Основные составы сварочных материалов, используемые в промышленности

Сварочные шлаки представляют собой сплав оксидов и солей, имеющих меньшую плотность по сравнению с металлом, поэтому находятся на поверхности металлической сварочной ванны. Роль сварочных шлаков весьма многообразна. Они защищают жидкий металл от взаимодействия с воздухом, участвуют в процессах раскисления и легирования металла, поддерживают стабильность режима сварки, обеспечивают формирование шва и легкую отделяемость шлаковой корки в твердом состоянии.

Выполнение указанных функций возможно только при определенных свойствах сварочных шлаков, которые зависят от их состава. Как правило, сварочные шлаки – многокомпонентные системы, подобранные экспериментально. Разработка новых марок электродов напрямую связана с конструированием оптимальных составов электродных покрытий, а, значит, и шлаковой системы. В то же время, для получения новых систем необходим детальный анализ существующих.

При проведении настоящей работы был проведен анализ составов различных типов сварочных материалов (электродных покрытий, флюсов, порошковых проволок). В результате статистического анализа более чем 40 марок различных материалов были получены аналитические данные, приведенные в таблице 1.

Представленные в таблице 1 данные позволяют проводить общий анализ составов электродных покрытий, флюсов, порошковых проволок, применяемых в сварочном производстве. Они также дают общее направление в поиске требуемых исходных компонентов защитных покрытий. В рамках настоящего исследования представленные аналитические материалы послужили основой для проведения термодинамического анализа возможных образующихся шлаковых систем с присутствием указанных составляющих.

Проведенный в процессе исследований термодинамический анализ составов позволил определить основные закономерности состояния равновесия, устанавливающегося при осуществлении сварочных процессов в системе газовая составляющая – шлаковая фаза – расплавленный металл. При этом появляется возможность прогнозировать максимально возможные концентрации основных легирующих компонентов в сварочной ванне, их соотношении при комплексном легировании, основные направления протекающих физико-химических процессов.

Наряду с этим, выполненный в ходе работы сравнительный анализ шлаковой фазы позволяет определить возможные направления в конструировании сварочных материалов, содержащих требуемое количество легирующих составляющих, а это значит – минимизировать количество и состав лигатур. Кроме того, имеющийся арсенал технических средств, разработанных с целью синтеза комплексных лигатур, позволяет исходя из теоретических предпосылок, создавать лигатуры требуемого минимизированного состава.

Таким образом, схему конструирования экономно-легированных покрытий (сварочных материалов) можно представить следующим образом:

- определение на основании металловедческих представлений оптимального состава наплавленного металла;

- привлечение расчетных термодинамических моделей для определения возможных равновесных концентраций легирующих элементов с учетом их температурных взаимодействий;

- конструирование на основании расчетных методик раскисляющей и легирующей части сварочного материала (электродного покрытия);

- термодинамический анализ (программы MTData, АСТРА и др.) образующейся шлаковой фазы и определение её основных параметров;

- анализ возможных технологических приемов и определение оптимального метода синтеза лигатуры требуемого состава;

- корректировка, исходя из применяемой технологии, состава лигатуры и соответствующая корректировка состава электродного покрытия (порошковой проволоки, шнурового материала).

Таблица 1 - Основные шлакообразующие составляющие сварочных материалов

Назначение электродов. Тип покрытия	Основные составляющие электродного покрытия (мас. %)
TiO2	Al2O3	CaO	MgO	CaF2	SiO2	Mn	Si	Ti
Общего назначения. Рутиловое	47,3 ± 4,1	6,2 ± 1,9	6,5 ± 3,3	3,4 ± 1,0	-	11,8 ± 2,1	11,9 ±0,9	0,7 ± 0,7	-
Общего назначения. Ильменитовое	22,8 ± 0,5	5,5 ± 0,8	-	4,3 ± 0,5	-	-	-	-	-
Для сталей повышенной прочности (УОНИ)	-	-	28,3 ± 1,8	-	16,5 ± 1,9	8,7 ± 0,4	3,2 ± 1,6	1,7 ± 0,4	4,3 ± 0,4
Для сталей повышенной прочности (ВИ, ЦУ.	-	-	28,1 ± 1,7	-	19,5 ± 3,8	-	5,5 ± 1,8	4,9 ± 1,0	-
Для теплоустойчивых сталей	-	-	27,1 ± 0,9	-	24,2 ± 2,3	-	4,0 ± 0,8	1,2 ± 0,5	-
Для нержавеющих сталей	-	-	21,9 ± 1,8	-	42,9 ± 3,9	-	4,7 ± 1,4	-	-
Для наплавочных материалов	-	-	3,6 ± 0,1	-	3,3 ± 0,2	-	-	-	-

Дата добавления: 2015-07-16