RU2538875C1 - Наноструктурированная порошковая проволока - Google Patents
Наноструктурированная порошковая проволока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538875C1 RU2538875C1 RU2013130154/02A RU2013130154A RU2538875C1 RU 2538875 C1 RU2538875 C1 RU 2538875C1 RU 2013130154/02 A RU2013130154/02 A RU 2013130154/02A RU 2013130154 A RU2013130154 A RU 2013130154A RU 2538875 C1 RU2538875 C1 RU 2538875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- wire
- matrix
- coating
- earth metals
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 18
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 6
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910015136 FeMn Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 2
- 229910005347 FeSi Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005438 FeTi Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 1
- 150000001649 bromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000009149 molecular binding Effects 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при дуговой сварке и наплавке металлических деталей. На внешней и/или внутренней поверхности металлической оболочки порошковой проволоки выполнено нанокомпозиционное покрытие в виде металлической матрицы с распределенной в ней смесью наноразмерных частиц фторида металла и редкоземельных металлов. Размещенная в полости оболочки шихта содержит шлакообразующие, газообразующие, ионизирующие и легирующие компоненты. Упомянутое покрытие имеет следующее соотношение объемов матрицы и наноразмерных частиц, %: металлическая матрица 55-98, наноразмерные частицы фторида металла 1-30, наноразмерные частицы редкоземельных металлов 1-15. Наноструктурированная порошковая проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивает мелкокапельный переход электродного металла и позволяет улучшить механические свойства сварных соединений. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится преимущественно к машиностроению и может быть применено при дуговой сварке и наплавке металлических деталей.
Известна сварочная электродная проволока (Патон Б.Е., Воропай Н.М., Никифоров Б.А. и др. Сварочная электродная проволока. В23K 35/06, 35/10. Авторское свидетельство СССР №1696231 от 09.02.1987 г. Бюл. №45 от 07.12.1991 г.). Данная проволока состоит из металлического стержня с внутренним каналом, полость которого заполнена шлакообразующими и легирующими компонентами, а на внешнюю и внутреннюю поверхности стержня нанесено металлическое покрытие. Указанная проволока улучшает капельный перенос электродного металла, однако она не имеет в составе активирующего флюса и не способна увеличить глубину проплавления металла. Кроме того, проволока не имеет газообразующих компонентов и может применяться только при сварке в среде защитных газов, а ее изготовление отличается повышенной трудоемкостью, что увеличивает стоимость проволоки.
Известна проволока для сварки (Воропай Н.М., Бучинский В.Н., Костенюк Н.И. и др. Проволока для сварки. В23K 35/08, Авторское свидетельство СССР №916191 от 02.02.1980 г. Бюл. №12 от 30.03.1982 г.), имеющая внутреннюю полость, заполненную активирующими флюсом, которая окружена двумя металлическими оболочками. Указанная проволока улучшает капельный перенос электродного металла и способна увеличить глубину проплавления металла. Однако данная проволока также не имеет шлакообразующих и газообразующих компонентов и может применяться только при сварке в среде защитных газов, а ее изготовление отличается повышенной трудоемкостью, что увеличивает стоимость проволоки.
Известна композиционная электродная проволока для сварки и наплавки (Паршин С.Г., Паршин С.С. Композиционная электродная проволока. МПК В23K 35/368, В23K 35/10. Патент РФ №2355543 от 09.07.2007 г.), которая принята за прототип. Указанная проволока состоит из металлической трубки с размещенной в ее полости шихты из смеси шлакообразующих и газообразующих компонентов. На поверхность металлической трубки нанесено композиционное покрытие из металлической матрицы с распределенной в ней дисперсной фазой из активирующего флюса. Указанная проволока позволяет увеличить глубину проплавления металла и улучшить капельный переход электродного металла в сварочную ванну.
Однако проволока по прототипу не имеет в шихте ионизирующих и легирующих компонентов, что ухудшает стабильность горения дуги и механические свойства наплавленного металла. Для нанесения композиционного покрытия по прототипу используют мелкодисперсный активирующий флюс с размером частиц более 50 мкм, который содержит гигроскопичные бромиды и хлориды, что ухудшает долговечность покрытия и увеличивает его шероховатость. Кроме того, указанная проволока изготавливается из цельной металлической трубки, что увеличивает трудоемкость и стоимость производства проволоки.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение капельного перехода электродного металла и механических свойств наплавленного металла за счет введения в состав шихты ионизирующих и легирующих компонентов, а также нанесения на поверхность проволоки нанокомпозиционного покрытия, содержащего наноразмерные частицы фторидов и редкоземельных металлов.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что на оболочке порошковой проволоки размещают нанокомпозиционное покрытие, а в полости оболочки порошкообразную шихту из смеси минеральных компонентов и ферросплавов. В отличие от прототипа, порошковая проволока изготавливается из стальной ленты, которую сгибают в виде замкнутого полого профиля круглого сечения, который имеет продольный стык кромок. Полость профиля заполняют шихтой из смеси шлакообразующих, газообразующих, ионизирующих и легирующих компонентов, а на поверхность оболочки наносят нанокомпозиционное покрытие, состоящее из металлической матрицы, наноразмерных частиц фторида металла и редкоземельных металлов с размером частиц менее 1000 нм.
В качестве металлической матрицы применяют медь, никель, титан. Указанные металлы обладают высокой пластичностью, которая характеризуется относительным удлинением при растяжении металла: медь (около 45%), никель (около 40%), титан (около 40%). Высокая пластичность этих металлов позволяет при электрохимической обработке сформировать на металлическом стержне плотное нанокомпозиционное покрытие, обладающее высокой адгезией за счет снижения внутренних напряжений и получения мелкозернистой микроструктуры.
В качестве фторида металла применяют фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов, например CsF, LiF, KF, NaF, CaF2, MgF2, SrF2, BaF2. При сварке фтористые соли разлагаются с выделением значительного количества фтора, который способствует интенсивным металлургическим реакциям по связыванию молекул, атомов и ионов водорода с образованием газообразного фтористого водорода HF, что снижает уровень остаточного диффузионного водорода, образование дефектов и улучшает качество сварных соединений. Образующиеся при разложении щелочные и щелочно-земельные металлы обладают низкими потенциалами ионизации: Cs (3,88 эВ), Li (5,37 эВ), К (4,32 эВ), Na (5,12 эВ), Са (6,09 эВ), Mg (7,61 эВ), Sr (5,67 эВ), Ва (5,19 эВ), что улучшает стабильность горения дуги и снижает напряжение дуги.
Кроме того, фториды щелочных и щелочно-земельных металлов снижают поверхностное натяжение расплавленного металла, что способствует измельчению капель электродного металла при сварке (см. Лепинских Б.М., Манаков А.И. Физическая химия оксидных и оксифторидных расплавов. М.: Наука, 1977. - 192 с.).
Нанокомпозиционное покрытие имеет следующее соотношение объемов матрицы и наноразмерных частиц в покрытии, %:
Металлическая матрица - 55-98;
Наноразмерные частицы фторида металла - 1-30;
Наноразмерные частицы редкоземельных металлов - 1-15.
При объеме фторидов менее 1% отсутствует воздействие композиционного покрытия на процесс капельного перехода и удаление водорода, а при увеличении объема более 30% снижается стабильность горения дуги. При объеме редкоземельных металлов менее 1% снижается влияние покрытия на процессы модифицирования и улучшения микроструктуры наплавленного металла, а при увеличении объема более 15% происходит ухудшение механических свойств наплавленного металла и электрической проводимости композиционного покрытия.
Такое сочетание известных и новых признаков позволяет улучшить капельный переход, стабильность горения дуги и механические свойства наплавленного металла. Это становится возможным, поскольку при нагреве смеси шлакообразующих и газообразующих компонентов образуется шлак и углекислый газ, которые оттесняют воздух атмосферы и препятствуют его проникновению в зону сварки. Содержащиеся в шихте ионизирующие компоненты, например углекислый калий, углекислый литий, углекислый натрий способствуют увеличению степени ионизации плазмы сварочной дуги и стабильности ее горения. Легирующие компоненты шихты, например ферросплавы FeMn, FeSi, FeTi, способствуют легированию сварочной ванны марганцем, кремнием, титаном, что увеличивает прочность и пластичность наплавленного металла.
Нанокомпозиционное покрытие, состоящее из металлической матрицы и наноразмерных частиц фторидов и редкоземельных металлов улучшает капельный переход за счет снижения межфазного натяжения расплавленной оболочки. Фториды связывают молекулы, атомы и ионы водорода с образованием фтористого водорода HF, что снижает образование дефектов и улучшает механические характеристики сварных соединений.
Наноразмерные частицы редкоземельных металлов переходят из покрытия в сварочную ванну и способствуют получению мелкозернистой микроструктуры, что увеличивает пластичность и ударную вязкость сварных соединений.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где показан вид наноструктурированной порошковой проволоки с нанокомпозиционным покрытием и шихтой из смеси шлакообразующих, газообразующих, ионизирующих и легирующих компонентов, см. фигуру 1. Предлагаемая проволока состоит из металлической оболочки 1 со стыком 2, полость которой заполнена шихтой 3. На поверхности оболочки располагаются внешнее и внутреннее нанокомпозиционные покрытия 4, 5, состоящие из металлической матрицы 6 с распределенными по объему матрицы наноразмерными частицами фторида металла и редкоземельных металлов 7.
Цель изобретения достигается тем, что на поверхности порошковой проволоки размещают нанокомпозиционное покрытие, состоящее из металлической матрицы и наноразмерных частиц фторидов и редкоземельных металлов с размером частиц менее 1000 нм, а полость оболочки заполняют шихтой из смеси шлакообразующих, газообразующих, ионизирующих и легирующих компонентов.
При плавлении покрытия образуется шлаковая пленка из фторидов, которая способствует уменьшению межфазного натяжения расплавленного металла (см. Лепинских Б.М., Манаков А.И. Физическая химия оксидных и оксифторидных расплавов. М.: Наука, 1977. - 192 с.). В результате этого снижается диаметр капель и увеличивается частота капельного перехода.
Содержащиеся в шихте ионизирующие компоненты, например углекислый калий, углекислый литий, углекислый натрий способствуют увеличению степени ионизации плазмы сварочной дуги и стабильности ее горения. Легирующие компоненты шихты, например ферросплавы FeMn, FeSi, FeTi, способствуют легированию сварочной ванны марганцем, кремнием, титаном, участвуют в реакциях раскисления, удаления оксидов, связывают вредные примеси серы и фосфора. Эти процессы приводят к увеличению прочности и пластичности наплавленного металла (см. Петров Г.Л. Сварочные материалы. М.: Машиностроение, 1972 г. - 280 с.).
Введение редкоземельных металлов (РЗМ) - церия, иттрия, лантана, скандия способствует улучшению механических свойств наплавленного металла за счет микролегирования и модифицирования микроструктуры. Наночастицы РЗМ имеют большую удельную поверхность, что способствует интенсивным металлургическим реакциям рафинирования за счет связывания остаточных газов, серы, фосфора в тугоплавкие соединения (см. Качанов Е.Б. Состояние и перспективы развития работ по жаропрочным сплавам для лопаток турбин. Технология легких сплавов, 2005, №1-4, с. 10-17).
Технология производства предлагаемой проволоки основана на применении известных в промышленности способов. Для изготовления порошковой проволоки применяют пластическую деформацию металлической ленты в прокатном стане с одновременной засыпкой шихты в сгибаемую ленту с последующим обжатием до формирования замкнутой оболочки с продольным стыком кромок. Затем полуфабрикат с шихтой подвергают волочению для уменьшения внешнего диаметра проволоки (см. Походня И.К. и др. Сварка порошковой проволокой. - Киев: Наукова думка, 1972, 224 с.).
Для нанесения нанокомпозиционного покрытия используют способ электрохимического нанесения композиционных покрытий из электролита, содержащего коллоидные наноразмерные частицы (см. Сайфуллин Р.С. Композиционные электрохимические покрытия и материалы. М. Химия, 1972 г., 168 с. и Пул Ч., Оуэне Ф. Нанотехнологии. пер. с анл. М.: Техносфера, 2005. - 336 с.). Очищенную после волочения порошковую проволоку погружают в электролитическую ванну, которая содержит коллоидный раствор электролита с наноразмерными частицами размером менее 1000 нм в нужной концентрации. Порошковую проволоку подключают к отрицательному полюсу источника питания. При действии электрополяризационных сил на поверхности проволоки осаждаются наноразмерные частицы фторидов и редкоземельных металлов, которые заращиваются положительными ионами восстановленного из электролита металла. Для равномерного распределения наноразмерных частиц в объеме электролита ванну продувают аргоном. В результате на проволоке образуется нанокомпозиционное покрытие толщиной 1-100 мкм с равномерно распределенными по объему матрицы нанодисперсными частицами. Внутреннее нанокомпозиционное покрытие наносят перед операцией пластической деформации на стальную ленту по аналогичной технологии.
В качестве примера применения предлагаемой наноструктурированной порошковой проволоки можно привести механизированную сварку пластин из стали Ст3сп толщиной 4; 6 мм.
В качестве основы для изготовления оболочки проволоки применяли особо мягкую стальную холоднокатаную ленту толщиной 0,4 мм шириной 10 мм из стали 08кп по ГОСТ 3560-73. Стальную ленту помещали в прокатный стан, состоящий из вращающихся блоков с профильной поверхностью. Шихту состоящую из шлакообразующих, газообразующих, ионизирующих, легирующих компонентов системы: CaF2-СаСО3-К2СО3-FeMn засыпали в деформируемую ленту и формовали замкнутую оболочку круглого сечения с продольным стыком кромок диаметром 4,5 мм. Затем полуфабрикат из металлической оболочки с шихтой подвергали многократному волочению через систему твердосплавных фильер. В результате получили порошковую проволоку диаметром 1,6 мм. После обезжиривания порошковую проволоку помещали в электролитическую ванну, содержащую коллоидный раствор медьсодержащего электролита и наноразмерных частиц фторида лития LiF и оксида иттрия Y2O3. При выдержке проволоки в течение 5 минут на поверхности образовалось композиционное покрытие толщиной 10 мкм, состоящее из медной матрицы и наноразмерных частиц. Наноструктурированную порошковую проволоку испытывали при механизированной сварке в углекислом газе пластин из стали 3сп размером 150×300 мм толщиной 4; 6 мм с применением полуавтомата ПДГ-312-4 с источником питания ВДГ-303 и горелкой ESAB-PSF.
Исследования капельного перехода производили при наплавке на вращающуюся трубу с помощью видеокамеры «PCI 8000S Motion Scope» с объективом «Lens-18-108» с частотой съемки 2000 Гц, светового излучателя из лампы HBO-200V OSRAM и выпуклой линзы, см. таблицу 1. Механические испытания образцов производили на разрывной машине «Zwick SM ZO50/TH3S» с помощью программы «TestXpert V 10.0», см. таблицу 2.
Таким образом, предлагаемая наноструктурированная порошковая проволока обеспечивает технический эффект, который выражается в улучшении капельного перехода и механических свойств сварных соединений, может быть изготовлена и применена с использованием известных в технике средств, следовательно, она обладает промышленной применимостью.
Claims (2)
1. Порошковая проволока для сварки и наплавки, состоящая из металлической оболочки с нанокомпозиционным покрытием, выполненным в виде металлической матрицы с распределенной в ней смесью наноразмерных частиц, в полости которой размещена шихта из шлакообразующих и газообразующих компонентов, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит ионизирующие и легирующие компоненты, а нанокомпозиционное покрытие включает наноразмерные частицы фторида металла и редкоземельных металлов при следующем соотношении объемов матрицы и наноразмерных частиц в покрытии, %:
Металлическая матрица 55-98
Наноразмерные частицы фторида металла 1-30
Наноразмерные частицы редкоземельных металлов 1-15
2. Порошковая проволока по п.1, отличающаяся тем, что нанокомпозиционное покрытие нанесено на внешнюю и/или внутреннюю поверхность металлической оболочки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130154/02A RU2538875C1 (ru) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Наноструктурированная порошковая проволока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130154/02A RU2538875C1 (ru) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Наноструктурированная порошковая проволока |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013130154A RU2013130154A (ru) | 2015-01-10 |
| RU2538875C1 true RU2538875C1 (ru) | 2015-01-10 |
Family
ID=53278944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013130154/02A RU2538875C1 (ru) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Наноструктурированная порошковая проволока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2538875C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608011C1 (ru) * | 2015-10-12 | 2017-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Модификатор для сварочных материалов |
| RU2687120C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-05-07 | Федеральное государственное автономное учреждение "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им. Н.Э. Баумана" | Присадочная порошковая проволока для сварки под флюсом |
| RU2687119C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-05-07 | Федеральное государственное автономное учреждение "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им. Н.Э. Баумана" | Присадочная порошковая проволока для сварки под флюсом |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1696231A1 (ru) * | 1987-02-09 | 1991-12-07 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Сварочна электродна проволока |
| DE102004031034A1 (de) * | 2003-06-25 | 2005-02-10 | Behr Gmbh & Co. Kg | Flussmittel zum Löten von Metallbauteilen |
| RU2355543C2 (ru) * | 2007-07-09 | 2009-05-20 | Сергей Георгиевич Паршин | Композиционная электродная проволока |
| RU2446930C1 (ru) * | 2010-12-15 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Порошковая проволока |
-
2013
- 2013-07-01 RU RU2013130154/02A patent/RU2538875C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1696231A1 (ru) * | 1987-02-09 | 1991-12-07 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Сварочна электродна проволока |
| DE102004031034A1 (de) * | 2003-06-25 | 2005-02-10 | Behr Gmbh & Co. Kg | Flussmittel zum Löten von Metallbauteilen |
| RU2355543C2 (ru) * | 2007-07-09 | 2009-05-20 | Сергей Георгиевич Паршин | Композиционная электродная проволока |
| RU2446930C1 (ru) * | 2010-12-15 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Порошковая проволока |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608011C1 (ru) * | 2015-10-12 | 2017-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Модификатор для сварочных материалов |
| RU2687120C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-05-07 | Федеральное государственное автономное учреждение "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им. Н.Э. Баумана" | Присадочная порошковая проволока для сварки под флюсом |
| RU2687119C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-05-07 | Федеральное государственное автономное учреждение "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им. Н.Э. Баумана" | Присадочная порошковая проволока для сварки под флюсом |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013130154A (ru) | 2015-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102210291B1 (ko) | 관형의 용접 와이어 | |
| RU2538875C1 (ru) | Наноструктурированная порошковая проволока | |
| RU2579412C2 (ru) | Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей | |
| RU2538228C1 (ru) | Наноструктурированная сварочная проволока | |
| CN105813802B (zh) | 埋弧焊用焊剂 | |
| RU2415742C2 (ru) | Наноструктурированная композиционная проволока | |
| JP2014534072A (ja) | Ｇｍａｗハイブリッドレーザアーク溶接用の電極 | |
| RU2539284C1 (ru) | Наноструктурированная порошковая проволока для подводной сварки | |
| JP2013091082A (ja) | 低温用鋼のサブマージアーク溶接方法 | |
| CN113784815B (zh) | 药芯焊丝和焊接方法 | |
| Shen et al. | Effects of CaF2 coating on the microstructures and mechanical properties of tungsten inert gas welded AZ31 magnesium alloy joints | |
| JP2016036855A (ja) | マグネシウム材の溶接方法 | |
| RU2355543C2 (ru) | Композиционная электродная проволока | |
| CN105458465B (zh) | 气体保护电弧焊方法 | |
| CN107385258B (zh) | 一种高强高导铬锆铜合金熔炼用精炼剂及其使用方法 | |
| RU2643027C1 (ru) | Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей | |
| RU2538227C1 (ru) | Наноструктурированная наплавочная проволока | |
| RU2518211C1 (ru) | Порошковая проволока | |
| RU2623981C2 (ru) | Шихта порошковой проволоки | |
| RU2544317C2 (ru) | Наноструктурированный сварочный материал | |
| RU2585605C1 (ru) | Порошковая проволока для подводной сварки сталей | |
| JP2016132007A (ja) | レーザ・アークハイブリッド溶接方法及びレーザ・アークハイブリッド溶接構造体 | |
| KR20170070316A (ko) | 알루미늄-스칸듐 합금을 전해 석출하는 전해조 및 상기 전해조를 이용한 전해 방법 | |
| RU2536313C1 (ru) | Порошковая проволока для подводной сварки мокрым способом | |
| CN107030413A (zh) | 一种适用于厚板高强钢窄间隙埋弧焊的药芯焊丝 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160702 |