Способ электрошлаковой сварки комбинированными электродами
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик о>753571 (61) Дополнительнсе к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.0778 (21) 2656159/25-27 (я}м. к . с присоединением заявки ¹
В 23 К 25/00
Государственный комитет
СССР ло делам изобретений н открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 07.0880, Бюллетень ¹ 29
Дата опубликования описания 07.08.80 (53} УДК621. 791. 793. .037(088.8) (72) Авторы изобретения
И.И.Ситников, В.В.Степанов, С.H.Âîëêoâ, B.C.Ïoïos, И.Я.Рябинович, В.A.Âoéêèí и М.Ç.Киселев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОНЛАКОВОЙ СВАРКИ
КОМБИНИРОВАННЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано для сварки заготовок преимущественно из жаропрочных трудносвариваемых и труднодеформируемых сплавов на никелевой и кобальтовой основах, а также из сложнолегированных титановых сплавов.
Известен способ электрошлаковой сварки, при котором возбуждение процесса осуществляют неплавящимся электродом, а заполнение сварочного зазора — электродной проволокой (1).
Недостатком его является невозможность использования преимуществ 15 сварки комбинированными электродами при возбуждении процесса и выведения усадочной раковины.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту 2О к описываемому изобретению является способ электрошлаковой сварки комбинированными электродами, при котором подвод тепла в сварочную ванну при возбуждении процесса, заплавлении зазора и выведении усадочной раковины осуществляют через неплавящийся .электрод, электрически связанный с плавящимся проволочным электродом Я.
Недостатком его является то, что изготовление проволочных электродов из труднодеформируемых металлов затруднено,а в ряде случаев невозможно,.
Поэтому в этих случаях предпочтительно использовать в качестве присадочных электродов прутки или пластины.
Но так как скорость плавления пластинчатых электродов значительно меньше, чем проволочных, сварка в этом случае протекает при высоких погонных энергиях с меньшими скоростями подъема металлической ванны. Это обстоятельство в ряде случаев оказывает отрицательное воздействие на качество металла шва и в особенности околошовной зоны. В случае сварки жаропрочных никелевых сплавов более интенсивно оплавляются свариваемые кромки, что ухудшает формирование шва и нередко птзиводит к появлению дефекта несплавление кромок . Шов получается черезмерно широкий. Структура металла шва и околошовной зоны ухудшается, снижаются механические свойства и снижается эффект модифицируемого воздействия тугоплавких элементов неплавящегося электрода.
При формировании фасонных швов, например типа "швеллер", образуется .большое усиление шва, требующее
753571
5 (0
20
30 значительных трудовых затрат на последующую механическую обработку.
Кроме того, до настоящего времени не преодолены трудности наведенияшлаковой ванны неплавящимся электродом. Нередки случаи приваривания электрода к подложке и эрозии основания приспособления. На неплавящийся электрод из тугоплавкого металла отрицательное действие оказывает дуга, возбуждаемая между ним и подложкой в начальной стадии процесса, затруднительно также сформировать корень шва без технологических прибылей известными приемами наведения шлаковой ванны плавящимися электродами. Не удается избежать эрозии основания приспособления и в этом случае, в особенности при использовании пластинчатых .электродов.
Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона свариваемых толщин и марок металлов при сварке электрошлаковым способом с повышением качества сварных соединений.
Поставленная цель достигается тем, что после возбуждения процесса в шлаковую ванну подают дополнительный стержневой электрод, электрически связанный с упомянутыми неплавящимися и плавящимися проволочными электродами, а перед выведением усадочной раковины этот дополнительный стержневой электрод выводят из шлаковой ванны.
Для облегчения наведения шлаковой ванны и улучшения формирования корня шва без прибыли при возбуждении процесса проволочный электрод подают со скоростью 0,5-1,5 см/сек, а для расширения диапазона свариваемых толщин с формированием корня шва без прибыли неплавящийся электрод набирают в виде гребенки стержней, которую располагают вдоль свариваемых кромок.
В течение времени выведения усадочной раковины проволочный электрод подают импульсами.
Комбинацией неплавящегося электрода с проволочным в начальной и заключительной стадиях процесса и использованием стержневого электрода в качестве основного присадочного металла достигается возможность сварки трудно деформируемых марок материалов с улучшением качества формирования шва без прибылей. Проволочный электрод в этом случае может быть менее легированным, так как подается в незначительных количествах.
Предложенная комбинация электродов в процессе сварки позволяет использовать технологический прием с применением более легированного, чем основной металл стержневого электрода, и менее легированного проволочного. В этом случае может быть дос35
05 тигнут требуемый химсостав шва с одновременным увеличением скорости подъема металлической ванны и снижением погонной энергии за счет ускоренного плавления проволочного электрода, Это обстоятельство особенно важно при сварке титановых и никелевых сплавов. Эффективность способа возрастает при формировании фасонных швов, когда в зависимости от конфигурации сечения соответственно комбинируют электроды в процессе сварки.При этом возрастает возможность формирования фасонных швов со значительным перепадом посвариваемой толщине, так как имеется возможность ввести продольный электрод в узкую щель формирующего вкладыша. Исключается отрицательное воздействие дуги на неплавящийся электрод в начальной стадии процесса. Импульсная подача небольших порций металла в виде проволоки при выведении усадочной раковины сокращает время ее выведения.
На фиг. 1 изображена технологическая схема предлагаемого способа; на фиг. 2 — разрез A-A фиг.1.
Электрошлаковую сварку по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.
В плавильное пространство, образованное свариваемыми кромками профилированной заготовки 1 (фиг. 1 и 2) и формирующими планками кокиля 2, вводят подключенные к одному и тому же источнику неплавящийся электрод 3, который может быть выполнен в виде гребенки из прутков, проволочный 4 и стержневой 5 присадочные электроды.
Неплавящийся электрод 3 и стержневой электрод 5 устанавливают с зазором от основания кокиля, а проволочный электрод 4 закорачивают с ним через пластину-подложку из материала, близкого по химсоставу со свариваемой заготовкой. При формировании фассонного шва, например типа "швеллер", со значительным перепадом по свариваемой
-толщине проволочный электрод размещают в вырезе, выполненном в формирующем вкладыше б. Затем засыпают флюс и наводят ванночку жидкого шлака . под неплавящимся электродом, подавая рядом с ним проволочный электрод с ненебольшой скоростью (0,5-1,5 см/сек).
После погружения неплавящегося электрода в шлаковую ванночку, резко нарастает ток в цепи неплавящегося элект рода, обеспечивая расплавление всего флюса, подогрев кромок.и плавление их с формированием корня шва. Время наведения шлаковой ванны и формирования корня шва задается режимом наведения в зависимости от свариваемой толщины и контролируется, например, с помощью реле времени.
753571
По истечении заданного времени переходят на режим сварки. Переход на режим сварки может осуществляться автоматически. При этом включается подача стержневого электрода и в необходимых случаях, выводится на заданную скорость проволочный электрод. Для обеспечения качественного формирования шва присадочные электроды подают с плавным нарастанием скорости до заданной величины. Общий сварочный ток стабилизируется путем изменения расстояния между неплавящимся электродом и металлической ванной.
На заключительной стадии процесса переходят на режим выведения усадочной раковины. При этом прекращают подачу стержневого электрода и устанавливают заданный сварочный ток для выведения усадочной раковины. В этом случае комбинируют с не23-25 1500-1700 70-75 1800-2000
Формула изобретения
Условные обозначения:
U — напряжение сварки, ! — ток наведения шлаковой ванны;
t — время наведения шлаковой ванны;
I — ток сварки;
V„ — скорость подачи проволочного электрода, Ч з — скорость подачи стержневого электрода, Ч з — скорость сварки;
I — ток выведения усадочной раковины
Сварные соединения, выполненные на укаэанных режимах с дополнительным легированием в процессе сварки молибденом в пределах 2-3Ъ, были по уровню жаропрочности близкими с основным металлом. Результаты химического анализа металла шва показали незначительный угар таких химических активных элементов, как титан и алюминий.
Использование предлагаемого способа электрошлаковой сварки комбинированными электродами обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие основные преимущества:
1. Расширяется диапазон свариваемых марок материалов за счет новых возможностей варьирования технологических приемов.
2. Улучшается качество формирования швов без технологических прибылей.
3. Упрощается наведение электрошлакового процесса.
4. Создаются новые технологические возможности формирования фасонных швов, t
65 плавящимся электродом проволочный, подавая его импульсно. Время чередования импульсов и пауз выбирается опытным путем в зависимости от свариваемой толщины с учетом физических свойств свариваемого металла. Режимы сварки выбираются для каждого ,конкретного случая.
В качестве примера в таблице приведены режимы, на которых сваривался швеллер из никелевого сплава
ЗИ 437Б с толщиной полки 45 мм и толщиной стенки 20 мм. В качестве неплавящегося электрода использовался молибденовый пруток диаметром 12 мм, а присадочными электродами служили проволока диаметром 4 мм и стержень сечением 1,5 см из металла того же химсостава, что и основной. Сварку вели с флюсом АНФГП.
80-100 6-7 2-2,5 300-400
Используя предлагаемый способ, например, при изготовлении кольцевых заготовок из жаропрочных сплавов для иэделий авиационной техники, можно сэкономить на каждые 1000 заготовок со средним весом 50 кг свыше
16 т металла или свыше 8000 рублей.
1. Способ электрошлаковой сварки комбинированными электродами, при котором подвод тепла в сварочную ванну при возбуждении процесса, заплавления зазора и выведения усадочной раковины осуществляют через неплавящийся электрод, электрически связанный с плавящимся проволочным электродом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона сва риваемых толщин и марок металлов, повышения качества сварных соединений, после возбуждения процесса в шлаковую ванну подают дополнительный стержневой электрод, электрически связанный с упомянутыми неплавящимися и плавящимися проволочными электродами, а перед выведением усадочной раковины этот дополнительный стержневой электрод выводят из шлаковой ванны.
2. Cnoco6 rro n.1 шийся тем, что, с целью упрощения наведения шлаковой ванны и улучшения формирования корня шва без прибыли, при возбуждении процесса проволочный электрод подают со скоростью
0,5-1,5 см/сек.
3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью ускорения выведения усадочной раковины
753571 которую располагают вдоль свариваемых кромок.
1 Составитель Н. Рошупкин
Редактор В. Смирягина Техред A. Щепанская Корректор М. Демчик
Заказ 5 672/54 Тираж 1160 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в течение зремени ее выведения, проволочный электрод подают импульсами.
4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю ш и и с я тем, -что, с целью расширения диапазона свариваемых,толщин с формированием корня шва беэ прибыли, неплавящийся электрод набирают в виде гребенки стержней, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 490602, кл. В 23 К 25/00, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 474411, кл. В 23 К 25/00, 1973.
