CS265511B1 - Spósob přípravy obalovej hmoty na výrobu obalených najma bázických zváracích alektród - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká technologie výroby obalených zváracích elektrod pre zváranie kovov elektrickým oblúkoyým zváraním. Spósob přípravy obalovej hmoty na výrobu obalených, najma bázických elektrod na zváranie ocelí elektrickým oblúkom, spočívajúci v prehnetení východiskovéj suchej zmesi s vodným sklom, do ktorého sa vopred vovedú v množstve 0,2 až 0,5 % hmot. jednotlivo alebo v kombinácii práškové kovy alebo metaloidy majúce podlá periodickej sústavy elektronegatívnosť 1,2 až 2,0 a relatívnu atómovú hmotnosť od 9,0 do 200,0 alebo ich vzájomné zliatiny alebo ich zliatiny s vápnikom alebo uhlíkom.

Description

Vynález sa týká spósobu přípravy obalovej hmoty na výrobu najmá bázických elektrod na zváranie ocelí elektrickým oblúkom so zníženou náchylnostou na vlhnutie.

Obal elektrod pre ručné zváranie sa získává nalisovaním obalovej hmoty na kovové jádro elektrody, pričom obalová hmota sa vyrába přehnětením východiskovéj suchej zmesi zloženej z práškových kovových i nekovových látok, so spojivom najčastejšie vodným sklom. Ako nekovové zložky sa používajú například vápenec, kazivec, rutil, křemičitý piesok, celulóza, soda. Ako kovové zložky sa používajú například feromangán, ferosilícium, železný prášok, nikel, chróm a to v množstve a v kombinácii, závislej na druhu vyrábanej elektrody. Východisko vá suchá zmes sa přehnětením s vodným sklom přetvoří na tvárnu, dobré lisovatelnú hmotu. Elektrody sa po vylisovaní sušia pri teplotách, ktorých výška závisí na druhu elektrody. Například bázické elektrody sa sušia pri teplote cca 350 °C, aby sa z obalu odstránila v čo najváčšej miere vlhkost, resp. voda.

Takto vyrobené elektrody majú spravidla vyhovujúce zváracie i metalurgické vlastnosti a dávajú zvarové kovy alebo spoje vyhovujúcich pevnostných a plastických mechanických vlastností. Takto je to v tom případe ak sa na zváranie použijú elektrody suché, to je ktoré majú nenavlhnutý obal. Ak elektrody majú navlhnutý obal, výkazujú zhoršené zváracie vlastnosti, například zvárací oblúk je nepokojný, rozstrek je vyšší, kresba húsenice je hrubšia a podobné. Tiež sú zhoršené metalurgické vlastnosti, v dósledku nasýtenia zvarového kúpela, čo vedie k značnej strate najma plastických vlastností zvarového kovu ako vrubová huževnatost, tažnost, kontrakcia a nezriedka sa prejaví náchylnost zvarového kovu alebo zvarového spoja na tvorbu prasklin najmS ak sa zváranie robí v pevne upnutom stave. Ak sú suché bázické elektrody vystavené na pracovisku účinku vlhkého ovzdušia, velmi rýchlo navlhajú a spravidla už za 4 hodiny vykazujú vlhkost nad 1 % hmot., zatial čo suché nenavlhnuté bázické elektrody majú obvykle obsah vlhkosti menší ako 0,3 % hmot. Sklon obalených elektrod k vlhnutiu obalu sa obvykle zaistuje vážením-, pričom samonavlhovanie sa robí v navlhovacej komoře pri 84 %-nej relatívnej vlhkosti ovzdušia navlhovacej komory a pri teplote maximálně 20 °C. Zvlhnuté elektrody třeba před použitím presušiť, čo představuje spotřebu energie a stratu času před samotným zváraním.

Na zníženie navlhavosti obalovej hmoty vovádzajú sa do východiskovéj suchej zmesi látky majúce bod tavenia alebo interval tavenia nižší ako je sušiaca teplota obalených elektrod pri výrobě,ktoré pri teplote sušenia sa roztavia a zalejú necelistvosti obalu, praskliny, kapiláry a podobné, čím sa má zabránit kontaktu vnútra obalu s ovzduším. Tento postup je len čiastočne účinný, pretože do zmesi je možné voviest iba obmedzené množstvo týchto látok, aby sa nezhoršili zváracie a mechanické vlastnosti elektrod. Okrem toho cena týchto látok je vysoká.

Je dalej známa ochrana obalu elektrod zameraná na znižovanie náchylnosti na navlhnutie, spočívajúca v tom, že hotové elektrody sa ponárajú do tekutin, ktoré majú za ciel na povrchu elektrody vytvořit ochrannú vrstvu neprepúštajúci vlhkost zo vzduchu do vnútra obalu.

Táto ochrana však trvá len dovtedy, pokial sa ochranná vrstva neporuší oterom elektrod o seba pri dopravě alebo pri manipulácii, k čomu často dochádza najmá pri zváraní na montážach. V technike výroby obalených elektród sa tiež používá spósob zníženia náchylnosti na navlhnutie obalu elektrod tak, že sa ako spojivo používá zmes vodného skla sodného a draselného v pomere 70:30. Toto opatrenie prináša však len malé zníženie navlhavosti obalu a okrem toho vyžaduje špeciálny homogenizátor vodných skiel, ktorého prevádzka je značné pracná.

Spósobom přípravy podlá vynálezu sa uvedené nevýhody do značnej miery odstraňujú.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že do vodného skla sa před jeho přehnětením s východiskovou suchou zmesou vovedú v množstve od 0,2 do 5,0 % hmotnostných jednotlivo alebo v kombinácii práškové kovy alebo ich metaloidy majúce podlá Mendelejevovej periodickej sústavy prvkov elektronegatívnosí 1,2 až 2,0 a relatívnu atómovú hmotnost od 9,0 do 200,0 alebo ich vzájomné zliatiny, alebo ich zliatiny s vápnikom alebo uhlíkom, načo sa výsledná zmes vodného skla zhomogenizuje.

Doterajšie skúšky ukázali, že uvedené látky vstupujú do interakcie s vodným sklom, pričom sa nezriedka vytvára vo vodnom skle plynná fáza obsahujúca vodík a ktorá uniká v podobě bubliniek. Obalová hmota vyrobená z východiskovéj zmesi prehnetenej s takto podlá vynálezu upraveným vodným sklom, nalisovaná na kovové jádro poskytuje obal elektrody, majúci vysokú odolnost proti navlhaniu. Dósledkom nízkej navlhavosti je potom neobyčajne nízký obsah difúzneho vodíka vo zvarovom kove. Okrem toho má elektroda znamenité zváracie vlastnosti a vysokú odolnost oproti tvorbě prasklin pri zváraní tuhých konštrukcii.

Tento jav a jeho dósledky pre zváracie vlastnosti elektrod a pre akosť zvarového kovu bol zistený početnými skúškami s radom kovových prvkov a metaloidov a ich vzájomných zliatin alebo zliatin s inými prvkami ako sú železo, nikel, cín, hliník, volfram, med, titán, mangán, chóm, hořčík, zinok, křemík, feromangán, ferosilikokalcium, ferosilícium, ferobór, silikoalumínium, feroniob a pod. Přitom tento jav dosiahol technicky a ekonomicky výhodnú velkost ak bolí použité práškové kcvy alebo metaloidy, elementárne alebo v zliatinách, ktorých elektronegativita bola v rozsahu 1,2 až 1 a relativná hmotnost bola od 9 do 200.

Doterajšie skúšky ukázali priaznivý vplyv vyššie uvedených látok přidávaných do vodného skla na jeho akosť, resp. na navlhavost obalu je ešte intenzivnější, ak sa použijú o zrnitosti raenšej ako 0,06 mm. Příčina tohoto javu nie je ešte úplné známa, je pravděpodobné, že to súvisí s vyššou hodnotou poměru plochy zrniečok k ich hmotnosti.

Skúšky dalej ukázali, že kladný účinok vovedenia vyššie uvedených látok do vodného skla sa ešte dalej zvýši, ak sa zmes vodného skla a práškových látok nechá po homogenizácii před použitím odstát určitú dobu a až potom sa použije na prehnetenie východiskovéj suchej zmesi s cielom vyrobit obalovú hmotu. Skúšky potvrdili, že doba homogenizácie zmesi vodného skla a práškových kovov podlá vynálezu je závislá najma na množstve vodného skla i vovádzanej práškovej fáze. Například pre množstvo 1 kg vodného skla a 2 % hmot. vovádzanej práškovej fáze postačila doba 1 až 3 minút, pre množstvo 10 kg vodného skla a 2 % hmot. vovádzanej práškovej fáze podlá vynálezu 2 až 4 minúty.

Vynález je bližšie objasněný na nasledujúcich prikladoch vyhotovenia.

Do draselného vodného skla sa před jeho premiešaním s východiskovou suchou zmesou přidalo 1 % hmot. zinku o zrnitosti pod 0,06 mm a dokonale sa s vodným sklom zhomogenizoval. Po zhomogenizování sa takto upravené vodné sklo použilo ha výrobu obalcvej hmoty pre nelegované konštrukčné bázické elektrody o pevnosti zvarového kovu cca 48 MPa. Vzniklá obalová hmota sa nalisovala na nelegované nízkouhlíkové ocelové jádro o priemere 4 mm. Vyrobené elektrody sa vysušili pri teplote 350 °C po dobu 3 hodin, zároveň sa vyrobila z tej istej východiskovéj suchej zmesi tou istou technológiou elektroda za použitia neupraveného draselného vodného skla. Obidve elektrody sa súčasne podrobili skúške navlhavosti v navlhovacej komoře pri teplote 20 °C a relativnéj vlhkosti ovzdušia 84 % po dobu 6 hodin. Táto hodnota relativnéj vlhkosti je charakteristická pre vlhké letné počasie aj v reálnej atmosféře.

Potom bol u obidvoch elektrod zistený vážením obsah vlhkosti. Elektroda vyrobená s použitím neupraveného vodného skla vykázala vzhkost v hodnotě 2,46 % hmot., čo zodpovedá hodnotám vlhkosti za podmienok navlhovacej skúšky běžných bázických konštrukčných elektrod. Táto hodnota vlhkosti obalu bázickěj elektrody uvedenej akosti za podmienok navlhovacej skúšky je velmi nepriaznivá, pretože ukazuje, že takáto elektroda je velmi náchylná na navlhnutie za prevádzkových podmienok a to nad hodnoty vyššie ako je přípustná vlhkost, to je cca 0,3 % hmot. nezriedka aj nad 1 % hmot. V případe ak sa takáto elektroda použila nepresušená vykázala porovnatelné zhoršené zváracie vlastnosti a znížené mechanické vlastnosti zvarového kovu, najmá vrubovej húževnatosti a obsah difúzneho vodíka nad 10 cm³ na 100 g navařeného kovu a nezriedka náklonnost k tvorbě prasklin pri zváraní základného materiálu vačších hrúbok alebo v upnutom stave.

Elektrody toho istého druhu vyrobené s draselným vodným sklom upraveným podlá vynálezu vykázala za podmienok skúšky navlhavosti prírastok len 0,4 ž hmot. Táto hodnota je velmi priaznivá a v praxi představuje takmer nenavlhavú bázickú elektrodu, to je ak bázická elektroda vykazuje pri vystavení vlhkéj atmosféře počas 8 hodin vlhkost do 0,3 % hmot. nie je potřebné ich před použitím presúšať. Táto skúšaná. elektroda vykázala velmi nízké.

hodnoty difúzneho vodíka vo zvarovom kove a to pod 3 cm na 100 g navařeného kovu, dósledkom čoho elektroda vykázala velmi dobré zváracie vlastnosti a velmi dobré mechanické vlastnosti zvarového kovu a vysokú odolnost zvarového spoja proti praskaniu.

Priaznivý vplyv upraveného vodného skla podlá vynálezu na hodnotu vlhkosti obalovej hmoty elektrody osvětlí nasledujúci příklad. Do draselného vodného skla bol spósobom podía vynálezu přidaný vysokouhlový feromangán v množstve 2 % hmot. vodného skla. Takto upravené vodné sklo bolo bez odstátia použité na výrobu obalovej hmoty bázickej konštrukčnej nelegovanej elektrody o pevnosti návarového kovu cca 48 MPa. Táto elektroda vykázala za podm-ienok skúšky navlhovania vlhkost 0,76 % hmot., čo je ešte priaznivá hodnota. Ak však bolo takto upravené vodné sklo odstáte 20 dní a potom použité na výrobu obalovej hmoty, obalená bázická elektroda vykázala za podmienok skúšky vlhkost len 0,48 % hmot. Přitom už odstátie v trvaní 10 hodin spósobilo pokles vlhkosti pod hodnotu 0,65 % hmot.

Ďalšie příklady použitia objasnia priaznivý vplyv vovedenia práškových kovov alebo mataloidov alebo ich vzájomných zliatin alebo ich zliatin s inými prvkami podlá vynálezu bud jednotlivo, alebo v kombinácii do vodného skla a následného zhomogenizovania vzniklej zmesi. Přitom prášková fáza sa volí podlá akosti vyrábanej elektrody, například práškový ferobór pri výrobě konštrukčnej nizkolegovanej elektrody vyššej pevnosti, práškový wolfrámkarbid pri výrobě návarovej elektrody.

Spósobom podlá vynálezu bola připravená obalová hmota pre nelegovanú konštrukčnú bázickú elektrodu o pevnosti zvarového kovu cca 48 MPa, kde do vodného skla bol vovedený práškový hliník v množstve 2 % hmot., vlhkost obalu bola po 6 hodinách skúšky na navlhovanie 0,43 % hmot., obsah difúzneho vodíka tejto elektrody bez presušenia, ihned po ukončení skúšky □ navlhavosti, bol 3,5 cm na 100 g navařeného kovu. V dalšom případe bolo do vodného skla vovedené práškové železo v množstve 5 % hmot., vlhkosť. obalu bola 0,50 % hmot., obsah difúzne3 ho vodíka 4 cm na 100 g navařeného kovu.

Pri výrobě bázickej nízkolegovanej žiarupevnej elektrody bol použitý spósobom podlá vynálezu práškový vysokóuhlíkový ferochrónv množstve 0,5 % hmot., vlhkosť obalu bola 0,45 % hmot. a obsah difúzneho vodíka po navlhnutí 3,8 cm na 100 g navařeného kovu.

Pri přidaní práškového ferosilikohorčíka v množstve 1,5 % hmot., vlhkosť obalu bola 3

0,52 % hmot. a obsah difúzneho vodika 4 cm na 100 g navařeného kovu.

Pri výrobě bázickej vysokopevnej konštrukčnej elektrody bol použitý práškový ferobór 3 v množstve 3,5 % hmot., vlhkosť obalu bola 0,46 % hmot. a obsah difúzneho vodíka 4,5 cm na 100 g navařeného kovu.

Pri výrobě tvrdonávarovej elektrody bol použitý práškový karbid wolfrámu 4,2 % hmot., vlhkosť obalu bola 0,40 % hmot.

Do obalu bázickej konštrukčnej nelegovanej elektrody bol použitý práškový mangán v množstve 0,5 % hmot., vlhkosť obalu bola 0,57 i hmot. a obsah difúzneho vodíka 4,5 cm³ na 100 g navařeného kovu, dalej bol použitý práškový kovový mangán 3,0 % hmot., vlhkost obalu bola 0,49 i hmot. a obsah difúzneho vodíka 4,1 cni na 100 g navařeného kovu, v dalšom případe bol použitý kovový mangán v množstve 5 % hmot., vlhkosť obalu po navlhnutí bola

0,48 % hmot. a obsah difúzneho vodíka 4,0 cm na 100 g navařeného kovu.

V dalšom případe bola do vodného skla pre obalovú zmes bázickej obalenej elektrody vovedená beryliová med s obsahom 0,15 i hmot. berýlia v množstve 1 % hmot,, navlhavosť 3 obalu 0,45 i hmot. a obsah difúzneho vodíka bol 4,2 cm na 100 g navařeného kovu.

Do bázickej koiištrukčnej nelegovanej elektrody o pevnosti cca 4 8 MPa bol přidaný do vodného skla ferosilikokalcium v množstve 1,5 % hmot., vlhkost obalu bola 0,55 % hmot. a obsah difúzneho vodíka bol 4,8 cm~* na 100 g navařeného kovu, do tej istej elektrody bol použitý práškový grafit v množstve 0,3 % hmot., vlhkost obalu bola 0,70 % hmot. a , 3 obsah difúzneho vodíka bol 5,3 cm na 100 g navařeného kovu.

Sposob přípravy obalovej hmoty je vhodný na výrobu najma bázických elektrod na zváranie ocelí elektrickým oblúkom so zníženou náchylnosíou na vlhnutie.

Claims (1)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   Sposob přípravy obalovej hmoty na výrobu obalených, najmS bázických elektrod na zváranie ocelí elektrickým oblúkom, spočívajúci v prehnetení východiskovej suchej zmesi obsahujúcej práškové nekovové i kovové látky s vodným sklom, vyznačený tým, že do vodného skla sa před jeho přehnětením s východiskovou suchou zmesou vovedú v množstve 0,2 až 5,0 % hmot. jednotlivo alebo v kombinácii práškové kovy alebo metaloidy majúce podlá Mendelejevovej periodickej sústavy prvkov elektronegatívnosí 1,2 až 2,0 a relatívnu atómovú hmotnost od 9,0 do 200,0 alebo ich vzájomné zliatiny alebo.ich zliatiny s vápnikom aiebo uhlíkom.