Защитная газовая смесь

 

Изобретение относится к сварке металлов в защитных газах и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, Цель изобретения - улучшение качества сварки плавящимся электродом на форсированных режимах. Защитная газовая смесь содержит гелий, аргон, двуокись углерода и кислород. Компоненты смеси взяты в следующем соотношении, об.% гелий 40-70; двуокись углерода 8- 15; кислород 1,5 - 7,0; аргон остальное. Кислород снижает поверхностное натяжение металла ванны и способствует лучшему его растеканию. 1 табл.

СГ)К)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (сI)s В 23 К 35/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4678444/27 (22) 13.03.89 (46) 23.06.91. Бюл. 1ч .23 (71) Институт электросварки им. Е.О,Патона (72) К.А.Ющенко, В.Г.Сапьян, А.А,Наконечный, Ю.Г.Высоцкий, М.В,Мешков, А.P.Ôèøåð, В,H.Êîýëîâè÷, А.В.Люфт, М.М.Иваненко, В. Г.Свецинский и С.Т. Римский (53) 621.791.75 (088.8) (56) Патент США N. 4463243, кл. В 23

К 35/38, 1982.

Изобретение относится к сварке в защитных газах, а именно к составам газовых смесей, используемых при сварке плавящимся электродом, Цель изобретения — улучшение качества при сварке плавящимся электродом на форсированных режимах.

Предложенная защитная газовая смесь содержит гелий, кислород, двуокись углерода и аргон, При этом компоненты смеси взяты в следующих соотношениях, об.7,:

Гелий 40 — 70

Двуокись углерода 8 — 15

Кислород 1,5 — 7

Аргон Остальное

Сущность изобретения заключается в следующем.

Форсированный режим — это одновременное увеличение тока, напряжения и скорости сварки. Однако при достижении определенного значения тока процесс переноса металла с плавящегося электрода в ванну меняется с мелкокапельного на,. SU „1657322 А1 (54) ЗАЩИТНАЯ ГАЗОВАЯ СМЕСЬ (57) Изобретение относится к сварке металлов в защитных газах и может быть использовано в . различных отраслях машиностроения, Цель изобретения — улучшение качества сварки плавящимся электродом на форсированных режимах. Защитная газовая смесь содержит гелий, аргон, двуокись углерода и кислород, Компоненты смеси взяты в следующем соотношении, об.% гелий 40 — 70; двуокись углерода 8 — 15; кислород 1,5 — 7,0; аргон остальное. Кислород снижает поверхностное натяжение металла ванны и способствует лучшему его растеканию. 1 табл. струйный. Такой ток называется критическим и его величина зависит от многих параметров режима сварки и, в первую очередь, от состава защитного газа. При струйном переносе поперечное сечение шва принимает пальцеобразную форму, являющуюся неблагоприятной с точки зрения возникновения дефектов в корне шва. Особенно недостатки пальцеобразной формы проявляются при сварке на форсированных режимах. Поскольку критический ток дуги, горящей в гелии выше, чем дуги, горящей в аргоне, при создании смеси для форсированных режимов за основу выбирают гелий.

Пределы содержания гелия и других компонентов выбраны на основе проведенных опытов. Содержание гелия установлено

40 — 70, ввиду того, что при содержании менее 40;, газом, определяющим сварочнотехнологические свойства смеси, оказывается аргон, а это приводит к понижению критического тока и в целом характер пере1857322 носа и другие показатели процесса сварки будут такими же, как и при сварке в смесях аргона с углекислым азом и кислородом со всеми присущими ей особенностями и недостатками. При содержании гелия в смеси свыше 70О характер переноса и критический ток практически не изменяются, но зато увеличивается стоимость смеси.

Дуга, горящая в гелии, является высокоэффективной вследствие высокого эффективного потенциала ионизации гелия, а такие дуги обладают малой устойчивостью.

Для повышения устойчивости таких дуг в состав защитной среды вводят многоатомные газы. В данную смесь вводят двуокись углерода как наиболее широко применяемый излученный и дешевый гаэ. Кроме того, двуокись углерода позволяет осуществлять металлургическое воздействие на расплавляемый дугой металл в зависимости от состава свариваемой стали и требований, предъявляемых к показателям механических свойств металла сварных швов. Пределы содержания COz установлены исходя из того, что при содержании его менее 8 характер переноса и процесс сварки практически не отличается от сварки в смесях гелий+ аргон + кислород, При содержании двуокиси углерода выше 15 заметно увеличивается окисление легирующих элементов, перенос становится крупнокапельным, увеличивается разбрызгивание электродного металла.

Поскольку кислород является поверхностно-активным элементом, его введение в состав защитной смеси способствует снижению поверхностного натяжения жидкого металла. Это, в первую очередь, благоприятно сказывается на характере переноса— кислород способствует измельчению капель.

Кроме того, при сварке на форсированных режимах, когда время пребывания металла шва в жидком состоянии весьма незначительно и скорость кристаллизации велика, снижение поверхностного натяжения металла ванны способствует лучшему его растеканию и получению более благоприятной формы шва — с плавным перехсдом от шва к основному металлу с минимальной чешуйчатостью, Пределы содержания кислорода выбраны исходя из того, что при его содержании менее 1,5 процесс сварки практически не отличается от сварки в смеси чистых гелия

+ аргона + двуокиси углерода, а при его содержании свыше 7 в металле шва происходит интенсивное окисление лпгирую5

55 щих элементов, что приводит к снижению уровня механических свойств металла.

Аргон в смеси используется в таких пределах, чтобы в максимальной степени заме- нить дорогостоящий гелий и не ухудшить сварочно-технологические свойства смеси с точки зрения обеспечения мелкокапельного переноса электродного металла и благоприятной формы проплавления основного металла.

Для получения защитных смесей, составы которых ограничены указанными пределами, были использованы серийные газовые смесителя УКП-1-71 и АКУП-1, Составы опытных смесей контролируют с помощью газового хромато графа и гаэоаналиэатора ГХЛ-1.

В газовых смесях выполняют опытные сварки и определяют величину критического тока перехода к струйному переносу. кроме этого, оценивают характер переноса на докритических токах и форму проплавления основного металла на поперечных макротемплетах.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Смесь предложенного состава может быть получена смешением исходных газообразных компонентов с помощью посто вых или рамковых смесителей непосредственно перед сваркой или для ее получения газы-компоненты можно заблаговременно закачать в необходимом количестве в стандартные 40-литровые баллоны, которые будут служить для хранения и транспортировки смеси.

Применение смеси газов гелий + аргон

+ двуокись углерода + кислород в промышленности, несмотря на ее повышенную стоимость, позволит получить экономический эффект за счет значительного повышения производительности сварочных работ, снижения потерь металла сварочной проволоки на разбрызгивание, уменьшения объема работ по зачистке приварившихся брызг и исправления брака.

Формула изобретения

Защитная газовая смесь для сварки плавлением сталей и сплавов, содержащая гелий, аргон, двуокись углерода и кислород, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества при сварке плавящимся электродом на форсированных режимах путем измельчения капель электродного металла, компоненты смеси взяты в следующем соотношении, об, :

Гелий 40 — 70

Двуокись углерода 8 — 15

Кислород 1,5 — 7

Аргон Остальное

1 Г

Г;

1.

1l

О, о т.

:1 л х

Г; О

v o

jC

J о

1 х (A

Ф

I.

1r д г х

З .О о г!

l ° а

Ъ(1- х

3С

rlj r(j а ф ф о

»(а

:)

rJ

f Ъ Г;

»: 1 х о х о

Д Cl

1 1 1

I I I и

iC

Ц

Tl г(Pl х о

I о

1 C г; г; х

IC

Ф л (;

I I -4 С

1 Х

1 I::,,(. х

:3 4

I 1

Г) !

,, 1 х

Г4

CC V о о х ф х»

» 3 Г! ъс

I I

I 1

1 г1 о

jC

fij

Г!

2 л,О

f» f. ( о Ф v (ъ((1

О((OЕ!

I аао

О О3 е л,О (- 1"

V jl (4 (4 3. О4

I- 1Ъ((4

3: (4

1 f

Ф о

:(: (4 ( о 11

О4

f- 1 l 1l

Ы О 3: л

1 4 (1 о о о ) Я х

l; ( х х о и \

tS л л л

Г;

О (:

fj .О . С !

T: X г. (i. (4

5

JI х ;О г, Ъ! 4f (: И

fj ffj

JI Х о х о х х г L

» а »

О (" а с . с

E о

О.

f»

1l х (1 а (О

44 V о

44 Х х х

И» а и х и (1, (-. Ъ (; и.

Г 1 а 1- а

v x

Ю

1 ф (3 х о х о г о

Ф о

1

О \

Г 4

Ц о а

О О 0 О О О О О Ю - 0 и

ОЪ ОЪ Cj ОЪ О Ъ (3(ОЪ (ЪЪ (3Ъ .7 О Г 3

Ю Ю .3 .Ъ (ъ З

О fi гг

Г О (П (П (ъ Г ъ fn (ъ (ЪO(Ъ

Г Ъ СЪ М\ М (\

Г4 (Г \

in м ъ м

Ы г, (» 1l

Jl

2 о о о и

Л Ч> 43 т

ГЪ(П4 ГЧ П4 о о о и о т г Ъ П Г Ъ ОО (4 N CJ П4 С 4 и о

О r l 3 3

rJ fn ri с4 г (1

Ъ l и

3ъ

М ГО

С 3

Г (Ъ ;Г

Г (Г а ((I 0

ГЪ in гп л »и

Ф а

f.

I 6 о л и п п л

Г (f f f о о î о

П П ("Ъ сЪ (п Гъ in a

Г4 С 4

Г \ и (ОО

r-J Г м(м и cJ

f (4 f I

Г

° Г\ п п и и со (Xl л о о ъ и

ОЪ (П О О о а г- -т о ю о

О О

О

»х о о

-т л гп и

f-.

-т и О п(М

r»

Г

1 Ю

Ф—

3 Ф

1 (5» d

195 — !

1 1 I 1 I 1 1 33

I I ! I I и гп

ГЧ Г Ъ M О (ъО f CO (3Ъ х

l, T ( х г( а 3, а и .с

1 (1 Н

Г(ОЪ Х

T: а

Б о г: ф л о 1 ю

f- ф

1l S О

CA 14

И (C

v (2

Ц х

Ц о ф ф

4(