СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ

СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ


RU (11) 2310550 (13) C1

(51) МПК
B23K 35/30 (2006.01)
C22C 38/38 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006111057/02 
(22) Дата подачи заявки: 2006.04.06 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.04.06 
(45) Опубликовано: 2007.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2241585 C1, 10.12.2004. RU 2253556 C1, 10.06.2005. RU 2136469 C1, 10.09.1999. US 4245145 A, 13.01.1981. 
(72) Автор(ы): Павлов Николай Васильевич (RU); Струнец Владимир Константинович (RU); Абраменко Денис Николаевич (RU); Савченко Анатолий Иванович (RU); Бастаков Леонид Антонинович (RU); Сурков Алексей Владимирович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Павлов Николай Васильевич (RU); Струнец Владимир Константинович (RU); Абраменко Денис Николаевич (RU); Савченко Анатолий Иванович (RU); Бастаков Леонид Антонинович (RU); Сурков Алексей Владимирович (RU) 
Адрес для переписки: 125008, Москва, Коптевский б-р, 3, кв.21, пат.пов. В.В.Шевкуну, рег.№ 268 

(54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИИзобретение может быть использовано для механизированной сварки и наплавки изделий из низколегированных сталей, работающих при больших знакопеременных нагрузках, преимущественно для износостойкой наплавки при восстановлении узлов и деталей железнодорожного подвижного состава. Проволока содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,08-0,12, хром 0,50-1,00, кремний 0,50-0,90, марганец 1,50-1,90, молибден 0,15-0,60, ванадий 0,05-0,20, сера не более 0,025, фосфор не более 0,03, никель не более 0,30, кальций 0,005-0,009, титан 0,05-0,15, железо - остальное. Углеродный эквивалент Сэ состава сварочной проволоки составляет 0,54-075%. Отношение суммарного содержания хрома, молибдена, ванадия и титана к содержанию марганца находится в пределах 0,6-1,1. Состав обеспечивает оптимальные физико-механические свойства металла шва при повышении технологичности и качества сварки.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к сварке и касается состава стальной проволоки для механизированной сварки и наплавки изделий из низколегированных сталей, работающих при больших знакопеременных нагрузках, и может быть использовано преимущественно для износостойкой наплавки при восстановлении узлов и деталей железнодорожного подвижного состава.

Известен состав сварочной проволоки, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, молибден, ванадий, серу, фосфор, железо, в который введен кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,06-0,10 
Хром 0,9-1,2 
Кремний 0,4-0,7 
Марганец 1,55-1,8 
Молибден 0,5-0,7 
Ванадий 0,2-0,45 
Сера 0,025-0,04 
Фосфор 0,025-0,030 
Кальций 0,05-0,2 
Железо остальное, 


при этом отношение содержания углерода к суммарному содержанию молибдена и ванадия должно составлять 0,066-0,087, а отношение содержания серы к суммарному содержанию кальция и марганца должно быть в пределах 0,015-0,020 (см. патент РФ №2104138, кл. В23К 35/30, опубл. 1998).

К недостаткам данного состава можно отнести нестабильное горение дуги, а также возможность образования пор в наплавленном металле вследствие недостаточного содержания основных элементов-раскислителей: кремния и марганца, в связи с чем сварочную проволоку такого состава марки Св-08ХГ2СМФ нельзя использовать для механизированной наплавки и сварки в среде защитных газов (углекислого газа и его смесей с аргоном).

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа состав сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий из низколегированных сталей, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, молибден, ванадий, серу, фосфор, никель и железо (см., например, ГОСТ 2246-70 "Проволока стальная сварочная").

К недостаткам известного состава сварочной проволоки относятся: возможность формирования в наплавленном металле закалочных микроструктур с твердостью более 320 НВ, склонных к образованию холодных трещин при верхних значениях углерода и легирующих элементов, значительное разбрызгивание электродного металла и чувствительность к образованию пор при наплавке в среде углекислого газа, а также высокое содержание дорогих и дефицитных молибдена и ванадия.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который выражается в получении оптимальных физико-механических свойств металла сварного и наплавленного шва при повышении технологичности и качества с обеспечением требуемой твердости и структурного состояния рабочей поверхности деталей, восстановленных наплавкой, а также снижении трудовых и материальных затрат.

Указанный технический результат обеспечивается дополнительным введением кальция и титана и комплексным легированием металла сварочной проволоки при оптимальном выборе соотношения содержания компонентов и достигается тем, что состав сварочной проволоки, преимущественно для сварки и наплавки узлов и литых деталей железнодорожного подвижного состава из низколегированных сталей, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, молибден, ванадий, серу, фосфор, никель и железо, дополнительно содержит кальций и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод 0,08-0,12 
хром 0,50-1,00 
кремний 0,50-0,90 
марганец 1,50-1,90 
молибден 0,15-0,60 
ванадий 0,05-0,20 
сера не более 0,025 
фосфор не более 0,03 
никель не более 0,30 
кальций 0,005-0,009 
титан 0,05-0,15 
железо остальное, 


при этом углеродный эквивалент С э состава сварочной проволоки, определенный соотношением , должен составлять 0,54-075%, а отношение суммарного содержания хрома, молибдена, ванадия и титана к содержанию марганца должно быть в пределах 0,6-1,1, где С, Mn, Cr, Mo, V, Ti - процентное содержание в сварочной проволоке соответственно углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия и титана.

Увеличение содержания кремния и марганца, а также введение кальция и титана обеспечивают хорошее раскисление наплавленного металла, отсутствие в нем пор и горячих трещин. Титан, кроме того, снижает эффективный потенциал ионизации и тем самым повышает устойчивость горения дуги, снижая разбрызгивание электродного металла.

Выбранные содержания хрома, марганца и титана в заявляемых пределах обусловлены необходимостью получения наплавленного металла повышенной твердости с благоприятной структурой, обеспечивающей достаточную его технологическую прочность и высокую износостойкость.

Увеличение содержания марганца и титана выше заявляемого предела приводит к повышению твердости, но при этом ухудшается отделимость шлака и снижается стойкость наплавленного металла против образования холодных трещин, а при введении их ниже заявляемых пределов снижается твердость наплавленного металла и растекаемость валиков.

Введение хрома и ванадия выше заявляемых пределов приводит к повышению твердости наплавленного металла, при этом ухудшается отделимость шлака, а снижение их содержания ниже заявляемых пределов приводит к заметному понижению твердости наплавленного металла.

Комплексное введение в состав сварочной проволоки марганца, хрома, молибдена, ванадия, кальция и титана в заявленных пределах их содержания, значений углеродного эквивалента и отношений суммарного содержания хрома, молибдена, ванадия и титана к содержанию марганца обеспечивает формирование мелкодисперсных структур в виде смеси игольчатого феррита и бейнита с требуемой твердостью (240-300 НВ), стойких против образования холодных трещин.

Для отработки оптимальных химических составов изготавливали опытные партии порошковых проволок и производили ими наплавку в среде углекислого газа. Установлено, что в заявляемом диапазоне содержания элементов при значении углеродного эквивалента состава сварочной проволоки выше 0,75% и отношения суммарного содержания хрома, молибдена, ванадия и титана к содержанию марганца выше 1,1 в микроструктуре наплавленного металла преобладает бейнитная составляющая, что обуславливает значительное повышение твердости и опасность образования холодных трещин.

При значениях углеродного эквивалента ниже 0,54% и соотношения суммарного содержания хрома, молибдена, ванадия и титана к содержанию марганца ниже 0,6 в микроструктуре наплавленного металла образуется зернограничный феррит, что приводит к снижению твердости и износостойкости.

На ОАО "Электросталь" была изготовлена опытная партия проволоки диаметром 1,6-2,0 мм следующего состава: углерод 0,09%, марганец 1,80%, кремний 0,70%, хром 0,71%, молибден 0,45%, ванадий 0,11%, кальций 0,008%, титан 0,05%, сера не более 0,025%, фосфор не более 0,03%, никель не более 0,30%. Расчетное значение углеродного эквивалента опытной проволоки составляет 0,65%, отношение суммарного содержания хрома, молибдена, ванадия и титана к содержанию марганца - 0,73.

Изготовленной проволокой производили двухслойные наплавки на пластины из стали марки 20ГЛ толщиной 25 мм, имитирующие реальные условия восстановления надрессорной балки грузового вагона.

Проволоку диаметром 1,6 мм использовали для наплавки в среде углекислого газа на режиме: ток 330-350 А, напряжение 27-28 В, скорость наплавки 30 м/ч, расход углекислого газа 18-20 л/мин, проволоку диаметром 2,0 мм - для наплавки под флюсом АН-348 А на режиме: ток 330-350 А, напряжение 30-32 В, скорость наплавки 30 м/ч.

Сопротивляемость наплавленного металла образованию холодных тещин оценивали на образцах кольцевой пробы с внутренним диаметром 300 мм, вырезанных из подпятниковых узлов надрессорных балок, которые наплавлялись в два слоя и после выдержки в течение 72 часов подвергались расточке.

Эксперименты показали, что проволока опытной плавки обладает высокой технологичностью при наплавке в углекислом газе и под флюсом. Твердость наплавленного металла составляет 270-275 НВ, что отвечает требованиям нормативной документации на ремонт. Трещин и пор в металле наплавки не выявлено.

Таким образом, применение сварочной проволоки заявленного состава обеспечивает получение мелкодисперсной микроструктуры рабочей поверхности восстановленной детали при наплавке восстанавливаемой поверхности как под флюсом, так и в среде защитных газов.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Состав сварочной проволоки преимущественно для сварки и наплавки узлов и литых деталей железнодорожного подвижного состава из низколегированных сталей, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, молибден, ванадий, серу, фосфор, никель и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод 0,08-0,12 
хром 0,50-1,00 
кремний 0,50-0,90 
марганец 1,50-1,90 
молибден 0,15-0,60 
ванадий 0,05-0,20 
сера не более 0,025 
фосфор не более 0,03 
никель не более 0,30 
кальций 0,005-0,009 
титан 0,05-0,15 
железо остальное, 


при этом углеродный эквивалент С э состава сварочной проволоки, определенный соотношением

,

составляет 0,54-75%, где С, Mn, Cr, Mo, V, Ti - процентное содержание в сварочной проволоке, соответственно, углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия и титана, а отношение суммарного содержания хрома, молибдена, ванадия и титана к содержанию марганца составляет 0,6-1,1.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru