Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Порошковая проволока для резки металлов под водой, состоящая из стальной оболочки и ших­ты, содержащей железную окалину, алюминиевый порошок, отличающаяся тем, что шихта дополни­тельно содержит нитрид бора при следующем соот­ношении компонентов, маc. %:

                       железная окалина                   60 - 70

                      алюминиевый порошок           20 - 25

                       нитрид бора                            10 -15,

при этом коэффициент заполнения составляет 25-28%.


Текст

Дивитися

Изобретение относится к области сварки, в частности, к сварочным материалам, а именно к порошковым проволокам для дуговых сварочных процессов, и может быть использовано для механизированной резки при выполнении подводно-технических работ. Известна порошковая проволока для резки [Авт. св. СССР № 542373. кл. В 23 К 35/368], шихта которой содержит следующие компоненты, мас. %: Перекись бария 25-35 Железная окалина 25-55 Двухромовокислый калий 15-25 Алюминиевый порошок 5-15 Основным недостатком указанной проволоки является понижение скорости резки с увеличением глубины и ограничение длительности пребывания под водой, связанные с большой реакционной способностью двухромовокислого калия. Наиболее близкой к заявляемой по составу компонентов шихты является порошковая проволока [Авт. св. СССР №160017, кл. В 23 К 35/368], выбранная в качестве прототипа. Состав проволоки-прототипа характеризуется следующим соотношением компонентов, мас.%: Перекись бария 20-30 Железная окалина 20-50 Двухромовокислый калий 10-20 Алюминиевый порошок 5-15 Гетероцепной полимер 5-40 Недостатком проволоки-прототипа является понижение скорости резки с увеличением глубины и наличие токсичных ингредиентов в шихте. Кроме того, высокая стоимость шихты на основе перекиси бария и полимеров снижает экономичность резки. Поставлена задача создать такую порошковую проволоку для резки металлов под водой, которая могла бы повысить скорость реза с увеличением глубины и не содержала бы вредных и дорогостоящих компонентов. Указанная задача решена таким образом, что порошковая проволока для резки металлов под водой, состоящая из стальной оболочки и шихты, содержащей железную окалину, алюминиевый порошок, дополнительно содержит нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас. %: Железная окалина 60-70 Алюминиевый порошок 20-25 Нитрид бора 10-15 при этом коэффициент заполнения составляет 25-28%. Нитрид бора введен в проволоку в виде оптимально измельченного порошка. Важнейшим преимуществом нитрида бора как стабилизирующего компонента в составе шихты порошковой проволоки является его способность взаимодействовать с парами воды, обуславливая повышение тепловой мощности режущей струи и скорости резки. Уменьшение потери тепла происходит, в основном, за счет сокращения энергии на термодиссоциацию водяного пара в объеме газового пузыря, окружающего столб дуги. Следует отметить, что сварочный шлак с нитридом бора имеет полупроводниковые свойства. При нагревании до 800°С проводимость увеличивается на несколько порядков. Это сказывается на снижении величины работы выхода электронов и увеличении эмиссионных характеристик шлака, что позволяет значительно увеличить стабильность горения дуги. Железная окалина в составе проволоки обеспечивает шлаковую защиту, наличие которой способно дополнительно защитить от воздействия окружающей среды (особенно при больших глубинах) зону горения дуги и замедлить процесс остывания расплавленного металла и кромок реза. Алюминиевый порошок введен в состав шихты для усиления экзотермического эффекта и повышения тепловой мощности режущей струи. В реальных условиях подводная резка выполняется на глубинах, доступных водолазу, т.е. в условиях стабилизированного процесса. При подводной резке порошковой проволокой уже на глубине до 10 м процесс нестабилен из-за резких изменений в объеме газового пузыря вокруг столба дуги и больших скоростей охлаждения, что вызывает нарушения устойчивости параметров дуги и скорости резки. В связи с этим для определения технологических параметров резки с использованием заявляемой проволоки были проведены испытания в гидробарокамере, имитирующей реальные условия гидростатического давления. Испытания проволок диаметром 2 мм производились при подводной резке образцов низкоуглеродистой стали толщиной 20 мм на токе 550-600 А при рабочем напряжении 50-55 В под гидростатическим давлением, соответствующем глубине 10, 30, 60 м. Источник тока - ВС-600 М, полярность обратная. Результаты испытаний представлены в таблице. Из таблицы видно, что при увеличении гидростатического давления с ростом глубины от 10 до 60 м процесс резки происходит стабильно, скорость резки возрастает. Таким образом, порошковая проволока с заявленным составом за счет стабилизации параметров дуги под водой обеспечивает достижение основной цели изобретения - увеличение скорости резки в условиях гидростатического давления. Содержание нитрида бора в пределах 10-15% является оптимальным. Верхний предел (15%) связан с технологическими ограничениями. Уменьшение его содержания менее 10% снижает скорость резки. Увеличение в составе шихты количества железной окалины более 70% и снижение менее 60% отрицательно сказывается на устойчивости горения дуги и скорости реза. Содержание алюминиевого порошка свыше 25% снижает стабильность процесса резки, а менее 20% приводит к уменьшению экзотермического эффекта. Таким образом, оптимальным вариантом состава шихты заявляемой порошковой проволоки следует считать состав III, который по сравнению с оптимальным составом прототипа обеспечивает увеличение скорости резки на 40% и снижение стоимости в 2 раза. Коэффициент повышения экономической эффективности подводной резки от применения проволоки нового состава составляет В настоящее время заявляемый объект прошел лабораторные испытания и опытно-промышленную проверку в натурных условиях. Разрабатываются технические условия на заявляемую порошковую проволоку для резки металлов под водой. Ориентировочный срок доведения заявляемого решения до промышленного использования - 1 год.

Додаткова інформація

Автори англійською

Hryshanov Arkadii Oleksandrovych, Pankov Vasyl Ivanovych, Savych Ihor Mavrykiiovych, Maksymov Serhii Yuriiovych

Автори російською

Гришанов Аркадий Александрович, Паньков Василий Иванович, Савич Игорь Маврикиевич, Максимов Сергей Юрьевич

МПК / Мітки

МПК: B23K 35/368

Мітки: дріт, водою, порошковий, різання, металів

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/2-23722-poroshkovijj-drit-dlya-rizannya-metaliv-pid-vodoyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Порошковий дріт для різання металів під водою</a>

Подібні патенти