электрод для сварки

Формула изобретения

1. Электрод для сварки высоколегированных сталей, содержащий легированный стержень и покрытие, включающее компонент с двуокисью титана, плавиковый шпат, карбонат металла, силикат, ферротитан, хром и другие легирующие компоненты, отличающийся тем, что в качестве легирующих компонентов покрытие содержит дополнительно никель и по меньшей мере один компонент, выбранный из группы молибден, ванадий, ниобий, вольфрам, при следующем содержании компонентов покрытия, мас.%:

Компонент с двуокисью титана - 30 - 50

Карбонат металла - 15 - 30

Силикат - 5 - 15

Плавиковый шпат - 2 - 7

Ферротитан - 0,5 - 3,0

а также хром и никель в количестве, обеспечивающем суммарное содержание в электроде никеля 5 - 27% и хрома 10 - 26%, легирующие компоненты, выбранные из группы - остальное, при этом коэффициент массы покрытия составляет не более 150%.

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонента с двуокисью титана покрытие содержит рутил и/или ильменит.

3. Электрод по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве карбоната металла покрытие содержит мрамор и/или магнезит.

4. Электрод по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве силиката покрытие содержит мусковит, и/или тальк, и/или флогопит, и/или полевой шпат, и/или кварцевый песок, и/или волластонит.

5. Электрод по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что легирующие компоненты, выбранные из группы, введены в покрытие в виде ферросплавов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сварке, в частности к покрытым электродам для ручной электродуговой сварки высоколегированных сталей, и может быть использовано в различных отраслях экономики.

При разработке электродов для сварки высоколегированных сталей легирование производят либо через стержень, используя в качестве такового высоколегированную проволоку (см. , например, авт. св. СССР N 930832, кл. B 23 K 35/365, 1990), либо через покрытие. Во втором случае стержень изготавливают из низкоуглеродистой или низколегированой проволоки, а легирующие компоненты вводят в покрытие в виде металлических порошков или ферросплавов (см., например, патент РФ N 2058224, кл. B 23 K 35/365). При этом используют шлаковую систему покрытия либо основного вида, либо рутилевого вида.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является авт. св. СССР N 335891, кл. B 23 K 35/365, 1983). Известный электрод предназначен для сварки высоколегированных сталей и включают легированный стержень и покрытие, в шлаковой системе которого использована комбинация магнезит - флюорит - рутил. В сочетании с ферротитаном в качестве раскислителя электродное покрытие обеспечивает высокие сварочно-технологические свойства. Покрытие содержит около 50% железного порошка.

Однако, введение в покрытие электродов для сварки высоколегированных сталей железного порошка приводит к нестабильности служебных характеристик сварных соединений за счет разбавления наплавленного металла. Кроме того, при сварке в положении отличном от нижнего значительно ухудшается отделимость шлака.

Задачей настоящего изобретения является улучшение сварочно-технологических свойств электродов при сварке высоколегированных сталей в положении отличном от нижнего при сохранении служебных характеристик сварного соединения.

Поставленная задача решена за счет введения в состав покрытия дополнительных легирующих компонентов и изменения в составе шлаковой системы покрытия соотношения содержания компонента с двуокисью титана и суммарного содержания мрамора и плавикового шпата.

Заявленный электрод для сварки высоколегированных сталей включает легированный стержень и покрытие, содержащее компонент с двуокисью титана, плавиковый шпат, карбонат металла, силикат, ферротитан, хром и другие легирующие компоненты, при этом в качестве легирующих компонентов покрытие содержит дополнительно никель и по меньшей мере один компонент, выбранный из группы молибден, ванадий, ниобий, вольфрам, при следующем соотношении компонентов, мас. %: компонент с двуокисью титана 30-50, карбонат металла 15-30, силикат 5-15, плавиковый шпат 2-7, ферротитан 0,5-3,0, легирующие компоненты, выбранные из указанной группы - остальное, а также хром и никель в количестве, обеспечивающем суммарное содержание в электроде хрома 10-26% и никеля 5-27% при коэффициенте массы покрытия не более 150%. Молибден, ванадий, ниобий, вольфрам могут быть введены в покрытие в виде ферросплавов. В качестве компонента с двуокисью титана покрытие может содержать рутил и/или ильменит. В качестве карбоната металла в покрытие могут быть введены мрамор и/или магнезит. В качестве силиката - мусковит, и/или тальк, и/или флогопит, и/или полевой шпат, и/или кварцевый песок, и/или волластонит.

Введение в покрытие никеля позволяет получить лучшие пластические свойства наплавленного металла. Дополнительное легирование покрытия компонентами из группы молибден, ванадий, ниобий, вольфрам производится в зависимости от требуемых служебных характеристик сварного соединения. Суммарное содержание в электроде хрома и никеля определяется, исходя из наличия легирующих элементов в составе применяемой при изготовлении электродов проволоки.

Изменение соотношения содержания в составе покрытия компонента с двуокисью титана и суммарного содержания карбоната металла и плавикового шпата по сравнению с прототипом переводит используемую шлаковую систему в разряд рутиловых. Указанное соотношение в заявленном составе покрытия составляет около 1,5. Применение такой шлаковой системы в сочетании с введением легирующих компонентов и ферротитана в качестве раскислителя обеспечивает высокий уровень сварочно-технологических свойств электрода при сварке в любом пространственном положении при сохранении служебных характеристик сварного соединения. Кроме того, шлаковая система рутилового вида дает возможность осуществлять сварку с использованием источника питания переменного тока.

Была изготовлена партия электродов диаметром 3 мм на проволоке Св-08Х18Н8Г2Б на втулке диаметром 5,2 мм. Содержание хрома в проволоке 18%, никеля 8%. Коэффициент массы покрытия составил 80%. При этом компоненты были введены в покрытие в следующем количестве, мас.%: рутил 45, мрамор 23, мусковит 6,5, плавиковый шпат 4, ферротитан 0,5, хром 8, никель 12, молибден 1. Суммарное содержание хрома в электроде составило 20%, никеля 15%.

Испытание сварочно-технологических свойств электродов как при сварке на постоянном, так и на переменном токе показало хорошие результаты. По механическим характеристикам электроды полностью соответствуют ГОСТ 10052-89.

В отличие от широко применяющихся при изготовлении электродов для сварки высоколегированных сталей стержней с высоким содержанием легирующих элементов применение комбинированного легирования через проволоку и покрытие дает возможность использования более дешевой проволоки с меньшим содержанием легирующих компонентов и сохранения при этом потребительских характеристик полученных сварных соединений. Кроме того, за счет использования возможности сварки на переменном и постоянном токе значительно расширяется область применения электродов.