Способ сварки

 

Союз Советских

Социвлистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

747660 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено220678 (21) 2632825/25-27 с присоединением заявки11о (23) Приоритет

Опубликовано 15.0780. Бюллетень Йо 26

Дата опубликования описания 150 7.80 (51)М. Кл.

В 23 К 25/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621. 79 i.

° .793.037 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.И.Ивочкин, A.Ф.Соседов, Ю.A.×åðíoB, Г. И.Евстратов, Ю.И. Рубенчи к, В. Е .Фирсов, и С.Н.Бережницкий

Всесоюзный научно-исследовательский институт (71) Заявитель по монтажным и специальным строительным работам (54) СПОСОБ СВАРКИ

Изобретение относится к области сварки, в частности, к электрошлаковой сварке и переплаву с применением присадочного гранулированного материала.

Известен способ электрошлаковой сварки, например, проволочным электродом с присадочным материалом в виде металлического порошка, подаваемого под собственным весом непосредственно в наиболее нагретую часть шлаковой ванны в количестве, зависящем от тепловой мощности этой ванны Я.

Недостатком этого способа является то, что его нельзя целесообразно использовать при электрошлаковой свар» ке электродами большого сечения, например пластинчатыми, или плавящимися мундштуками. Это объясняется тем, 20 что при прохоидении сварочного тока большой величины по электродам большого сечения или плавящимся мундштукам, вокруг них возникает сильное магнитное поле, которое притягивает присадочный порошкообраэный материал, обладающий ферромагнитными свойствами. В результате этот присадочный материал налипает на их поверхность и не может быть больше подан в шла- М ковую ванну независимо от них. Однако при этом не удается подать в шлаковую ванну требуемое оптимальное количес во присадочного материала, так как электроды большого сечения и плавящиеся мундштуки являются соответственно малоподвижными или неподвижными. Кроме того, накапливание большого количества присадочного материала на поверхностях этих электродов (мундштуков) приводит также к эакорачиванию сварочной цепи ме><ду ними и иэделием, либо кристаллизатором, т.е. к нарушению процесса, снижению его производительности и качества изделия.

То же самое относится к электрошлаковому переплаву.

Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является способ сварки, при котором на поверхность электрода подают гранулированный присадочный материал с ферромагнитными свойствами t2), При этом материал налипает на электрод;под действием электромагнитного поля от проходящего по электроду сварочного тока. В зону плавления этот материал поступает совместно с электродом при перемещении последнего.

747660

Этот известный способ имеет тот недостаток, что его невозможно использовать при сварке малоподвижными электродами большого сечения — пластинчатыми электродами, либо неподвижными — плавящимися мундштуками, так как при этом в шлаковую ванну в единицу времени поступает лишь незначительное количество присадочного материала, а из-за его накапливания на поверхности вылета электрода возможно закорачивание сварочной цепи и cçÿзанное с этим снижение производителЬности и ухудшение качества свариваемых изделий. Это относится также к электрошлаковому переплаву.

Цель изобретения — повышение произ- 15 водительности процесса и качества сварки пластннчатым электродом или плавящимся мундштуком.

Эта цель достигается тем,что присадочный материал перемещают по по- Я верхности электрода, для че-.î периодически уменьшают силу сварочного тока от номинальной величины до критического значения, при котором магнитные силы притяжения частиц материала к электроду меньше силы их тяжести, причем критическое значение силы сварочного тока определяется следующей з ависимост ью

g )04 2п"Р кр- рЕ гДе-) ко -сварочный ток, А; гп — масса частицы присадочнсго фер-З5 ромагнитного материала, кг;

К вЂ” расстояние между осью вылета электрода.(плавящегося мундштука) и центром тяжести частиц первйго слоя присадочного материала на вылете, м;

J0 — магнитная проницаемость присадочного материала; наибольший габаритный размер частиц присадочного материала, м.

На чертеже изображена схема электрошлаковой сварки.

Сварка ведется с подачей на плавящийся мундштук порошкообразного присадочного материала с ферромагнит- $Q ными свойствами, который перемещают вдоль мундштука путем периодического уменьшения силы сварочного тока до критической величины.

Присадочный материал 1 подают, например, с двух сторон из бункеров 2 на поверхность неподвижного плавящегося мундштука 3, внутри которого проходит электродная проволока 4.

Таким образом материал 1 можно по-t давать на пластинчатый электрод„

Частицы материала 1 при выходе из бункеров 2 попадают под действие магнитного поля, которое создается вокруг электрода и плавящегося мундштука при прохождении сварочного тока 65 и налипают на их поверхность слой за слоем. Находящиеся на поверхности частицы подвергаются теперь воздействию двух сил — тяжести и электромагнитного поля. Сила тяжести частиц порошка зависит от их массы, а сила поля, главным образом, — от величины сварочного тока и расстояния от оси электрода (или плавящегося мундштука) до центра тяжести частиц первого слоя.

Присадочный порошок вводят в зону плавления путем его перемещения по стороне А, ::оторое создают периодическим снижением силы сварочного тока от номинального до критического значения (3„„). При достижении 3 р сила тяжести частиц начинает превышать силу трения, вызванную силой притяжения магнитным полем частиц к поверхности, в результате чего поро— шок начинает перемещаться вдоль этой поверхности как по направляющей в шлаковую ванну, ограниченную кромками свариваемого изделия и кристаллизаторами 5. Бункера 2 для подачи порошка целесообразно размещать со стороны кристаллизаторов 5 для обеспечения равномерного развара кромок. Частоту изменения силы тока от номинальной до J определяют экспериментально, однако исследования показали, что она значительно меньше промьпленной частоты.

Критическое значение силы сварочного тока 3 р, при котором магнитные силы притяжения частиц материала меньше силы их тяжести, определяется зависимостью где бакр — сварочный ток, А;

m — масса частицы присадочного ферромагнитного материала, кг; расстояние между осью электрода (плав яще гос я мундштук а) и центром тяжести частиц первого слоя налипшего присадочного материала, м;

) — магни — íàÿ проницаемость присадочного материала; наибольший габаритный раз— мер частиц присадочного материала, м.

Пример. Проводилась электрошлаковая сварка стыковых соединений толщиной 100 мм из стали 10Г2С1, высотой 200 мм плавящимся мундштуком в виде стальной трубки ф 20 мм с толщиной стенки 4 мм, внутри которой подавалась электродная проволока 3,0 мм марки Св-08ГА со скоростью 260 м/ч.

Был использован флюс AH-348A и система пульсации сварочного тока. Сварка осуществлялась постоянным током на обратной полярности.

В качестве гранулированного присадочного металла использовалась крупка, приготовленная из сварочной

747660

0,24 О 5 9 я

4,08=7,94 r/ñåê где Q

® o rU3

10ОО

15,8-17,0

Металл шва

8,6-12,8

2,5-8,4

37 55 26

16,2

12,7-20,1

10,6

6,2-18,2

6,4

Околоковная зона

7,0-13,2

16,4

32,0-37,0

12,2

8,3

Основной металл

10Г2С1

24,4-33,0 4,4-18,0

52 25

34,0

28,1

11,6

Формула изобретения

3, (o ч ур т

4,/2тР проволоки ф 1,2 мм Св-08ГА. Сварка начиналась на стальной подкладке с применением водоохлаждаемых медных кристаллизаторов.

Сварка проводилась на токе 900950А,напряжение сварки составляло

42-45В, оп;имальное количество подаваемого гранулированного присадочно- го металла определялось из условия максимального использования тепловой мощности шлаковой ванны по известной формуле количество подаваемого в ван- )5 ну гранулированного присадочного металла, г/сек; тепловая мощность источника нагрева, ккал/сек; удельное теплосодержание плавления металла шва,ккал/г (=0,325); количество подаваемой электродной проволоки, r/ñåê (4,08 г/сек); глубина проплавления обеих кромок свариваемого изделия,см (принимаем = 1,0); зазор между свариваемыми кромками, cM (= 4 О);

30 тепловой Kgg процесса сварки (принимаем 0,5) .

Способ сварки, преимущественно электрошлаковый, при котором на поверхность электрода подают гранулированный присадочный материал с ферромагнитными свойствами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и качества сварки пластинчатым электродом или плавящимся мундштуком, присадочный материал перемещают по поверхности электрода, для чего периодически уменьшают силу сварочного тока от номи- 65

Подставив укаэанные значения в формулу, получаем требуемое количесво крупки.

Толщина слоя крупки составила

5,0 мм на каждую сторону мундштука.

Среднее критическое значение тока ) рассчитывалось по приводимой кр выше з ависимости и составило 160A.

Частота пульсации тока в пределах от номинального до критического состояния 10 Гц.

В результате применения предло" женного способа время выполнения стыка сократилось с 35 мин по обычной технологии до 12 мин, т.е. почти в 3 раза.

Механические свойства сварного соединения, выполненного по предлагаемому способу, приведены в таблице.

Предлагаемый способ сварки позволяет повысить производительность сварки в 2,5-3 раза, уменьшить протяженность зоны перегрева и величины первичного зерна, улучшить механические свойства сварного соединения.

Способ был проверен в лабораторных условиях. Экономия составляет около

300 руб. на 1 т наплавленного металла. нальной величины до критического значения, при котором магнитные силы притяжения частиц материала к электроду меньше силы их тяжести, причем критическое значение сварочного тока определяют следующей зависимостью где Дкр- сварочный ток, А;

Al - масса частицы присадочного ферромагнитного материала, кг;

747660

Составитель Л.Суханова

Корректор Г.Назарова

Редактор П.Макаревич Техред Н Бабурка

Подписное

Заказ 4308/5 Тираж 1160

IIHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и — расстояние между осью электрода и центром тяжести частиц первого слоя присадочного материала на электроде, м; магнитная проницаемость присадочного материала; наибольший габаритный размер частиц присадочного материала, м.

Источники ичформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 318442, кл. В23 К 25/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 443550,кл, В 23 К 9/18, 1974.