершенных гидратных оболочек, т.е. наблюдается интенсивное измельчение глинистых частиц, что позволяет добиться максимальной коллоидности системы. Имеет место равномерное распределение глины по поверхности частиц остальных компонентов покрытия, что улучшает технологические свойства покрытия(кроющую способность, высокую смачиваемость). Введение реактопластового материала наиболее целесообразно в диапазоне от 6,5 до 9,0 мас. . При введении реактопластового материала менее 6,5 мас.частицы глины остаются скоагулированы между собой. Покрытие получается неоднородным, что снижает его защитные свойства. При введении реактопластового материала более 9,0 мас.происходит слипание частиц глины в покрытии между собой, а также с частицами цирконового концентрата, что также снижает однородность и защитные свойства покрытия. Оптимальная связующая способность огнеупорной глины наблюдается при равномерном распределении частиц глины в покрытии (содержание от 12,5 мас.до 19 мас. ). Введение огнеупорной глины в количествах менее 12 мас.приводит к недостаточной связующей способности огнеупорной глины в покрытии. Увеличение количества вводимой огнеупорной глины более 19 мас.приводит к слипанию частиц глины между собой и частицами остальных компонентов покрытия, что уменьшает однородность покрытия и снижает его защитные свойства. 4717 1 Оптимальное соотношение количеств вводимого цирконового концентрата к огнеупорной глине составляет (1-1,2)1. При соотношении цирконового концентрата к огнеупорной глине менее 11 снижаются защитные свойства покрытия из-за слипания частиц глины между собой и остальными компонентами. При соотношении количества цирконового концентрата к огнеупорной глине более 1,21 нарушается равномерность распределения частиц огнеупорной глины в покрытии, что приводит к недостаточной связующей способности огнеупорной глины в покрытии. Примеры конкретного исполнения покрытий представлены в табл. 1. Таблица 1 Компоненты мел вода цирконовый концентрат огнеупорная глина реактопластовый материал (фенолформальдегидная смола -70 , спирт технический - 30 ) Покрытие готовят следующим образом. Входящие в состав покрытия компоненты (мел, фенолформальдегидная смола, цирконовый концентрат, глина) просеивают через сито 03-15 для получения компонентов одного гранулометрического состава. Мел и цирконовый концентрат перемешивают в смесителе в сухом виде в течение 5-10 мин до получения смеси, имеющей одинаковый компонентный и зерновой состав в каждой весовой единице. Реактопластовый материал готовится в мешалке. Перемешивание компонентов реактопластового материала (фенолформальдегидной смолы и технического спирта) проводится до получения однородного раствора (приблизительно 5-10 мин). Глинистую суспензию готовят в мешалке, загружая глину и воду. При перемешивании вводят приготовленный реактопластовый материал. В полученную композицию при непрерывном перемешивании добавляют подготовленную смесь сухих порошков мела и цирконового концентрата. Перемешивание всех составных частей покрытия проводится до получения однородной массы (приблизительно 15-20 мин). Покрытие наносят на защищаемые участки кистью. Слой покрытия должен быть 1-1,5 мм (покрытие наносится в два слоя). Качество наносимого покрытия определяется следующими параметрами время высыхания (мин) сцепление покрытия с поверхностью свариваемого материала (оценивается визуально) количество расплавленных металлических брызг, прилипших к поверхности свариваемого металла (в процентах). Оценку покрытий составов 1-5 проводили при ручной дуговой сварке пластин из стали Ст. 3 толщиной 8 мм, электродами МР-3 (диаметр 3 мм) при следующих режимах сварки св 100-120 А, д 20-22 В. В тех же условиях испытывали состав покрытия, принятый за прототип. Полученные результаты представлены в табл. 2 Из данных, представленных в табл. 2, следует, что наилучшими свойствами обладает покрытие 3 (оптимальный состав). Покрытие 1 имеет удовлетворительное сцепление с поверхностью свариваемого материала, а также характеризуется большой длительностью процесса высыхания и большим количеством трудноудалимых брызг. Покрытие 5 характеризуется хорошими технологическими свойствами (время высыхания, сцепление покрытия с поверхностью свариваемого материала), но высоким количеством трудноудалимых брызг металла. Таблица 2 Составы Качество по- Время высыхания покрытия крытия, мин Сцепление покрытия с поверхностью свариваемого материала удовлетв. (наличие трещин на поверхности) удовлетв. (отслаивание покрытия около 10 ) хорошее хорошее хорошее неудовлетв. (отслаивание покрытия свыше 50 ) 3 4717 1 Оценку известного покрытия (прототипа) и предлагаемых составов производили по величине потерь на угар и разбрызгивание металла при сварке на различных величинах сварочного тока (150-300 А). Для этого сварочной проволокой Св-08 Г 2 С диаметром от 1,2 до 1,6 мм в среде углекислого газа (СО 2) производили полуавтоматическую сварку пластин из стали ст. 3 толщиной 8 мм. Результаты проведенных испытаний представлены на рисунке. Результаты исследований влияния режимов сварки на потери металла на угар и разбрызгивание, представленные на рисунке, показывают, что предлагаемый состав обеспечивает снижение потерь металла на угар и разбрызгивание при всех режимах сварки. Таким образом, результаты испытаний показывают, что предлагаемый состав позволяет повысить защитные свойства покрытия. При этом время высыхания защитного покрытия уменьшается и увеличивается сцепление покрытия с поверхностью свариваемого металла. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4