Способ дуговой сварки или наплавки

Авторы патента:

Ещенко Роман Юрьевич (RU)

Казинский Никита Алексеевич (RU)

Казинский Алексей Алексеевич (RU)

B23K9/04 - для иных целей, чем соединение, например с целью наплавки

B23K9/038 - с использованием формующих средств (отнесенные не только к дуговой сварке B23K 37/06)

Владельцы патента RU 2490101:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, а именно может быть использовано при восстановлении или изготовлении деталей машиностроительного профиля. Способ включает образование шва с одновременным созданием принудительного воздействия на хвостовую часть сварочно-наплавочной ванны. Принудительное воздействие осуществляют путем создания давления звукового излучения со стороны формообразующего элемента. Формообразующий элемент расположен над хвостовой частью сварочно-наплавочной ванны. Расстояние между поверхностью формообразующего элемента и поверхностью шва устанавливают из условия уменьшения высоты образующегося шва до требуемой величины. В качестве формообразующего элемента используют ультразвуковой концентратор. Техническим результатом изобретения является изменение геометрии и качества шва, что ведет к сокращению или исключению последующей механической обработки из технологического процесса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно может быть использовано при восстановлении и изготовлении деталей машиностроительного профиля. Необходимость механической обработки после применения способа бесконтактного формообразования с помощью ультразвукового воздействия сводится до минимума или исключается вовсе.

Известен способ сварки и наплавки (А.с. №789258, МПК: В23К 28/00, C21D 9/50, опубл. 23.12.1980 г.), включающий процесс сварки и пластического деформирования шва и околошовной зоны. Пластическое деформирование проводят в два этапа: в процессе сварки осуществляют горячее пластическое деформирование металла шва, а после сварки - холодное пластическое деформирование околошовной зоны. Горячее пластическое деформирование осуществляют путем одновременного воздействия на металл шва статической и ударной нагрузкой - инструментом в контакте с металлом.

Недостатком данного способа является формообразование металла в твердом состоянии - уже после кристаллизации, отсутствие возможности обработки широких наплавочных слоев, необходимость наличия силового оборудования.

Также известен способ сварки и наплавки (патент РФ №2100159, МПК: В23К 9/04, В23Р 6/00, опубл. 27.12.1997 г.), заключающийся в восстановлении подпятниковых узлов крупногабаритных деталей типа надрессорных и соединительных балок грузовых вагонов без последующей механической обработки. Для восстановления используется формирующее устройство в виде водоохлаждаемого шаблона-кристаллизатора цилиндрической формы, с последующим его удалением.

Недостатком способа является непосредственный контакт между шаблоном-кристаллизатором и расплавленным металлом, что, в отдельных случаях, может привести к приварке и выходу из строя шаблона-кристаллизатора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ дуговой сварки (АС 218349, МПК В23К 9/16, опубл. 01.01.1968 г.) в различных средах и без защиты дуги, в котором позади дуги создают принудительное давление на сварочную ванну, создаваемое ползуном или потоком инертного газа. Недостатками данного способа являются недостаточно хорошее качество поверхности шва вследствие сложности системы подачи инертного газа, давление которого неодинаково по сечению струи, при использование струи инертного газа в качестве формообразующего инструмента и износа ползуна, работающего в непосредственном контакте с агрессивной средой - жидким металлом, при использовании ползуна в качестве формообразующего инструмента.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении качества поверхности шва путем изменения геометрии шва и выравнивания изотерм кристаллизации в процессе кристаллизации металла хвостовой части сварочно-наплавочной ванны.

Технический результат проявляется в изменении геометрии и качества шва, посредством принудительного воздействия, что ведет к сокращению или исключению последующей механической обработки из технологического процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дуговой сварки или наплавки в защитных средах, включающем образование шва с одновременным созданием принудительного воздействия на хвостовую часть сварочно-наплавочной ванны, согласно изобретению, принудительное воздействие осуществляют путем создания давления звукового излучения со стороны формообразующего элемента, расположенного над хвостовой частью сварочно-наплавочной ванны, при этом расстояние между поверхностью формообразующего элемента и поверхностью шва устанавливают из условия уменьшения высоты образующегося шва до требуемой величины.

Кроме этого, в качестве формообразующего элемента используют ультразвуковой концентратор.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, фиг.1 - фиг.4.

На Фиг.1 представлена схема осуществления способа.

На Фиг.2 представлено фото наплавленного шва до воздействия давления звукового излучения.

На Фиг.3 представлено фото наплавленного шва после воздействия давления звукового излучения на расстоянии 9 мм от поверхности формообразующего элемента до поверхности наплавляемого изделия.

На Фиг.4 представлено фото наплавленного шва после воздействием давления звукового излучения на расстоянии 7 мм от поверхности формообразующего элемента до поверхности наплавляемого изделия.

Позициями на чертежах обозначены: 1 - электродная проволока, 2 - мундштук, 3 - формообразующий элемент, 4 - хвостовая часть наплавочной ванны, 5 - наплавленный шов, 6 - защитная среда, 7 - ультразвуковой преобразователь, 8 - дуга, 9 - наплавляемое изделие.

Способ дуговой сварки и наплавки осуществляется следующим образом (фиг.1). Для образования шва наплавляемое или свариваемое изделие 9 устанавливают и неподвижно закрепляют. Электродную проволоку 1 устанавливают в механизм подачи. Устанавливают значение скорости подачи проволоки исходя из требований к высоте наплавляемого валика. В зависимости от электрических параметров процесса сварки или наплавки, выбирают вылет электрода, обеспечивающий стабильность горения дуги. Мундштук 2 и формообразующий элемент 3 для создания принудительного давления закрепляют неподвижно друг от друга на расстоянии А, при этом формообразующий элемент 3 будет расположен над хвостовой частью сварочно-наплавочной ванны 4. Одновременно с образованием шва создают принудительное давление формообразующим элементом 3, в качестве которого используют ультразвуковой концентратор, который закреплен на конце ультразвукового преобразователя 7. Расстояние от поверхности наплавляемого изделия 9 до торца формообразующего элемента определяют экспериментальным путем, таким образом, чтобы обеспечить необходимую величину изменения геометрии шва, которая так же будет зависеть от амплитуды колебаний формообразующего элемента, волновых свойств среды, в которой распространяются колебания и отражающие свойства поверхности облучения. Место сварки или наплавки обеспечивают защитной средой 6, например, защитным газом (аргоном) или флюсом. Устанавливают требуемую скорость сварки (наплавки), величина напряжения U=15-40 В, тока I=100-500 А, которые обеспечат стабильность процесса сварки (наплавки). Включают механизм движения суппорта с неподвижно закрепленным на нем наплавляемым изделием 9. Ультразвуковой преобразователь 7 с закрепленным на нем формообразующим элементом 3, работающим с амплитудой А=10-75 мкм, частотой f=22, 44 кГц, находясь над кристаллизующимся металлом шва (слоя) хвостовой частью сварочно-наплавочной ванны 4, принудительно воздействует на нее через защитную среду. Принудительное воздействие достигают за счет давления звукового излучения со стороны формообразующего элемента 3, которое распространяется через защитную среду 6.

За счет этого происходит выравнивание изотерм кристаллизации и изменение геометрии поперечного сечения шва, что ведет к уменьшению высоты шва и, следовательно, к сокращению или исключению последующей механической обработки из технологического процесса.

Пример практической реализации способа. Для формообразования шва наплавляемое или свариваемое изделие устанавливают и неподвижно закрепляют. Электродную проволоку 1 устанавливают в механизм подачи. Устанавливают значение скорости подачи проволоки 1 диаметром 1,6 мм исходя из требований к высоте наплавляемого валика 99 м/ч. Мундштук 2 и формообразующий элемент 3 для создания принудительного давления закрепляли неподвижно друг от друга на расстоянии А=25 мм - длины хвостовой части сварочно-наплавочной ванны 4. В качестве формообразующего элемента используют ультразвуковой ступенчатый концентратор из сплава титана, который расположен над хвостовой частью сварочно-наплавочной ванной. В зависимости от электрических параметров процесса выбирают вылет электрода 20 мм, обеспечивающий стабильность горения дуги, расстояние от поверхности наплавляемого изделия 9 до торца формообразующего элемента 3 выбрано 9 мм (фиг.3) и 7 мм (фиг.4). Место сварки или наплавки засыпают флюсом на величину 25 мм, обеспечивающую защиту дуги. Включают подачу электродной проволоки 1. Происходит загорание и стабилизация дуги 8, напряжением 32 В, током 150 А. Далее включают механизм движения суппорта с неподвижно закрепленным на нем наплавляемым изделием 9 со скоростью сварки (наплавки) 60 м/ч. Перемещая наплавляемое изделие 9 относительно мундштука 2 с электродной проволокой 1 и формообразующего элемента 3, наплавляют шов. Формообразующий элемент 3 - ультразвуковой ступенчатый концентратор, закрепленный на ультразвуковом преобразователе 7, работает с амплитудой 15 мкм, частотой 22 кГц, находясь над кристаллизующимся металлом шва (слоя) хвостовой части сварочно-наплавочной ванны 4, принудительно воздействует на него через защитную среду 6 расплавленный флюс. Расстояние от поверхности наплавляемого изделия 9 до торца формообразующего элемента выбирают экспериментально, исходя из величины высоты валика наплавленного шва без принудительного воздействия со стороны формообразующего элемента. В таблице приведены зависимости высоты валика наплавленного шва от расстояния между поверхностью формообразующего элемента 3 и поверхностью наплавляемого изделия 9.

Таблица
Расстояние между поверхностью формообразующего элемента и поверхностью наплавляемого изделия, мм	Высота валика наплавленного шва, мм
Без излучения	4,65
9	4,40
7	3,75

Из таблицы и фиг.3 и 4 видно, что при принудительном воздействии со стороны формообразующего элемента 3 геометрия шва изменяется - поверхность шва после воздействия давлением звукового излучения со стороны формообразующего элемента становится плоской, в отличие от поверхности шва без принудительного воздействия фиг.2. При уменьшении расстояния между поверхностью формообразующего элемента и поверхностью наплавляемого изделия геометрия шва изменяется и уменьшается высота валика наплавленного шва. Это ведет к сокращению или исключению последующей механической обработки из технологического процесса. Дальнейшее уменьшение расстояния между поверхностью формообразующего элемента и поверхностью наплавляемого изделия не должно приводить к касанию формообразующего элемента и шва.

Таким образом, способом дуговой сварки и наплавки достигают следующие результаты: выравнивание изотерм кристаллизации и изменение геометрии шва, что позволяет в дальнейшем сократить или исключить последующую механическую обработку из технологического процесса.

1. Способ дуговой сварки или наплавки в защитных средах, включающий образование шва с одновременным созданием принудительного воздействия на хвостовую часть сварочно-наплавочной ванны, отличающийся тем, что принудительное воздействие осуществляют путем создания давления звукового излучения со стороны формообразующего элемента, расположенного над хвостовой частью сварочно-наплавочной ванны, при этом расстояние между поверхностью формообразующего элемента и поверхностью шва устанавливают из условия уменьшения высоты образующегося шва до требуемой величины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве формообразующего элемента используют ультразвуковой ступенчатый концентратор.

Изобретение относится к рельсовому транспорту, в частности к железнодорожному транспорту, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей обода вагонных колес методом наплавки.

Способ плазменной наплавки // 2479392

Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, в частности к способам плазменной наплавки изделий порошкообразным присадочным материалом сжатой дугой прямого действия.

Способ наплавки // 2477201

Изобретение относится к электродуговой наплавке и может быть использовано для наплавки металлических поверхностей, в том числе и поверхностей, подверженных абразивному износу.

Способ дуговой наплавки меди и медных сплавов на сталь // 2470750

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано в судостроении, машиностроении и в других отраслях промышленности при изготовлении узлов, деталей и конструкций из стали с наплавленным рабочим слоем из меди или медного сплава, предназначенным для обеспечения их антифрикционных свойств, коррозионной стойкости, электропроводности и др.

Способ и система наплавки подшипника // 2469825

Способ изготовления износостойкого биметаллического листа // 2468901

Изобретение относится к сварочному производству. .

Электрод для износостойкой наплавки и способ создания износостойкого слоя на поверхности металлургического оборудования наплавкой с использованием электродов // 2465111

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для наплавки деталей, испытывающих активный абразивный износ металла по металлу в условиях повышенной температуры и многократных перепадов температур, например валков горячей прокатки, опорных валков, привалковой арматуры и других деталей металлургического оборудования прокатных станов.

Способ нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин // 2464358

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способам нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин с использованием сварки плавлением.

Стрельчатая лапа культиватора // 2462852

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к почвообрабатывающим деталям рабочих органов почвообрабатывающих машин. .

Способ центробежной наплавки плавящимся электродом // 2457929

Изобретение относится к области дуговой сварки и наплавки тонких слоев металлов с температурой плавления, отличающейся от температуры плавления металла изделия, и может быть использовано при изготовлении и ремонте полых цилиндрических изделий с заданными физико-механическими свойствами внутренней поверхности.

Устройство для сварки вертикальных швов // 274275

Способ вертикальной дуговой сварки // 266972

Патент 235870 // 235870

Способ выполнения стыковых швов при автоматической дуговой сварке // 73307

Способ и устройство для вертикальной сварки плавлением по щелевой разделке // 2598746

Изобретение относится к способу и устройству сварки плавлением деталей и может быть использовано во всех отраслях промышленности при сварке плавлением по щелевой разделке деталей большой толщины. Осуществляют вертикальную сварку плавлением по щелевой разделке. Разделку выполняют одинаковой по ширине на всей длине свариваемого стыка независимо от толщины свариваемых деталей с использованием гребенок, выводного кармана и выводной планки, которые предварительно приваривают к свариваемым деталям. Устройство содержит вертикальные направляющие для перемещения ходовой тележки, механизм возвратно-поступательного перемещения сварочной горелки. Водоохлаждаемая формирующая подкладка устанавливается с помощью клиньев под гребенки стыкового соединения. Сварочная головка содержит газозащитную приставку с формирующим водоохлаждаемым ползуном и механизмом его поджима. В результате обеспечивается возможность осуществлять вертикальную сварку без предварительной механической обработки кромок свариваемых деталей и без предварительной ручной сварки корня сварного шва с получением высокого качества сварных швов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ сварки и конструктивный элемент // 2490102

Наплавочная головка // 2494843

Изобретение может быть использовано для восстановления наплавкой под слоем флюса изношенных деталей. Наплавочная головка содержит механизмы подачи основной и присадочной проволок, токопроводящий элемент с каналом подачи основной проволоки, мундштук для подачи через него присадочной проволоки для легирования наплавляемого слоя. На корпусе токопроводящего элемента закреплен жиклер и регулировочный механизм с регулировочным винтом. Корпус регулировочного механизма через изолятор контактирует с мундштуком для подачи присадочной проволоки. На конце мундштука закреплен дополнительный изолятор сферической формы. Мундштук дополнительной присадочной проволоки закреплен по обеим сторонам или с одной стороны от токопроводящего элемента. Мундштук дополнительной присадочной проволоки и токопроводящий элемент расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения обрабатываемой детали. За счет возможности непрерывной подачи присадочной проволоки с плавно изменяющейся скоростью и регулирования расстояния между основной и присадочной проволоками наплавочная головка обеспечивает получение наплавленного слоя высокого качества с предварительно заданными составом и параметрами металла. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ изготовления структуры на поверхности металлической детали // 2494844

Способ может быть использован при изготовлении соединительного элемента (6) на поверхности металлической детали (4) в виде приподнятой над поверхностью трехмерной структуры (1). Процесс (7) сварки осуществляют с использованием, по меньшей мере, одного частично оплавленного дополнительного материала (2). Во время сварочного цикла (8) процесса (7) сварки между введенным в сварочную горелку (5) дополнительным материалом (2) и деталью (4) зажигают электрическую дугу (3). Подачу тепла во время процесса (7) сварки регулируют установкой параметров режима сварки. Трехмерную структуру (1) изготавливают поэтапно из нескольких отдельных элементов (6). Каждый отдельный элемент (6) изготавливают в одном сварочном цикле (8), а после каждого сварочного цикла (8) делают перерыв (9) в процессе выполнения сварки. Каждый сварочный цикл (8) начинают с зажигания электрической дуги (3) и заканчивают перед перерывом (9). Гасят электрическую дугу (3) посредством регулировки параметров режима сварки. С отдельным элементом, изготовленным в предыдущем сварочном цикле (8), соединяют отдельный элемент, изготовленный в последующем сварочном цикле (8). Способ обеспечивает изготовление соединительных элементов, подходящих для разного применения, с использованием различных дополнительных материалов, любой формы и размеров. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ получения металлического покрытия на режущих кромках почвообрабатывающей техники // 2497641

Изобретение относится к сварочному производству. Способ включает изготовление присадочного материала в форме брикетов. Брикеты состоят из смеси порошков, в которой упрочняющие частицы в наноразмерном диапазоне составляют 0,1-0,4% от массы наплавляемого металла. Связующий компонент выполняют в виде 4-5% водного раствора карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). Затем осуществляют сушку до их полного затвердевания. Затем укладывают брикет на наплавляемую поверхность. Далее производят наплавку валика покрытия путем полного расплавления брикета присадочного материала и частично металла изделия с глубиной его проплавления 0,1-0,5 мм. Каждый последующий брикет укладывают на наплавляемую поверхность после расплавления предыдущего. Далее производят наплавку непрерывно валик за валиком двух и более слоев покрытия. Техническим результатом изобретения является повышение производительности за счет непрерывного процесса наплавки покрытия валик за валиком без последующего их охлаждения. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Ролик для поддерживания и транспортирования горячего материала, имеющий наплавленный посредством сварки материал, присадочный сварочный материал, а также сварочная проволока для проведения наплавки сваркой // 2499654

Изобретение относится к области металлургии, а именно к ролику для поддержки и транспортировки горячего материала, в частности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки. Ролик содержит корпус, состоящий из оболочки ролика из основного материала из стали, содержащей до 0,45 мас.% углерода, и изнашиваемого слоя, нанесенного на основной материал однопроходной наплавкой с использованием присадочного сварочного материала. Изнашиваемый слой, по меньшей мере в наружной, включающей поверхность оболочки ролика области, имеет следующий состав, мас.%: от 12,5 до 14,0 Сr, от 0,10 до 0,18 Nb, от 3,4 до 4,5 Ni, от 0,6 до 1,0 Мо, 0,12 N, 0,7 Si, от 0,6 до 1,2 Мn, от 0,06 до 0,14 С, не более 0,025 S, не более 0,025 Р, остальное Fe и примеси. Диапазон разброса значений содержания каждого легирующего элемента составляет ±5%. Увеличивается срок службы изнашиваемого слоя и, как следствие, ролика, повышается износоустойчивость при снижении затрат на наплавку. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изготовление части металлической детали при помощи способа mig с пульсирующим током и пульсирующей подачей проволоки // 2505384

Изобретение может быть использовано при изготовлении металлических деталей газотурбинного двигателя. Формируют, по меньшей мере, часть металлической детали шириной L и высотой Н. Подачу металла осуществляют с использованием сварочного оборудования сварочным электродом в среде защитного газа (MIG), содержащего генератор пульсирующего тока и устройство пульсирующей подачи проволоки. Изменяют величину тока и подачу проволоки. Формирование металла осуществляют способом СМТ в виде наплавляемых валиков (10) в нескольких последовательно расположенных слоях. По меньшей мере, для одного из двух слоев В, С, расположенных выше первого слоя А, реализуют первый наплавляемый валик (11', 21'), центрируя его ось на пересечении двух первых наплавленных валиков (11, 21) первого слоя А, затем реализуют второй наплавляемый валик (12', 22'), соблюдая перекрытие на первом наплавленном валике (11', 21'). Количество наплавленных валиков таково, что поверхность, покрытая этими валиками, превышает ширину L указанной части детали. Способ обеспечивает высокое качество наплавки валиками значительного поперечного сечения с минимальными остаточными деформациями наплавляемой детали. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.