Способ сварки плавлением

 

Использование: машиностроение, изготовление конструкции теплообменникос, содержащих пересекающиеся сварные и паяные швы. Сущность: скачкообразное перемещение источника тепла при сварке плавлением на участках поперечных паяных швов. Перемещение начинают от границы паяного шва. Амплитуду перемещения выбирают из соотношения i В - (VCB т.), мм, где В - ширина паяного шва, мм; VCB - скорость сварки, мм/с; t - время скачкообразного перемещения, Ј. (0,1-0,5)с. Участс , прилегающий к паяному шву, ведут наклоненным к вектору скорости сварки источником энергии в течение времени Т . 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51>5 B 23 К 9/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, 1 4 3 ,С) а

> (21) 4752728/08 (22) 25.10.89 (46) 23.06.92. Бюл. ч. 23 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) О.M.Íoâèêîâ, B.Ï.Ìîðî÷êî, В.О,Токарев, Ю.А.Киров, Д.П.Дронов, О.Е.Островский и А.Д.Панферов (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1602645, кл. В 23 К 9/16, 1988.

Заявка Японии

N 59-215291, кл. В 23 К 26/08, 1988.

Реферат ВИНИТИ, 63-279, N 8, 1977. (54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к сварке плавлением (аргоно-дуговая, электронно-лучевая, световым лучом, лазерная) и может быть использовано во всех отраслях промышленности при изготовлении паяносварных пластинчатых теплообменников.

Известен способ изготовления пластинчатых теплообменников, при котором детали, полученные пайкой, соединяются с деталями, не содержащими паяных соединений, дуговой сваркой со смещением неплавящегося электрода со стыка в сторону основного металла и выполняют оплавление паяной детали на глубину, не превышающую !/и, где — длина сварочной ванны, мм; п — количество паяных соединений, приходящихся на длину I,,. Ж, >1742001 А1 (57) Использование: машиностроение, изготовление конструкции теплообменников, содержащих пересекающиеся сварные и пэяные швы. Сущность: скачкообразное перемещение источника тепла при сварке плавлением на участках поперечных паяных швов. Перемещение начинают от границы паяного шва, Амплитуду перемещения выбирают из соотношения = В - (Vce t), мм, где  — ширина паяного шва, мм; /.- — cvoрость сварки, мм/с; t — время скачкообразного перемещения, (0,1 — 0,5)с, Участо:.:, прилегающий к паяному шву, ведут накл ненным к вектору скорости сварки исто ником энергии в течение времени Т = В/ уев. 3 ил„1 табл.

Этот способ не позволяет осуществить качественную сварку тонкостенных стыков, пересекающих паяные швы, Под действием телла дуги паяный шов расплавляется и припой вытекает, Конструкция теряет герметичность.

Известен способ лазерной сварки, при котором тепловложением управляют по участкам соединения, В местах радиусов и в углах свариваемой детали скорость сварки изменяют.

Недостатком способа является отсутствие регламентированных параметров режима, предотвращающих перегрев участков соединения.

Известен способ сварки плавлением, при котором источник нагрева скачкообраз1742001

50 но и периодически перемещают по участкам соединения в направлении вектора скорости сварки для изменения тепловложения.

Недостатком этого способа является отсутствие регламентированных параметров режима, при которых предотвращается расплавление заданных участков (например, паяного шва) и снижение качества соединений. После скачкообразного перемещения источника на холодный стык в начале этого участка образуются непровары.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений паяных тонкостенных конструкций с пересекающимися сварными и паяными швами.

Указанная цель достигается тем, что в способе сварки плавлением, при котором источник нагрева скачкообразно и периодически перемещается по участкам соединения в направлении вектора скорости сварки, скачкообразное перемещение источника нагрева начинают на границе паяного шва, а амплитуду отклонения выбирают из выражения = В-(V« ), где B — ширина паяного шва, мм; V« — скорость сварки, мм/с; t — время скачкообразного перемещения источника нагрева, равное 0,1-0,5 с, при этом отклонение источника нагрева прекращают через промежуток времени, равный Т =, с.

В

Ч«

Применение изобретения позволит повысить качество сварных соединений, Исключается попадание расплавленного припоя в сварной шов и образование трещин, Предотвращается вытекание припоя из паяного шва и потеря герметичности конструкции, Устраняются непровары и поверхностные дефекты на участках прерывистого шва.

На фиг. 1 показана схема сечения паяного шва и свариваемый стык; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1.

Способ состоит в сварке плавлением с постоянной скоростью источника нагрева стыка 1, пересекающего паяные швы 2, формирование сварных швов 3 по участкам соединения между.паяными швами 2. На границе 4 паяного шва 2 источник нагрева (дугу или луч) скачкообразно с постоянной скоростью перемещают на расстояние, меньшее ширины паяного шва l В -(Ч« t), мм, где  — ширина паяного шва, мм; V«вЂ” скорость сварки, мм/с; t — время перемещения в направлении V«. На фиг. 3 перемещение из т. А в т, Б>. Наклонным в сторону вектора сварки (V«) источником нагрева

45 выполняют сварку стыка 1 в течение времени

Т = В/V«и формируют участок шва длиной

В (отрезок БК). Затем отклонение источника нагрева мгновенно прекращают, он ориентируется в неотклоненное положение, а формирование шва опять начинают из т, Б, т.е. начальный участок стыка от паяного шва на длине В источник нагрева проплавляет дважды.

Время t скачкообразного перемещения источника нагрева выбирают равным (0,1—

0,5)с. Оптимальное значение t зависит от скорости сварки Ч«, мощности источника и его плотности в пятне нагрева и ширины паяного шва В. С увеличением Ч«, мощности источника нагрева и его плотности оптимальная величина t уменьшается. При t < 0,1 с в диапазоне минимальной Vca = 10-12 м/ч не происходит оплавление свариваемых кромок на участке паяного шва, При t > 0,5 с в диапазоне V« = 40 — 45 м/ч происходит расплавление припоя от термического цикла сварки и вытекание его из паяного шва.

На участке паяного шва АБ сварной шов формируется при меньшем, чем на участке основного металла, тепловложении, так как скорость перемещения источника нагрева в несколько раз превышает оптимальную Ч 8.

Скачкообразное перемещение источника нагрева из т. А с амплитудой I =  — С обеспечивает начало формирования сварного шва на границе паяного шва (т. Б). Если отклонять источник нагрева из т. А на расстояние!= В, то формирование шва начинается на некотором удалении от границы паяного шва (т. Е) и отрезок стыка С между точками БЕ остается нерасплавленным.

Учитывая, что отрезок С = V« t, и задавшись временем t и скоростью Ч«, определяют оптимальную амплитуду 1, при которой сварной шов формируется у края паяного шва (т. Б).

Из-за неустановившегося процесса сварки на участке БК наклонным источником нагрева не удается полностью проплавить стык 1. В начале участка образуются непровары. Повторной сваркой участка БК источником нагрева, ориентированным нормально к свариваемой поверхности, устрг яет дефект.

Пример. Из набора пластин и гофров из алюминиевого сплава АМц паяли припоем СИЛ-0 при Т = 630 С пакеты теплообменников размера 400 «200к 100 мм.

Расстояние между паяными швами составляет 14 мм, а их ширина 6 мм, Пакеты между собой сваривают в секции аргоно-дуговой и электронно-лучевой сваркой по верхним пластинам толщиной 1,2 мм. Режим аргоно1742001 г

Vg, j t, с Тс

HctflpRì8H !

0 мм

Способ сварки мм/с ность c TêïÎ няющего магнитно Го поля, Т.

1,8,3

3,4 0,5

О,!

Аргонодуговая

1,8

3,4 0,1

3,4 0,6

3,4 0,05

0.4

Тс ые

4,0

1,8

0,05 6

0,6 6

Течи по паяным швам

4,8

4,5

6 3,0 0,5 2,0

0,2

О,г

3,0 0,5 1,3

4,5

3,8

То ме

Течи по паяным швам

То ме

Непровары и течи по шву

3,8

3,0

3,4 . 0,5

3,4 0,5

4.3

4,3

1,6

0,1

2,0

0,.1

Электроннолучевая

6 !1 01

6 11 0,2

0,06

0,5

3,9

0 04

2,8

0,5

То же

То же

0,5

0,5

5,4

0,5

0,6

0,015

0,085

0,05 дуговой сварки: ток переменный, 1св = 50-55 А, 0д = 12 В. Режим электронно-лучевой сварки: 4 = 31 «+ 1 мА, Uyc!! = 25 кВ. Также к торцам сваренных секций нахлесточным швом приваривают коллекторные крышки из листа АМц толщиной 3 мм. Режим аргоно-дуговой сваРки: Ic0 = 150-160 А, 0д = 13-14 В, присадочная проволока d = 2 мм. Режим электронно-лучевой сварки: 4 = 50 = 2 мА, Uy« = 25 кВ. При переходе через паяный шов сварочную дугу или луч на границе паяного шва отклоняли поперечным магнитным полем напряженностью 0,015-0,6 Тд.

Скорость отклонения источника нагрева регулируют напряженностью магнитного поля. Наблюдение за дугой осуществляют визуально. При электронно-лучевой сварке включение, выдержку и отклонение магнитного поля осуществляют автоматически по заданной программе. Для этого изготовлен программатор режима скачкообразного перемещения луча. Включение и отключение магнитного поля осуществляют с помощью реле времени.

В таблице приведены экспериментальные данные по сварке пакетов теплообменников по данному способу, где показано, что при Т = В/Чса, течи по паяным швам отсутствуют, При Т < B/×cs выявлены течи по паяным швам, т,е. припой расплавляется и вытекает. При Т > B/Чсв выявлены непровары стыка на начальном участке и течи по сварному шву.

Оптимальную Чсв выбирают в пределах

10 — 45 м/ч. Ширина паяного шва В известна и выбирается не менее 3,8 мм из условия конструктивной прочности соединения. Отсюда выбирают оптимальное значение времени Т. Оптимальный интервал времени t =

=0,1 — 0,5 с выбран экспериментально, При

t < 0 1 с в диапазоне минимальной Vcв не

5 происходит оплавление свариваемых кромок на участке паяного шва. При t > 0,5 с в диапазоне максимальной Vc0 происходит расплавление припоя от теплового цикла сварки и вытекание его из шва.

10 Применение способа сварки плавлением позволяет повысить герметичность паяных конструкций в 10 раз.

Формула изобретения

15 Способ сварки плавлением преимущественно тонкостенных конструкций, содержащих пересекающиеся сварные и паяные швы, при котором источник нагрева скачкообразно и периодически перемещают по

20 участкам сварного соединения, пересекаемым поперечными паяными швами, в направлении вектора скорости сварки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, скачкообраз25 ное перемещение источника нагрева начинают на границе паяного шва, а амплитуду отклонения выбирают из выражения

l=  — (Vca t), мм, где  — ширина паяного шва, мм;

30 Vc0 — скорость сварки, мм/с;

: — время скачкообразного перемещения источника нагрева

Я (0,1 — 0,5) с, при этом сварку участка, прилегающего к

35 паяному шву, ведут наклонным к вектору скорости сварки источником энергии в течение времени Т = В/Чсв.

1,мм !<ачество сварных и паяных швов

Оормирование удовлетворительное, течей нет, непровары отсутствуют

Расплавление свариваемых кромок отсутствует

Формирование удовлетворительное, течей нет, непроваоы отсутствуют

Формирование удовлетворительное, теией нет, непровары отсутствуют

Расплавление саариваемых кромок отсутствует

1742001

0, .мч б б с

НапояженГ Cg б мм/с с

Способ сьарки

0,085

5,4

0,6

0,5

3,4

0,4

0,04

0,2

13 б .бо

0,2 0,3

3,8

0,04

0,4

0,6

3>9

0,1

0,06

3,9

О,1

0,06

3,8

6 бб

0,4

0,6

0,1

0,1

HOC T b OTKJlO някяцего магнббтно го по ля, Ть

Продолжение таблицы

1,мм Качество сварных и паяньбх швов

Течи по паяным швам

Формирование удовлетворительное, течей нет, непроваоы отсутствубет

Течи по паяным швам

Непровары, течи по сварному шву

Течи по паяным швам

То же

Непровары, течи по сварному шву

1742001

40

Составитель О.Новиков

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор А.Мотыль

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

Заказ 2245 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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