Способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку

Изобретение относится к сварочному производству и может быть применимо для производства труб с использованием технологии лазерной сварки. Способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку включает подготовку разделки кромок листа, сборку трубной заготовки, размещение между кромками присадочного металлического материала в качестве вставки. Разделке придают конфигурацию на основе Y-образной разделки кромок с нижним косым срезом кромок. Вставку формируют путем спрессовывания металлического порошка, который засыпают в зазор между кромками в процессе обжима трубной заготовки. Технический результат: расширение арсенала средств, обеспечивающих эффективное образование прослойки из легирующего металла, находящейся в стыке кромок трубной заготовки и предназначенной для использования в технологиях лазерной сварки. 3 ил.

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть применимо для производства труб с использованием технологии лазерной сварки.

Применение технологии лазерной сварки, в частности, для металла большой толщины выявляет техническую проблему качества сварного соединения, связанную с необходимостью улучшения качества сварного соединения с целью улучшения его физико-механических показателей, например, за счет легирования сварного шва на всю глубину. Введение в состав основного металла сварного соединения дополнительных легирующих компонентов возможно с использованием следующих приемов.

1. Добавление присадки в зону действия лазерного луча.

2. Добавление не менее одного сварочного процесса с плавящимся электродом и совмещение сварочных ванн.

3. Предварительная подготовка кромок сварного соединения с нанесением на них или фиксацией между ними легирующих материалов.

Первые два указанных приема решают проблему улучшения качества сварного соединения легированием лишь на малых толщинах металла. На стенках более 20 мм проблема решается частично, поскольку дуговой процесс, используемый чаще всего, имеет малую проплавляющую способность, а узость лазерного канала не позволяет осуществить легирование глубже чем на 10 мм от области плавления дугового процесса.

Использование третьего приема возможно на больших и малых толщинах металла.

Из описания к патентному документу US 2010/0243621 известен способ подготовки стыка кромок пластин под сварку высокомощным лазерным лучом, согласно которому между стыкуемыми кромками для улучшения качества сварного шва размещают металлическую вставку, которая впоследствии переплавляется, перемешиваясь с основным металлом (выбран в качестве ближайшего аналога).

Применение указанного способа для сварки швов длинномерных изделий приводит к возникновению трудноразрешимой проблемы обеспечения точной фиксации вставки по всей длине сварного соединения.

Настоящее изобретение решает техническую проблему расширения арсенала средств, улучшающих качество сварного шва за счет вставки из металла в стык кромок трубной заготовки по всей толщине.

Предлагаемый способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку включает подготовку разделки кромок листа и сборку трубной заготовки с вставкой между кромок, при этом разделке придают конфигурацию на основе Y-образной разделки кромок с нижним косым срезом кромок, а вставку формируют путем спрессовывания металлического порошка, который засыпают в зазор между кромками в процессе обжима трубной заготовки.

Сущность изобретения поясняется следующим образом.

Выполнение разделки кромок с предложенной конфигурацией приводит к образованию стыка, выполняющего функцию канала, который формируется в процессе обжима трубной заготовки и одновременно заполняется металлическим порошком.

На стадии обжима сформованной трубной заготовки, когда расстояние между кромками становится равным 3-4 мм, в зазор между кромок засыпается легирующий металлический порошок. Под давлением оправок/роликовых балок сборочно-сварочного стана металлический порошок спрессовывается до получения тонкой прослойки между кромками.

Наличие косого среза кромок, выполняемого при подготовке кромок листа трубной заготовки, определяет форму канала в виде двухзвенной ломаной линии.

Следовательно, наличие косого среза кромок на нижней стороне разделки предотвращает просыпание присадочного металлического порошка из образовавшегося канала и повышает эффективность данного способа, исключающего необходимость в точной фиксации прослойки (вставки). В то же время, непосредственно процесс засыпания металлического порошка в процессе обжима трубной заготовки гарантирует заполнение данным порошком всей высоты стыка (толщины трубной заготовки).

Для улучшения качества сварного шва металлический порошок, находящийся в стыке кромок трубной заготовки в спрессованном состоянии, служит в качестве прослойки (вставки), предназначенной для легирования в процессе сварки трубной заготовки с использованием лазерных технологий.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает одновременное формирование стыка кромок трубной заготовки и его заполнение металлическим порошком с образованием спрессованной прослойки (вставки), а выполнение разделки кромок трубной заготовки с косым срезом предотвращает излишнее просыпание металлического порошка.

На фигурах 1, 2, 3 показаны стадии заполнения металлическим порошком формирующегося стыка кромок трубной заготовки.

Позициями обозначены: 1 - трубная заготовка, 2 - металлический порошок (вставка).

При сварке трубной заготовки с использованием технологий гибридной лазерной сварки данная прослойка служит средством дополнительного легирования присадочным металлом по всей толщине стыка кромок трубной заготовки.

Для подачи металлического порошка в зону сборки и сварки используются система рециркуляции, включающая бункер с порошком, шланг, предназначенный для доставки металлического порошка в зазор в момент обжима трубной заготовки, а также и шланг с отсосом для удаления порошка, оставшегося снаружи после обжима кромок.

Присадочный порошок, применяемый при сборке трубной заготовки, по химическому составу выбирается близким к основному металлу.

Способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку, включающий подготовку разделки кромок, обжим трубной заготовки с образованием стыка, размещение между кромками присадочного металлического материала в качестве вставки, отличающийся тем, что разделке придают конфигурацию на основе Y-образной разделки кромок с нижним косым срезом кромок, а в качестве присадочного металлического материала используют металлической порошок, который засыпают между кромок в процессе обжима трубной заготовки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам сварки продольных швов труб большого диаметра, применяемых преимущественно для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водоканалов и тепловых сетей.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки. Формируют сварочную ванну одновременно электрической дугой и лазерным лучом путем расплавления металла присадочного материала в защитной среде, состоящей из инертного и активного компонентов.
Изобретение относится к способу лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки стыковых соединений толстостенных металлоконструкций, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов и трубопроводных изделий.

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки и может быть использовано для стыковых соединений титановых сплавов со сквозным проплавлением толщиной до 15 мм.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки ферро- и парамагнитного материалов. Способ включает формирование аустенитной структуры шва путем смещения электронного пучка относительно стыка свариваемых деталей при обеспечении заданной степени проплавления кромок.

Изобретение относится к способу соединения деталей из разнородных материалов. На детали из легкоплавкого материала выполняют проточку (3), под которую на детали из тугоплавкого материала выполняют выступ (4).

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки плиты с оребренной поверхностью и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Сварку осуществляют со стороны плиты.

Изобретение относится к способу получения сварного соединения металлических деталей. Осуществляют дуговую сварку угловыми швами в зоне сопряжения поверхности листа одной металлической детали и одной или обеих поверхностей листа другой металлической детали.

Изобретение может быть использовано при изготовлении тепловыделяющих элементов для атомных реакторов. Сварной узел тепловыделяющего элемента содержит выполненные из высокохромистой стали оболочку и заглушку с буртиком, соединенные сварным швом, полученным аргонодуговой сваркой.

Изобретение относится к способу изготовлению сварных корпусов сосудов высокого давления из высокопрочных легированных сталей. Вначале получают тонкостенную оболочку путем резки труб из стали типа 28Х3СНМВФА на заготовки, калибровки, рекристаллизационного отжига, механической обработки, ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточными отжигами деформирующими роликами с треугольным профилем со скругленными по радиусу или (и) плоскими вершинами, установленными с различными зазорами относительно оправки.

Изобретение относится к лазерному плазмотрону для осаждения композитных алмазных покрытий и может быть использовано в машиностроении, в химической и электронной промышленности, в атомной энергетике.

Изобретение относится к способам сварки продольных швов труб большого диаметра, применяемых преимущественно для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водоканалов и тепловых сетей.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки. Формируют сварочную ванну одновременно электрической дугой и лазерным лучом путем расплавления металла присадочного материала в защитной среде, состоящей из инертного и активного компонентов.

Изобретение относится к способу двухлучевой лазерной сварки алюминиевых сплавов и конструкционных сталей и может найти применение в различных отраслях машиностроения, в частности при сварке изделий в камере сварки с инертным газом.

Изобретение относится к способу и оборудованию для наплавки металлической детали (202) турбореактивного двигателя летательного аппарата, содержащей множество подлежащих наплавке металлических частей (203, 204).

Изобретение относится к области изготовления стального профиля посредством лазерной сварки. С помощью устройства для лазерной сварки приваривают боковые края стеночного элемента (4) к двум полочным элементам (2, 3), при этом стеночный элемент удерживают роликовым устройством (30), которое содержит множество роликов (31) первой поверхности, которые вращаются вдоль одной поверхности стеночного материала и расположены с интервалами в направлении транспортировки, и множество роликов (32) второй поверхности, которые вращаются вдоль другой поверхности стеночного материала и расположены с интервалами в направлении транспортировки.

Изобретение относится способу ремонта трубы с продольном швом. Ремонт включает обнаружение дефекта, выборку дефекта и заплавление выборки.

Изобретение относится к стыковой сварке металлопродукции, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов, а также швов трубопроводных изделий (отводов, тройников и т.д).

Изобретение относится к способам лазерной наплавки и может быть использовано при наплавке различных материалов лазерным излучением и при выращивании монокристаллов или осуществлении направленной кристаллизации в образцах путем лазерного спекания порошковых материалов газопорошковой смеси.

Изобретение относится к способам лазерной сварки внахлест листов конструкционной стали и сплавов алюминия и может быть использовано в машиностроении. Перед сваркой контактируемые поверхности соединяемых листов обрабатывают лазерной чисткой.

Изобретение относится к способу лазерного упрочнения полой металлической заготовки. Посредством локального переплава, механической и химической обработкой подготавливают заготовку необходимых размеров в диапазоне (длина×радиус×толщина) от 100×10×2 мм до 1000×1000×12 мм из перлитных, бейнитных или мартенситных закаливающихся сталей марок 30ХГСА, 35ХГСА и пр. Заготовку фиксируют во вращателе. Лазерным лучом локальную зону заготовки переплавляют по периметру или по длине заготовки на всю толщину ее стенки. Режимы переплава задают в зависимости от требуемой глубины упрочняемого слоя, толщины заготовки и требуемой микроструктуры. Основными параметрами режимов локального переплава являются линейная или угловая скорость переплава и мощность лазерного излучения. Обработку выполняют при скорости перемещения лазерного луча 15-40 мм/сек, мощности лазерного луча 1-15 кВт. После локального переплава выдерживают время для естественного охлаждения заготовки или применяют принудительное охлаждение потоком воды или воздуха. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть применимо для производства труб с использованием технологии лазерной сварки. Способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку включает подготовку разделки кромок листа, сборку трубной заготовки, размещение между кромками присадочного металлического материала в качестве вставки. Разделке придают конфигурацию на основе Y-образной разделки кромок с нижним косым срезом кромок. Вставку формируют путем спрессовывания металлического порошка, который засыпают в зазор между кромками в процессе обжима трубной заготовки. Технический результат: расширение арсенала средств, обеспечивающих эффективное образование прослойки из легирующего металла, находящейся в стыке кромок трубной заготовки и предназначенной для использования в технологиях лазерной сварки. 3 ил.

Наверх