Способ электрошлаковой сварки и устройство для его осуществления
Изобретение относится к электрошлаковой сварке. Цель изобретения - повышеИ И , Лычко И И. электрошлаковой ние качества сварного соединения.стабилизация электрошлакового процесса и повышение скорости сварки - достигается благодаря использованию дополнительного индукционного нагрева свариваемых кромок , шлаковой и металлической ванн В результате дополнительного нагрева улучшается перемешивание шлаковой и металлической ванн, выравниваются температуры , улучшается процесс кристаллизации Для осуществления нагрева на формирующем устройстве смонтирован индуктор с магнитопроводом и изоляцией неравномерной толщины 2 с. п. ф-лы, 3 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О ! е С > (21) 4738159/27 (22) 18.09.89 (46) 15.11.91. Бюл. М 42 (75) В.X.ÇàáàðoBñêèé (53) 621.791.793 (088.8) (56) Сущук — Слюсаренко И.И., Лычка И.И. Техника выполнения электрошлаковой сварки. Киев.; Наукова думка, 1974, с, 25-27. Авторское свидетельство СССР N 545435, кл, В 23 К 25/00, 1975. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электрошлаковой сварке, Цель изобретения — повышеИзобретение относится к электрошлаковой сварке и может быть использовано во всех отраслях машиностроения, Цель изобретения — повышение качества сварного соединения, стабилизация эдектрошлакового процесса и повышение скорости сварки. Поставленная цель достигается при использовании дополнительного нагрева вихревыми токами как кромок свариваемого металла, так и материала шлаковой и металлической ванн изнутри разделки шва. Вихревыми токами в начальный период сварки осуществляется нагрев и расплавление материала шлаковой ванны (в разделку кромок шва над поперечной подкладкой между кромками и устройством засыпается флюс, и индуктор включается в цепь источника тока), нагрев поверхностей кромок свариваемого металла, нагрев расплавленного присадочного материала и материала шлаковой ванны B результате дополнительного „„Я „„1691016 А1 ние качества сварного соединения, стабилизация электрошлакового процесса и повышение скорости сварки — достигается благодаря использованию дополнительн,I с индукционного нагрева свариваемых кромок,шлаковой и металлической ванн, В результате дополнительного нагрева улучшается перемешивание шлаковой и металлической ванн, выравниваются температуры, улучшается процесс кристаллизации. Для осуществления нагрева на формирующем устройстве смонтирован индуктор с магнитопроводом и изоляцией неравномерной толщины. 2 с. и. ф-лы, 3 ил. нагрева выравнивается температура присадочного материала, повышается его жидкотекучесть, перемешивание с основным металлом и качество соединения с ним после кристаллизации. Выравнивается также температура нижних слоев шлаковой ванны, повышается надежность распгэвления г1рисадочного материала, кроме того вследствие выравнивания температуры и ее равномерного распределения в основном металле, в расплавленном присадочном металле и в шлаковой ванне снижается вероятность образования дефекта в виде непровара, снижается зависимость электрошлакового процесса от неравномерности работы источника тока и увеличивается скорость подачи электрода (присадочного материала), следовательно, скорость сварки Для осуществления нагрева вихревь ми таками служат соответствующие устрайгтBB. Для сварки швов со сквозной разделкой кромок, например стыковых с прямоуголь1691016 ной разделкой кромок, используется устройство, состоящее из формующих накладок, ограничивающих расплав, и индуктора, расположенного между этими накладками и встроенного в них таким образо:w, что в про- 5 цессе сварки индуктор постоянно находится в расплаве шлаковой и металлической ванн в плоскости раздела ванн, т.е, в горизонтальной плоскости. Индуктор состоит иэ медного (возможен и другой материал) во- 10 доохлаждаемого индуцирующегопровода, электротермостойкой изоляции, защитной тугопланкой оболочки (и без нее), может иметь магнитопровод с пазом, направленным вниз, или утолщение верхней части 15 изоляции для направления энергии в нижнюю часть расплава. Режим работы индуктора подбирается электрически, Устройство для сварки швов с несквозной разделкой кромок, например кольцевых 20 и стыконых с Ч-образной, фасонной разделками кромок или с замковым соединением, состоит из формующей накладки или кокиля-крисгаллизатора с встроенным индуктором, погруженным в разделку шва (т,е. он 25 отстоит от накладки или кристаллизатора кокиля на расстояние, достаточное для эффективного нагрева кромок, которое определяется по горячей глубине проникновения вихревого тока, в свою оче- 30 редь зависящей от частоты используемого тока). В отличие от известных индукторов предлагаемый индуктор не только погружен в разделку кромок шва, а в процессе сварки 35 и н расплав шлаковой и металлической ванн, но и расположен в вертикальной плоскости, что дает возможность прогревать кромки сваринаемого металла, шлаковую и металлическую ванны. Подобное положе- 40 ние встроенного индуктора позволяет разместить его в разделке кромок шва, ширина которой, как правило, не превышает 30 мм, Индуктор состоит из медного водоохлаждаемого индуцирующего провода, 45 зле ктротермостой кой изоля ции, магн итопровода с пазом, направленным таким образом, что s процессе сварки основной зоной действия индуктора являются шлаковая ванна в нижней части, стык сваривае- 50 мых металлов и металлическая ванна, На фиг.1 изображена схема устройства для электрошлаковой сварки шва с фасон-, ной разделкой кромок; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1, на фиг,3 — устройство, вариант 55 выполнения. Способ осуществляется следующим образом. На снаринаемый металл 1 устанавливаются формующие погзуны 2 с астроенным индуктором 3, имеющим медный нодоохлаждаемый индуцирующий провод 4, контактныее колодки 5, электротермостой ку:о изоляцию 6, магнитопронод 7 и тугопланкий защитный слой 8. Б начальный период сварки в пространство между кромками, индуктором и поперечной подкладкой (не изображена) засыпается флюс, индуктор включается в цепь, и осуществляется нагрев и расплавление флюса. После образования шлаковой ванны 9 осуществляется собственно электрошлаковый процесс: электрод 10, включенный в цепь источника тока, подается в шлаковую ванну, нагревается и плавится, присадочный материал, стекая по защитному слою, образует металлическ" ю ванну 11; после подогрева металлической ванны до рабочей температуры начинается перемещение устройс ва вверх по разделке шва со скоростью сварки. Ориентироноч,ню условия и параметры сварки; свариваемыи металл сталь 14ХМНДФР, толщина металла 50 мм, сварочный зазор 30 мм, сварочная проволока Св-10ХГН2МЮ, флюс АН-8М, сварка беэ колебания электрода, диамстр сварочного электрода 5 мм, глубина шлаковой ванны 60 — 70 мм, сухой вылет электрода 60-100 мм, скорость сварки 2,5 м/ч, скорость подачи электрода 190 м/ч, напряжение сварки 40 В, сила сварочного тока 510 А, Ориентировочные параметры для индуктора: наружный диаметр индуктирующего провода 8 мм, внутренний 5 мм, толщина электротермостойкой изоляции 2,5 мм, частота индуктирующего тока 2550 Гц, напряжение на колодках индуктора 11,5 В, ток в индукторе 780 А, горячая глубина проникновения вихревого тока 11 — 13 мм, расстояние наиболее удаленной поверхности индуцирующего провода от накладки 38-40 мм. При использовании устройства, показанного на фиг.3, способ осуществляется следующим образом. На свариваемый металл 1, подготовленный соответствующим образом, устанавливаются формующие накладки 2 с встроенным индуктором 3, имеющим медный водоохлаждаемый индуцирующий провод 4, контактные колодки 5 для присоединения к источнику тока, электротермостойкую изоляцию 6 и тугоплавкую защитную оболочку 8. В начальный период сварки в пространство между кромками, индуктором и нижней подкладкой (на рисунке не изображена) засыпают флюс в количестве, достаточном для наведения шлаковой ванны требуемой высоты, например 70 мм над верхней точкой индуктора, индуктор включается н цепь источника тока, и в результате теплового действия вихревых токов осугцествляется нагрев и расплавление сварочного флюса. После наведения шлаковой ванны 9 осуществляется элктрошлаков - Й процесс: электрод 10 вклк.че ный в цепь источника тока, подается в ьчлаковую ванну, нагревается, плавится и. стекая по защитному слою индуктора, оседает внизу, образуя металлическую ванну 11;индуктор, индуцируя вихревые токи, подогревает металлическую ван ну до оптимал ь ной температуры, нап ри.: мер 1540 ".. посл:- чего начинается переме щ- ние форм. с.;их накладок вверх, металлическая ванна оплавляет основной металл, перемешиг--.å.ñÿ с ним и затем, охлаждаясь, обо;:зует свар-ioe соединение. Ориент:ровочнье параметры режима сварки: глу;",на шлаковой ванны 60 — 70 мм, сухой выл""=ò электрода 70-100 мм, скорость поп,; —;", ".чных колебании равна нулю, величи, - а зазора 30 мм, скорость сварки 1,5 м/ч, напр,жение сварки 45 В диаметр сварочного электрода 5 мм, скорость подачи электродной проволоки 225 м/ч, сила сварочного тока 580 А, свариваемый металл — сталь марки 14Х2ГМР, сварочная проволока Св10ХГН2МК3, флюс АН-8М. Ориентировочные параметры режима для индуктора: наружный диаметр индуцирующего провода 10 мм, внутренний 5 мм, толщина электротермостойкой изоляции в нижней половине 2 мм, в верхней половине 12 мм, толщина тугоплавкого защитного слоя 1,5 мм. частота индуцирующего гока 2500 Гц, мощность индуктора 9 кВт, напряжение на зажимах (колодках) индуктора 11— 12 В, ток в индукторе 800 А. Применение изобретения обеспечивает следующие и реимущества: испол ьзование проволочных электродов без колебаний; снижение вероятности риска получения дефектов от остановки или неустойчивости электрошлакового процесса; гарантированное поддержание оптимального режима ме5 галлической ванны; стабилизация режима нагрева основного металла; уменьшение силы тока на сварочном электроде; увеличение сухого вылета электрода; увеличение диапазона регулирования режимов элект10 рошлаковой сварки; увеличение временного промежутка для смены электрода или наладки оборудования; возможность прерывистой сварки шва. Формула изобретения 15 1, Способ электрошлаковой сварки, при котором в пространстве, ограниченном свариваемыми кромками и формирующим устройством, наводят шлаковую и металлическую ванны, используя для нагре20 ва шлаковой и металлической ванн и связываемых кромок джоулево тепло от проходящего между электродом и изделием тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, 25 стабилизации электрошлакового процесса и повышения скорости сварки, осуществляют дополнительный индукционный нагрев свариваемых кромок и шлаковой ванны источником, который располагают между сва30 риваемыми кромками. 2. Устройство для электрошлаковой сварки, содержащее формирующий ползун с установленным на нем дополнительным устройотвом для воздействия на шлаковую 35 ванну, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, в качестве дополнительного устройства на ползуне закреплен индуктор с изоляцией неравномерной толщины и магнитопроводом, установленным на рабочей поверхно40 сти ползуна. 1 6(11 0 I б 1691016 Вода Вода Составитель Т.Арест Редактор Л.Веселовская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М,Шароши Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3888 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
