Способ отделения шлаковой корки

 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при сварке преимущественно порошковой проволокой металлоконструкций из низколегированных высокопрочных сталей, склонных к закалке. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения и производительности процесса. На свариваемое изделие устанавливают высокочастотный нагревательный индуктор, размещенный на ползунах, перемещаемых по линии сплавления основного и наплавляемого металла. Нагрев до температуры вторичной кристаллизации металла (730 - 910°С) выполняют в области кристаллизации металла шва одновременно со сваркой. При указанной температуре происходит выравнивание по величине зерен металла зоны термического влияния (ЗТВ) как на поверхности, так и в глубинных слоях, что способствует снижению сил сцепления шлаковой корки на поверхности металла, ее самоотделимости, снижению шлаковых включений, в особенности в слоях, близких к ЗТВ, повышению механических свойств сварного соединения и сокращению времени сварки за счет исключения операций механического или химико-механического удаления шлаковой корки. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51, 4 В 23 К 9/18

sprigþ@ÿ

ПВтИЦ: 1Ы, ЧЩЦ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х Д ВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ у.„,,g,,, Q; E, А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4326500/31-27 (22) 09. 11.87 (46) 23.11.89. Бюл. № 43 (71) Украинский заочный политехнический институт им. И. 3. Соколова (72) H. К. Походня, А. О. Корсун, Н. Г. Ефименко и М. В. Орлов (53) 621.791 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 557888, кл. В 23 К 9/!8, 1975.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1414538, кл. В 23 К 9/!8, 1986. (54) СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ШЛАКОВОЙ

КОРКИ (57) Изобретение относится к сварке и может быть использовано при сварке преимущественно порошковой проволокой металлоконструкций из низколегированных высокопрочных сталей, склонных к закалке. Цель изобрете ни я — повышение ка чества сварного соединения и производительности процесса.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при сварке, преимущественно порошковой проволоки металлоконструкций из низколегированных высокопрочных сталей, склонных к закалке.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения и производительности процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед началом сварки на изделии размещают высокочастотный индуктор на специальных ползунах в области кристаллизации металла шва, ползуны устанавливают по линии сплавления основного и наплавленного металлов. Одновременно со сваркой

„„gg„„1523279

На сва риваемое изделие уста на вливают высокочастотный нагревательный индуктор, размещенный на ползунах, перемещаемых по линии сплавления основного и наплавляемого металла. Нагрев до температуры вторичной кристаллизации металла (730—

9I0 C) выполняют в области кристаллизации металла шва одновременно со сваркой.

При указанной температуре происходит выравнивание по величине зерен металла зоны термического влияния (ЗТВ) как на поверхности, так и в глубинных слоях, что способствует снижению сил сцепления шлаковой корки на поверхности металла, ее самоотдел и мости, снижению шла ко вых вкл ючений, в особенности в слоях, близких к ЗТВ, повышению механических свойств сварного соединения и сокращению времени сварки за счет исключения операций механического или химико-механического удаления шлаковой корки. I табл. осуществляют дополнительный нагрев поверхности изделия по зоне сплавления основного и электродного металла. Интенсивность нагрева выбирают в зависимости от режимов сварки и толщины свариваемого металла. При этом обеспечивают нагрев поверхности изделия по линии сплавления основного и наплавленного металла до температуры вторичной кристаллизации основного металла. В результате процессов поверхностной рекристаллизации происходит устранение структурной неоднородности и значительное уменьшение пластической деформации металла в поверхностном слое у линии сплавления, что обеспечивает условия самоотделимости шлаковой корки.

1523279

Дополнительное термическое воздействие на области с максимальной локализацией деформации, усиливающей сцепление шлаковой корки, с поверхностью металла шва, создает благоприятные рекристаллизационные условия для расплавления кромок основного металла, обеспечивающие устранение сил сцепления на границе «основной металл — шлак». Это облегчает отделение шлаковой корки по границе сплавления основного и наплавленного металла. Улучшение отделимости шлака при дополнительном нагреве поверхности зоны сплавления связано со структурными изменениями в метале, происходящими на участках повышенной сцепляемости шлака с основным металлом 15 в районе линии сцепления «шлак — основной металл».

На участках металла с неудовлетворительно отделяемой шлаковой коркой зерно основного металла у линии сплавления значительно измельчается. Соотношение величины зерна у поверхности зоны термического влияния (3TB) и в глубинных слоях

3ТВ составит 1:3, т. е. dt..d2=1:3 (фиг. 1), где di — размер зерна у поверхности 3ТВ, 82 размер зерна в глубинных слоях

3ТВ.

Повышение сцепления шлака с наплавленным металлом на линии сплавления в указанном районе зависит от размера зерна основного металла у линии сйлавления и соотношения величин зерна в 3ТВ на по- 30 верхности и в глубинных слоях.

Способ отделения шлаковой корки с дополнительным нагревом обеспечивает создание физических условий самоотделимости шлаковой корки за счет устранения структурной неоднородности в 3ТВ основного 35 металла и получение примерно одинаковых по величине зерен как в поверхностном слое у линии сплавления «основной металл— шлак» так и в глубинных слоях ЗТВ основного металла. Самоотделимость шлака в районе линии сплавления «основной металл — наплавленный металл — шлак» должна отвечать следующему условию:

di.ñ41 (фиг. 2), где d — диаметр зерна у поверхности 3TB, dz — диаметр зерна в глубинных слоях 3ТВ. 45

Анизотропию зерна на участке «наплавленный металл — основной металл» устраняют путем изменения термического воздействия, позволяющего избежать возникновения неблагоприятных напряжений в по-. верхностных слоях. Это состояние металла 50 обеспечивает самоотделимость шлаковой корки.

Дополнительный нагрев выполняют при температуре вторичной кристаллизации, равной 730 — 910 С, достаточной для нротекания рекристаллизационных процессов в поверхностных слоях основного металла.. При этом дополнительный нагрев производят путем наложения теплового поля дополнительного источника нагрева на тепловое поле, образованное сварочной дугой, не допуская снижения температуры сварного шва ниже температуры вторичной кристаллизации основного металла. Это позволяет изменить характер сцепления шлака с наплавленным металлом и создает термическое воздействие для улучшения механических свойств металла 3ТВ. Сварку осуществляли порошковой проволокой марки ПП вЂ” АН54 на сварочном транкторе Т17, при следующем режиме: („=350 — 400 А, U;=28 — 30 В, скорость сварки V,=17 м/ч. Сваривали две пластины с V-образной разделкой кромок из низколегированной высокопрочной стали марки

14Х2ГМР толщиной 40 мм. Стыковое соединение сваривали за 13 проходов. Температуру поверхности околошовной зоны при нагреве контролировали контактным термометром.

Температура металла в результате дополнительного нагрева высокочастотным индуктором до температуры вторичной кристаллизации составляла примерно 900 С, что достаточно для протекания рекристаллизационных процессов в поверхностных слоях зоны сплавления (фиг. 2). После окончания процесса сварки шлаковая корка самопроизвольно растрескивалась и ее удаляли металлической щеткой без дополнительного механического воздействия на сварной шов после каждого прохода.

Сравнительные данные процесса сварки с нанесением специальных материалов для улучшения отделимости шлака с поверхности металла и с дополнительными нагревами зоны вторичной кристаллизации приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ с дополнительным нагревом обеспечивает повышение качества шва и производительности процесса примерно в 2 раза.

Формула изобретения

Способ отделения шлаковой корки со сварного соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения преимущественно при многопроходной сварке высокопрочных низколегированных сталей, склонных к закалке, и производительности процесса, одновременно со сваркой выполняют дополнительный нагрев околошовной зоны в области кристаллизации металла шва до температуры вторичной кристаллизации стали.

1523279

Марка эл. проВОЛОКИ

Марка стали

Время

Вариант сварки

Микрос трук— тура сварного шва и

0LI3

Удельная вязкость, Дж/м2

Наличие неметалливыполнения 4ческих включений проходного сварного размером более

0,3 мм шва

1=-1 м, мин

dÄ: d,=1:3 соотношение раз34

Есть ем орто— фосфорной кислоты

14Х2ГМР ПП АН54 1,0

@=4 мм 1,2

Нет

Способ с дополни тельным нагревом

ЗТВ

Составитель Т. Арест

Редактор В. Бугре икова Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 6934/! 2 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Способ с 14Х2ГМР ПП-АН54 О, 55 нанесени- Ф4 мм меров зерен у поверхности ЗТВ и в глубинных сло— ях ЗТВ

Размеры зерна приблизительно одинаковы по всей глубине ЗТВ

d„:dz =1