Способ электрошлаковой сварки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Совзтских

Социалистических

Республик („)753572 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 031178 (21) 2680129/25-27 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹â€”

В 23 К 25/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0?.0880. Бюллетень №29

Дата опубликования описания 070880 (53) У4К 621. 791. .783.037 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.И.Ситников, A ° À.Øàëàåâ, A.ß.ÐRáèíoâ÷÷, В.А.Камбаров и С.Н.Волков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при изготовлении, сварных заготовок из титановых и никелевых сплавов, а также при наплавке и литье.

Вследствие широких технологиЧеских и металлургических возможностей электрошлаковые способы сварки имеют перспективу применения для трудносваринаемых марок жаропрочных никелевых и титановых сплавов.

Известен способ электрошлаковой сварки неплавящимся или комбинированным, плавящимся и неплавящимся электродами, при котором осуществляют модифицирование и легирование металла шва в режиме электролитического переноса (1) .

Недостатком его являются ограниченные возможности применения или сложность реализации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту 25 к описываемому изобретению является способ электрошлаковой сварки подключаемыми к общему токоподводу и погружвнньыи в шлаковую нанну плавящимся и неплавящимся электродами, 30 при котором шов легируют элементами, входящими в состав неплавящегося электрода путем его растворения (2) .

Способ позволяет формировать швы без прибылей в начале и в конце шва, с легированием наплавляемого металла в процессе сварки.

Наряду с преимуществами способа .устанонлено, что равномерность переноса легирующих компонентов неплавящегося электрода и качество формирования шва в значительной степени зависят от режима взаимодействия электродов в шлаковой ванне, который характеризуется распределением токов по электродам, положением тепловых центров в шлаковой ванне, а также размером капель плавящегося электрода. Стабильность этих факторов зависит от положения электродов относительно друг друга. Так, например, при контактировании неплавящегося и плавящегося электродов происходит более интенсивное легирование, так как в этом случае весь ток проходит через неплавящийся электрод.

В случае использования в качестве плавящегося электрода стержней (прутков или пластин) затруднительно

753572

50 осуществить компактное устройство-, обеспечивающее надежный подвод тока к плавящемуся стержню. Причем при оольшом вылете электрода относительно места токоподвода происходит значительный перегрев его джоулевым теплом, вызывая интенсивное окисление поверхности, что нежелательно в особенностй при сварке титановых сплавов.

Целью изобретения является повьнаение качества сварного соединения при электрошлаковой сварке комбинированными плавящимися и неплавящимися электродами путем расширения возможностей легирования шва и уменьшения окисления плавящегося 15 электрода на "сухом" вылете.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе сварки регулируют расстояние между концами электродов, погруженными в шлаковую ванну, при- 20 чем сближают их до соприкосновения.

С целью дозирования переноса элементов неплавящегося электрода в сварочную ванну, контакт между соприкасающимися электродами периодически разрывают с заданной частотой.

Регулирование расстояния между электродами осуществляют в зависимости от величины тока, протекающего в цепи плавящегося электрода.

При сближении электродов ток.в ветви неплавяшийся электрод — шлаковая ванна — плавящийся электрод возрастает, а в ветви плавящегося электрода уменьшается. При соприкосновении электродов основной электрический ток к плавящемуся электроду протекает через неплавящийся электрод, оставаясь незначительным в цепи плавящегося электрода. уменьшение падения напряжения на вылете плавящегося 40 электрода приводит к концентрации выделения тепловой энергии в шлаке, ускоряя и стабилизируя плавление электрода. Кроме того, на вылете. уменьшается окисление поверхности 45 электрода. Благодаря существованию. между электродами прослойки жидкого металла плавящегося электрода создаются благоприятные условия для надежного контактирования.

Поэтому о надежности контакта или, наоборот,об отсутствии его ,можйо судить по току, протекающему в цепи плавящегося электрода. Регулируя положение электродов при слу-. чайных возмущениях по току в этой цепи вручную или автоматически, можно обеспечить необходимый режим взаимодействия электродов в шлаковой ванне.

Автоматическое регулирование рас- 60 стояния между электродами осуществляется перемещением одйого из электродов следящим приводом.по току, протекающему в токопроводе плавящегося электрода. 65

Для расширения возможностей дозирования легирующих компонентов неплавящегося электрода при сварке на режимах с контактированием электродов, контакт между ними периодически разрывают с заданной частотой. Возможность контактирования электродов достигается наклоном оси неплавящегося электрода к оси плавящегося.

Экспериментально установлено, что стабилизацией режима взаимодействия электродов существенно улучшается качество формирования швов никелевых сплавов, обеспечиваются условия исключения таких дефектов, как "несплавление кромок" и "подрез" при формировании швов с малым усилением.

Описанный выше положительный эффект возникает как следствие отличительных признаков предложенного способа.

Предложенный способ позволяет получить эффект нулевого "сухого" вылета электрода при использовании доступных присадочных материалов в виде стержней (прутков, пластин) при одновременном упрощении техники сварки.

В случае применения в качестве неплавящихся электродов стержней из тугоплавких металлов и сплавов при контактировании электродов расширяются пределы легирования шва этими металлами.

Предложенный способ поясняется технологической схемой, представленной на чертеже.

В плавильном колодце, образованном свариваемыми кромками изделия 1 и формирующим приспособлением 2, наводят шлаковую ванну .3 известными способами, например неплавящимся электродом 4. При электрошлаковом процессе с подведением сварочного тока через неплавящийся электрод 4 осуществляют подогрев свариваемых кромок.и плавление их с образованием корня шва. Затем включают подачу плавящегося электрода 5. С этого момента подводят к шлаковой ванне ток через оба электрода.. По мере крис-таллизации металлической ванны б образуется шов 7. С подъемом металлической ванны б осуществляют подъем неплавящегося электрода 4, регулируя его вручную или автоматически и стабилизируя общий сварочный ток известными способами. . Автоматическую стабилизацию режима взаимодействия электродов в знаковой ванне осуществляют следующим образом

Задающее устройство 8 настраивают на заданный ток в цепи плавящегося электрода, определяемый семейством зависимостей тока от расстояния между электродами для соответствующих скоростей подачи плавящегося электрода. Сигналы от задающего

753572 устройства 8 и датчика тока 9, уста новленного в цепи плавящегося электрода и представляющего собой трансформатор тока или шунт соответственно для переменного и постоянного тока, передаются в сравнивающее 5 устройство 10.

Сигнал рассогласования подается на исполнительный реверсивный механизм 11, который осуществляет регулировочное поперечное (или угловое) перемещение плавящегося электрода 5. Для осуществления периодического контактирования электродов с заданным циклом задающее устройство 8 содержит задатчнк программы (не показано).

Описанным способом с контактированием электродов на выпете в шлаковой ванне сваривались кольцевые заготовки из никелевого сплава

ХН77ТЮР со свариваемой толщиной

40 и 28 мм.

Применяли неплавящийся электрод из молибдена, а плавящийся электрод из сплава ХН77ТЮР. Процесс сварки вели с флюсом АНф-1п. Режимы сварки приведены в таблице.

М ре- 6, дн.З., Гс.з., U св, жима мм мм см B

Чс ., н, м/час A н, св, !.сл, U s, Mo в сек A A В шве вес.%

40 12 1 8 22-23 8,0

800 26-27 2,2-2,5

55-50 15091600

16001800

28 10 1,5 22-23 8,0

200 25-26 2,8-3,0

1-5001600

16001800

45-40

40 12 1,8 22-23 8,0

800 26-27 1,2-1,4

55-50

800 26-27 1,7-1,9

1600

40 12 1,8 22-23 8,0

55-50

4 °

Условные обозначения:

1. Способ электрошлаковой сварки, подключаемыми в общему токопроводу и погруженными в шлаковую ванну плавящимся и неплавящимся электродами, 65 при котором шов легируют элементами, Ь вЂ” свариваемая толщина; дн.з. — диаметр неплавящегося электрода, F<> — поперечное сечение плавящегося электрода, Uc6 — напряжение на ванне при сварке; скорость подачи плавящегося стержневого электрода;

Эн. — ток наведения шлаковой .ванны; н — время наведения, 3c5 - ток сварки;

3сл — ток слежения, поддерживаемый в ветви плавящегося электрода, ОЬ - напряжение при формировании верхней части шва.

Как видно из таблицы, с контакти- Эти преимущества позволят повысить рованием электродов (режим 1,2) качество сварных соединений, следстс одержание молибдена в шве достигает вием чего явится расширение области ессов.

2,2-3 вес.%, беэ контактирования применения электрошлаковых процессо электродов (режим 3) молибдена со- Используя предлагаемый способ держалось почти в 2 раза меньше,,электрошпаковой сварки, например, средние значения по содержанию молиб- для изготовления в сварном варианте, дена получены при сварке на режиме - взамен, раскатного варианта, кольце4 с периодическим разрывом контакта вых заготовок из трудносвариваемых с заданной частотой. марок никелевых сплавов для,изделий

Использование предлагаемого спосо- летательных аппаратов, можно сэконоба электрошлаковой сварки обеспечит мить на каждые 1000 заготовок со средпо сравнению с существующими способа- ним весом 50 кг свыше

50 кг свыше 16 тонн металми следующие преимущества: ла, т.е. свыше 8 0 ру т.е. свыше 80000 рублей. — повышается степень .равномерности переноса в шов легирующих ком- - формула ла изобретения поиентов иеплавящегося электрода, 60

- улучшается формирование швов на никелевой основе, — уменьшается окисление поверхности плавящегося электрода на "су,хом" вылете.

753572

Составитель Н. Рощупкин. техред ж. кастелевич жорректо н. сте

Тираж 1160 Подписное

Заказ 5672/54

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /

4/5

Редактор В. Смирягина ая. филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектна входящими. в состав неплавящегося электрода, путем его растворения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем расширения воэможностей легирования шва и уменьшения окисления плавящегося электрода на "сухом" вылете, регулируют расстояние между концами электродов, погруженными в шлаковую ванну, причем сближают их до соприкосновения.

2 ° Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью дозирования переноса элементов неплавящегося электрода в сварочную ванну, контакт между соприкасающимися электродами периодически разрывают с задан1 ной частотой.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что регулирование расстояния между электродами осуществляют в зависимости от величины тока, протекающего в цепи плавящегося электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ð 538861, кл. В 23 К 25/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 398372, кл. В 23 К 25/00, 1970.