Способ дуговой сварки деталей из углеродистой стали с деталями из высоколегированной аустенитной стали

 

Изобретение относится к сварке соединений из разнородных металлов. преимущественно стрелок и крестовин из высокомарганцевистого литья с рельсом из углеродистой стали. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения. Это достигается обработкой конца литого изделия шлифовкой его торца по всему сечению с последующей наплавкой на него облицовочного слоя. Наплавка осуществляется электродом ОЗЛ-19 с композицией обмазки рутил-основного типа и стержнем из хромоникелевой проволоки, содержащей 25% хрома и 13% никеля. Концы заготовок сваривают марганцевистым электродом НИИ-48Г со стержнем из пропроволоки, содержащей легирующие элементы - 20% хрома, 10% никеля и 6% марганца, и покрытием основного типа . Электрод ОЗЛ-19 обеспечивает минимальное тепловложение в металл марки 110Г13Л, склонный к трещинообразо ванию при перегреве. 2 табл. 3 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1I) (ц 4 В 23 К 9/23

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4129606/29-27 (22) 08.07.86 (46) 23,04.88. Бюл. N - 15 (71) Научно-исследовательский и проектный институт городского пассажирского транспорта г. Москвы

"Мосгортрансниипроект" (72) А.Г. Рохманько, Л.Ф. Станисла-. вюк, В,С. Строев и И.З. Генкин (53) 621.791.04(088,8) (56) Сварочные материалы стран-членов

СЭВ: Каталог. -Киев-Москва. Международный центр научной и технической информации, 1981, с.363, 365.

Рябов В.Р, Сварка разнородных металлов и сплавов. -M. Машиностроение, 1984, с.113. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ С ДЕТАЛЯМИ ИЗ

ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ (571 Изобретение относится к сварке соединений из разнородных металлов, преимущественно стрелок и крестовин из высокомарганцевистого литья с рельсом из углеродистой стали. Цель изобретения — повышение качества сварного соединения. Это достигается обработкой конца литого изделия шлифовкой

его торца по всему сечению с последующей наплавкой на него облицовочного слоя. Наплавка осуществляется электродом ОЗЛ-19 с композицией обмазки рутил-основного типа и стержнем из хромоникелевой проволоки, содержащей 25% хрома и 13% никеля, Концы заготовок сваривают марганцевистымэлектродом НИИ-48Г со стержнем из пропроволоки, содержащей легирующие элементы — 20% хрома, 10% никеля и 6% марганца, и покрытием основного типа. Электрод ОЗЛ-19 обеспечивает минимальное тепловложение в металл марки 110Г13Л, склонный к трещинообразо- ванию при перегреве. 2 табл.

1389963

Изобретение относится к сварке, в частности к способам получения соединения конструкций из разнородных металлов, преимущественно трамвайных . стрелок и крестовин из марганцевистого литья с трамвайными рельсами из углеродистой стали.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения.

Соединение состоит из литой детали, например стрелки или крестовины, выполненной из марганцевистой стали

110Г13Л методом литья, и трамвайного рельса, выполненного из прокатной., стали М-75. Сталь 110Г13Л по сравнению с углеродистой сталью обладает низкой теплопроводностью и большим коэф. фициентом линейного расширения. При сварке дуговым ванным способом в резуль-20 тате большого тепловложения, в случае соприкосновения разнородных металлов, в свариваемых кромках литья появляются большие температурные напряжения со значительным разваром основного металла и его структурными изменениями, а следовательно, и снижением прочностных характеристик сварного шва.

При предложенном способе сварку разнородных сталей, в частности стре- 30 лок или крестовин из высокомарганцевистой стали с углеродистым рельсом, производят следующим образом. Перед сваркой для снятия литой корки с торца литой детали производится его шлифовка на глубину 2-3 мм. После зачи35 стки на торец литой заготовки наносят облицовочный (блокирующий) слой толщиной 4 мм электродами марки ОЗЛ вЂ” 19 рутил-основного типа диаметром 4 мм 40 с последующей его зашлифовкой (устранение неровностей) ° Стержень электродов выполнен из стали 10х24Н1312.

Нанесение облицовочного слоя электродами марки ОЗЛ-19, как показали металлографические исследования, обеспечивает минимальное тепловложение по сравнению с другими марками электродов этого типа, способствует минимальному образованию жидкой эвтектической составляющей по границам аустенитного зерна и, тем самым, снижает склонность к образованию горячих трещин по границе; сплавления на стороне стали 110Г13Л.

Сварка основного сечения стыка ве-55 дется электродами марки НИИ-481 с покрытием основного типа дуговым ванным способом с использованием медных форм по всему сечению стыка. Электрод имеет- стержень из стали

10х20Н10Г6С.

Сварка основного сечения электродами марки НИИ-48Г, которые обладают необходимыми пластическими свойствами и близкими значениями коэффициента расширения по отношению к электродам марки ОЗЛ-19, обеспечивает хоро" ,шую свариваемость по границам сплавления двух марок электродов и хорошую свариваемость с углеродистой сталью М-75, из которой изготовлен трамвайный рельс, Сварка высокомарганцевистых сталей аустенитного класса, как правило, связана с низкой технологической прочностью из-за образования горячих трещин в металле шва и переходной зоне.

Наиболее высокой склонностью к трещинообразованию в околошовной зоНе- обладает высокомарганцевистая сталь 110Г13Л, которая относится к разряду особо трудносвариваемых сталей.

В процессе сварки, в отличие от других марок сталей, под воздействием сварочного цикла в зоне термического влияния образуется жидкая фаза эвтектического состава, состоящая из карбидов и фосфидов типа "Стэгит", располагающаяся по границам крупных зерен аустенита.

Малая теплопроводность стали

110Г13Л в сочетании с очень большим коэффициентом линейного расширения и большой усадкой (в 1,5-1,8 раза больше, чем у углеродистой стали) вызывают возникновение черезвычайно больших термических напряжений, что способствует образованию горячих трещин. Поэтому качественная сварка стали 110Г13Л может быть обеспечена лишь при условии минимального тепловложе-, ния и соответствующей технологии сварки.

Наименьшее тепловложение обеспечивается применением электродов марки

ОЗЛ-19, обладающих незначительной проплавляющей способностью.

Одновременно не сварка всего сечения стыка, а предварительная послойная наплавка облицовочного слоя способствует уменьшению появлений внутренних напряжений. Таким образом, использование облицовочного слоя в данном случае является необходимым, пос1389963

Т .а б, л и ц а 1

Т"

0,09 0,43

5,9 0,6

Таблица 2

Стрела прогиба, мм нагрузка, тс

1 2 3

Химический состав наплавленного металла, Х

Марка электрода (! (S Cr N

23,4

13,20

1 4

ОЗЛ-19

НИИ-48Г

19,6

9,7

0,10

Вид сварки

Статическая

Дуговой шовный способ сварки стыков высокомарганцевистого литья с углеродистыми рельсами углеродами марки НИИ-48Г

40-50 кольку способствует повышению .прочности сварного стыка.

Для сварки основного сечения используют электроды марки НИИ-48Г. Вы5 бор такой марки электродов объясняется высокой технологической прочностью металла шва за счет оптимальной композиции состава стали (Fe, Cr, Ni, Mn, С), обеспечивающей хорошую релакса- 10 цию внутренних напряжений, и положительного влияния марганца на диффузионный процесс миграции вредных примесей на границе аустенитного зерна.

Химический состав наплавленного 15 металла с аустенитноферритным строением используемых электродов приведен: .в табл.1.

Необходимым условием высококачественной сварки углеродистых рельсов и 20 высокомарганцевистых изделий является установка оптимального зазора между свариваемыми изделиями в пределах

12-14 мм, который обеспечивает мини": мальное тепловложение и возможность 25 хорошего провара.

При зазорах менее 12 мм затруднено манипулирование электродом, что приводит к образованию непроваров.

При зазорах более 14 мм в результате 30 значительного тепловложения увеличивается склонность сварного шва к горячим трещинам.

Результаты испытаний сварных рельсовых стыков на статическую прочность приведены в табл.2. формулаизобретения

Способ дуговой сварки деталей из углеродистой стали с деталями иэ высоколегированной аустенитной стали, при котором производят предварительную наплавку кромки одной из сварива" емых деталей и последующую сварку электродами с высоким запасом аустенитности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, при сварке стрелок и крестовин из литой высокомарганцевистой стали с рельсом из углеродистой стали, производят шлифовку торца литой высокомарганцевистой детали и наплавку его электродом марки

ОЗЛ-19 с покрытием рутил- основного типа и стержнем из хромоникелевой стали, а последующую сварку деталей производят электродами марки НИИ-48Г с покрытием основного типа и стержнем иэ хромоникелевомарганпевой стали ванным способом с использованием медных форм. г

1389963

Продолжение табл.2 ъ

Дуговой ванный способ сварки стыков высокомарганцевистого литья с углеродистыми рельсами электродами марки ОЗЛ-6 без нанесения облицовочного слоя

12-14 40-60

Дуговой способ сварки с нанесением облицовочного слоя электродами марки ОЗЛ-19 и сваркой всего сечения . стыка электродами марки НИИ-481 15-20 80-100

Составитель Т. Арест

Редактор И, Николайчук Техред Л.Олийнык Корректор А, Тяско

Заказ 1617/14 Тираж 921 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4