Способ электрошлаковой сварки

 

Использование: электрошлаковая сварка металлов, содержащих в качестве легирующих элементов легкоокисляющиеся металлы, например, магний. Сущность способа заключается в использовании пластинчатого электрода 1 и расплавляемой пластины 2 с центральным каналом, устанавливаемой предварительно в зазор между свариваемыми деталями 3. Эта пластина электрически нейтральна и размещается перпендикулярно свариваемым кромкам. Особенность ведения процесса сварки заключается в обеспечении бескапельного перехода в металлическую ванну расплавляемой пластины, через центральный канал которой подают присадочный металл. Рекомендуется эмпирическая формула для определения толщины расплавляемой вставки в зависимости от параметров электрошлаковой сварки: b b = KI_н10^-3, где b толщина пластины, мм, I_н номинальный сварочный ток, А, K коэффициент, равный 5 8 при λ < 0,5 и 3 5 при λ > 0,5 где λ коэффициент теплопроводности пластины. 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к области электрошлаковой сварки, преимущественно к изготовлению сварных конструкций из высоколегированных металлов, содержащих в качестве легирующих элементов металлы с большим сродством к кислороду. Может найти широкое применение при сварке коррозионностойких и жаропрочных узлов различных деталей. Целью изобретения является повышение степени перехода легкоокисляющихся элементов в металл шва при электрошлаковой сварке; рекомендуется способ сварки, при котором в зазор между свариваемыми кромками устанавливается дополнительный присадочный металл. Пример конкретного выполнения поясняется на чертеже, где 1 электрод специальной конструкции (расщепленный); 2 расплавляемая пластина с центральным каналом (установленная в зазор); 3 свариваемая деталь; 4 легирующий элемент (проволока, лигатура); 5 шлаковая ванна; 6 металлическая ванна; 7 входной карман; 8 источник питания. Производится опытная сварка образцов из сплава АМт-6 размером 160 х 300 х 500 мм. Два образца 3 были собраны с зазором 56 мм с помощью формирующего приспособления и кармана 7. В зазор между свариваемыми образцами предварительно была установлена расплавляемая пластина из алюминиевого сплава 2 с центральным каналом. Коэффициент теплопроводности пластины равен 0,280 кал/см˙с˙град. В зазор был введен расщепленный электрод 1 толщиной 26 мм. Толщину b расплавляемой пластины выбрали по рекомендуемой формуле b KI_н 10^-3 5˙6000˙10^-3 30 мм. В центральный канал расплавляемой пластины разместили лигатуру 4. Расплавляемая пластина электроизолирована от свариваемых деталей и не является частью сварочной цепи. Начинали процесс путем возбуждения дугового разряда с использованием легкоплавкого флюса. После его расплавления наводилась шлаковая ванна 5. Путем совместного плавления электродного металла, свариваемых кромок и расплавляемой пластины образовали металлическую ванну 6, которая была легирована магнием и цирконием. Процесс сварки проводили на следующем режиме: I_н 6000 А, U_св 32В. При этом температура нагрева средней части расплавляемой пластины не превышала 650^оС, что предотвращало капельный переход в металлическую ванну. Необходимо вести технологический контроль за температурой шлаковой ванны и температурой нагрева пластины 2 с помощью измерительных приборов. Для подтверждения возможности плавления пластины 2 без капельного перехода в металлическую ванну проводили такой опыт: при сварке контрольного образца на приведенном режиме процесс электрошлаковой сварки внезапно прекращали и производили контроль плавления пластины. После разборки приспособления было обнаружено, что плавление пластины происходит путем постепенного "смывания" с ее боковой поверхности части металла, а сердцевина, непосредственно с расплавленной лигатурой, сливается с металлической ванной без шлаковой прослойки между ними. После окончания сварки был получен сварной шов с удовлетворительными эксплуатационными характеристиками. Результаты анализа степени легирования металла шва при рекомендуемом способе представлены в таблице. I сварка без расплавленной пластины; II сварка с расплавляемой пластиной. Толщина расплавляемой пластины в основном зависит от величины сварочного тока, а значения последнего определяются толщиной свариваемого металла. При этом коэффициент пропорциональности, определяемый эмпирически в рамках границ 0,5 < λ < 0,5, возрастает с увеличением теплопроводности свариваемого металла. Преимущество данного способа электрошлаковой сварки заключается в следующем: резко повышается степень усвоения металлической ванной легирующих элементов, особенно имеющих большое сродство с кислородом; повышается на 20-30% производительность сварочных работ; снижаются энергозатраты на выполнение сварки; улучшаются условия труда сварщика.

Формула изобретения

СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ, при котором используют пластинчатый электрод и для легирования металла шва в сварочной ванне расплавляют дополнительный присадочный материал, содержащий легирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения легирующего элемента сварочной ванной, дополнительный присадочный металл выполняют в виде пластины с центральным каналом, которую устанавливают по всей длине зазора между свариваемыми заготовками перпендикулярно свариваемым кромкам, легирующий элемент размещают в упомянутом канале, а толщину пластины выбирают в соответствии с соотношением b КI_н · 10^-3, мм, где b толщина пластины, мм; I_н номинальный сварочный ток, А; К коэффициент, который выбирают в пределах 5 8 при λ< 0,5 и 3-5 при λ>0,5, где λ коэффициент теплопроводности пластины, кал/см с град.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3