Состав масс покрытий сварочных электродов

(51) 23 35/365 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ сварочных электродов, используемых для ручной дуговой сварки малоуглеродистых сталей. Технический результат изобретения обеспечение получение мелкокристаллической структуры металла сварного шва. Это достигается использованием состава масс покрытий при следующем соотношении компонентов, мас. коллективный рутил-ильменитовый концентрат 1965, мрамор 4-16, полевой шпат 3-26, турмалин 5-24,каолин 2-7, ферромарганец 12-20, целлюлоза 1-4,карбоксиметилцеллюлоза 0,5-1,3. Металл сварного шва, полученный при сварке электродами,изготовленными на основе разработанных составов масс покрытий,характеризуется мелкокристаллической структурой с средним размером кристаллитов в пределах 80140 мкм.(72) Айтуреев Мурат Жарылкасынович Абдурахманов Рустамбек Убайдуллаевич Есимов Беген Омарович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 11620, кл. В 23 35/365, 2002(54) СОСТАВ МАСС ПОКРЫТИЙ СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ Изобретение относится к сварочному производству, в частности, к составу масс покрытий сварочных электродов, используемых для ручной дуговой сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей. Известно электродное покрытие (А.с.831466,МПК В 23 35/365, 1981 г., Б.И.19), используемое для сварки малоуглеродистых сталей, содержащее,мас.Рутиловый концентрат 25-35 Мрамор 18-20 Тальк 8-12 Ферромарганец 14-17 Каолин 3-5 Целлюлоза 1,5-2 Дистен-силиманитовый концентрат 1-3 Ильменитовый концентрат 15-25. Недостатком его является то, что металл сварного шва полученный при сварке электродами с данным покрытием характеризуется грубозернистой структурой. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электродное покрытие (Патент 11620, В 23 35/365, 2002 г., Б.И.6),предназначенное для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащее, мас.Мрамор 0,5-18 Ферромарганец 10-20 Каолин 1-10 Целлюлоза 0,5-8 Коллективный рутил-ильменитовый концентрат 30-78 Полевой шпат 0,5-24 Карбоксиметилцеллюлоза 0,2-2,5 Слюда мусковит 4-26. Недостатком этого покрытия является то, что при его использовании формируется крупнокристаллическая структура металла сварного шва. Задача изобретения - разработка состава масс покрытий сварочных электродов, обеспечивающего получение мелкокристаллической структуры металла сварного шва. Технический результат изобретения обеспечение получения мелкокристаллической структуры металла сварного шва. Достигается это тем, что состав масс покрытий сварочных электродов для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей,включающий коллективный рутил-ильменитовый концентрат, мрамор, полевой шпат, каолин,ферромарганец,целлюлозу и карбоксиметилцеллюлозу, согласно изобретению,дополнительно содержит турмалин, при следующем соотношении компонентов, мас.Коллективный рутил-ильменитовый концентрат 19-65 Мрамор 4-16 Полевой шпат 3-26 Турмалин 5-24 Каолин 2-7 Ферромарганец 12-20 Целлюлоза 1-4 Карбоксиметилцеллюлоза 0,5-1,3. Турмалин вводили в состав масс покрытий в качестве модифицирующего компонента. В состав турмалина входит борный ангидрид,который в процессе сварки частично разлагается с образованием бора. Последний, попадая в расплавленный металл сварочной ванны, в свою очередь, как модификатор благоприятствует измельчению структуры металла сварочного шва. Для эффективного измельчения структуры металла сварного шва достаточно перехода тысячных долей процента бора из шлаковой фазы в металлическую. Турмалин в составе масс покрытий, кроме того,выполняет функции шлакообразующего и пластифицирующего компонента. При изготовлении сварочных электродов компоненты состава масс покрытий предварительно сушат и измельчают. Размеры зерен измельченных компонентов должны находиться в пределах 40-200 мкм. После чего их дозируют и смешивают в сухом виде. Затем данную смесь замешивают в жидком калиевом, калиево-натриевом или натриевом стекле,имеющем плотность 1,3-1,5 г/см 3 и модуль 2,8-3,6. Количество жидкого стекла к массе сухой смеси составляет в пределах 18-28. Приготовленную мокрую смесь брикетируют, а затем наносят на поверхность металлического стержня методом прессования. Предварительную сушку (провяливание) опрессованных электродов осуществляют при температуре 40-70 С в течение 20-30 минут. После провяливания электроды прокаливают, при температуре 120-180 С в течение 40-60 минут. Конкретные составы предлагаемой массы покрытий и их свойства представлены в таблице. Оценку степени измельчения структуры металла сварного шва осуществляли по среднему размеру кристаллитов. Чем меньше средний размер кристаллитов, тем больше измельчена структура металла сварного шва. В качестве материала стержня электродов использовали сварочную проволоку марки Св 08 А диаметром 4,0 мм. Внешний диаметр покрытий составлял 6,2-6,3 мм. Сварку и наплавку производили на переменном и постоянном токе прямой и обратной полярности, используя пластины из стали марки Ст 3 и 12 ГС. Варьирование составом предлагаемой массы покрытий при его разработке показало, что только при выдерживании соотношения компонентов в заявляемых пределах обеспечиваются положительные показатели. Снижение в составе масс покрытий коллективного рутил-ильменитового концентрата ниже заявленного значения сопровождается ухудшением кроющей способности шлака и его отделимости после сварки. Повышение в составе масс покрытий содержания коллективного рутилильменитового концентрата выше заявленного значения приводит к ухудшению формирования металла сварного шва. Снижение в составе масс покрытий содержания мрамора ниже заявленного значения сопровождается ухудшением газовой защиты зоны сварки от взаимодействия с окружающей атмосферой и повышенной окисленностью поверхности сварного шва. Повышение содержания мрамора в составе масс покрытий выше заявленного значения способствует улучшению газошлаковой защиты зоны сварки. Однако, при этом ухудшается отделимость шлаковой корки после остывания сварного шва. Снижение содержания в составе масс покрытий полевого шпата ниже заявленного значения приводит к ухудшению отделимости шлаковой корки после сварки. Повышение содержания в составе масс покрытий полевого шпата выше заявленного значения приводит к интенсификации кремневосстановительного процесса и снижению пластических характеристик металла сварного шва. Снижение содержания турмалина в составе масс покрытий ниже заявленного предела отрицательно влияет на процесс уменьшение размера кристаллитов в структуре металла сварного шва. Повышение содержания турмалина в составе масс покрытий выше заявленного предела приводит к ухудшению формирования валиков сварного шва. Снижение в составе масс покрытий содержания ферромарганца ниже заявленного значения приводит к снижению механических характеристик металла сварного шва, повышению вероятности образования пористости в наплавленном металле и ухудшению кроющей способности шлака. Повышение содержания ферромарганца в составе масс покрытий выше заявленного предела приводит к чрезмерному повышению прочностных характеристик наплавленного металла и ухудшению прессуемости электродов. Снижение в составе масс покрытий содержания каолина, целлюлозы и карбоксиметилцеллюлозы ниже заявленных пределов приводит к ухудшению пластических характеристик обмазочной массы и затруднению опрессовки электродов. Повышение в составе масс покрытий содержания каолина,целлюлозы и карбоксиметилцеллюлозы выше заявленных пределов сопровождается насыщением металла сварного шва водородом и снижением ударной вязкости наплавленного металла. Таким образом, изменение пределов содержания любого из компонентов заявляемого состава масс покрытий приводит к ухудшению свойств сварочных электродов. Разработанный состав массы покрытий сварочных электродов обеспечивает хорошую технологичность изготовления электродов методом прессования и сообщает им сварочнотехнологические свойства, а именно- дуга легко возбуждается и стабильно горит покрытие плавится равномерно,без чрезмерного разбрызгивания, отваливания кусков и образования чехла или козырька- образующийся при сварке шлак обеспечивает правильное формирование валиков шва, легко удаляется после охлаждения- в металле шва отсутствуют трещины, надрывы и поры- электродами возможна сварка на переменном и постоянном токе прямой и обратной полярности во всех пространственных положениях, включая нижнее, горизонтальное, потолочное, вертикальное снизу вверх. Металл сварного шва, полученный при сварке электродами,изготовленными на основе разработанных составов масс покрытий,характеризуется мелкокристаллической структурой с средним размером кристаллитов в пределах 80140 мкм. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Состав масс покрытий сварочных электродов,включающий коллективный рутил-ильменитовый концентрат, мрамор, полевой шпат, каолин, ферромарганец,целлюлозу и карбоксиметилцеллюлозу, отличающийся тем, что он дополнительно содержит турмалин, при следующем соотношении компонентов, мас. Коллективный рутил-ильменитовый 4 концентрат Мрамор Полевой шпат Турмалин Каолин Ферромарганец Целлюлоза Карбоксиметилцеллюлоза