Формирующий фигурный ползун для электрошлаковой сварки двухслойных сталей

 

О П И С А Н И Е g

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическими

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29. 08. 78 (21) 2657940/25-27 (51) М. Кд. с присоединением заявки Ио

В 23 К 25/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30,0%80, Бюллетень HP 36

Дата опубликования описания 300980 (53) УДК 621 ° 791 ° . 793. 037 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Гулида, В. М. Семенов, p. A. Пресняков и П. П. Рудометкин

Краматорский научно-исследовательский и проектнотехнологический институт машиностроения (71) Заявитель (54) ФОРМИРУЮЩИЙ ФИГУРНЫЙ ПОЛЗУН ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ

СВАРКИ ДВУХСЛОЙНЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к формирующим устройствам для электрошлаковой сварки (ЭШС) двухслойных сталей.

Известно устройство для электрошлаковой сварки последовательно двух слоев за один проход 113 .

Недостатком его является наличие раздельных формирующих ползунов, что затрудняет контроль за проведением процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является формирующий фи- 15 гурный полэун для электрошлаковой сварки двухслойных сталей, содержащий формирующую планку с выступом, по высоте равным толщине облицовочного. слоя P) . 20

Недостатком его является то, что для получения сварного соединения из двухслойной стали при использовании известного фигурного ползуна с высту-25 пом требуется выполнение раздельных одна от другой операций электрошлако- вой сварки основного металла и дуговой многослойной наплавки облицовочного слоя. 30

Дуговая наплавка с необходимостью предварительного и сопутствующего пОдогрева облицовочного слоя представляет собой трудоемкий процесс, включавяций послойное наложение швов, зачистку шлака с поверхности каждого предыдущего слоя перед наложением последующего.

Кроме того, использование иэвЕстного фигурного ползуна недостаточно надежно, так как при сварке происходит сближение свариваемых кромок, вызванное усадкой завариваемого шва, в результате чего ползун заклинивается и дальнейшее ведение процесса становится невозможным.

Цель изобретения — повысить производительность процесса сварки двухслойных сталей путем обеспечения воэможности одновременной сварки основного металла и облицовочного слоя в вертикальном положении, а также предотвращение заклинивания полэуна.

Поставленная цель достигается тем, что полэун снабжен подпружиненной вставкой, а на одной из боковых поверхностей выступа планки по всей его длине образован паэ, причем выступ выполнен на верхней по ходу сварки части полэуна со сквозным продольным

766792 отверстием для подачи дополнительного электрода, а подпружиненная вставка смонтирована с возможностью поперечного перемещения в упомянутом пазу.

На фиг. 1 схематично показан форФ мирующий фигурный ползун н процессе электрошлаконой сварки двухслойных сталей; на фиг. 2 — сечение A-A на фиг. 1. формирующий фигурный ползун 1 электрошлаконой сварки основного ме- ð талла 2 и облицовочного слоя 3 содержит планку 4 с выступом 5, в котором выполнено отверстие 6 для подачи электрода 7 н зону сварки облицовочного слоя. Электрод 8 предназначен для

15 сварки основного металла, отверстие

9 — для подачи сварочного флюса и .контроля за ведением процесса сварки облицовочного слоя. Зазор 10 образован между свариваемыми кромками основного металла. В выступе 5 выполнен 20 паз 11, в котором расположена нставка 12, подпружиненная упругими элементами 13, например пружинами, установленными в гнездах 14. Вставка

12 взаимосвязана с выступом 5 посред- 25 ством соединительных элементов, состоящих из пальца 15 и пластины 16.

Изолирующая трубка 17 предотвращает контакт электрода 7 с выступом 1.

Токоподводящие мундштуки 18 расположены над поверхностью выступа планки 4.

Формирующая подкладка 19 нодоохлаждаеьыми полостями 20 ограничивает шлаковую 21 и металлическую 22 ванны основного металла, Шлаковую 23 и металлическую 24 ванны облицовочного слоя ограничивает водоохлаждаемая планка 4.

Шов 25 основного металла и шов 26 облицовочноГо слоя, также планка 4 40 образуют полость 27 — зону сварки облицовочного слоя.

Перед началом электрошпаковой сварки двухслойной стали устанавливают медный водоохлаждаемый фигурный пол- 45 зун 1 со стороны облицовочного слоя

3; à со стороны основного металла 2 обычную формирующую подкладку 19 с полостями 20 для теплоотвода проточной воды. Причем ползун устанавливают таким образом, чтобы выступ 5, выполненный на верхней части планки 4, совместно с вставкой 13 располагался в зазоре 10 между свариваемыми кромками, Вставка 12 размещается в продольном пазу 11 выступа 5 и подпружинирается упругими элементами 13, устайовленными в гнездах 14 вставки и выступа, что обеспечивает возможность поперечного перемещения вставки в результате сближения свариваемых кро- d0 мок йз-за усадки швов свариваемого соединения. Эазор а выбирается конструктивно с учетом максимально возможного сближения кромок и равен 6-8 мм, что предотвращает выступ фигурного Я ползуна от заклинивания н процессе сварки. Кроме этого, предохраняется вытекание расплавленного флюса благодаря плотному прижатию упругими элементами боковых поверхностей выступа и вставки к снаринаемым кромкам.

Вставка 12 взаимосвязана с выступом посредством расположенных на верхней и нижней поверхностях выступа соединительных элементов, состоящих из пальца 15, установленного на вставке, который перемещается в прорези пластины 16, закрепленной на выступе.

После установки фигурного ползуна

1 и подкладки 19 подают электрод 8 и сварочный флюс, набирают шлаковую 21 и металлическую 22 ванны,осуществля-. ют процесс электрошлаковой снарки основного металла и формирование шва 25.

В момент стабилизации процесса и подхода уровня поверхности шлаковой ванны 21 к верхней кромке выступа ползуна начинают подачу электрода 7 через сквозное продольное, изолированное трубкой 17 отверстие 6, предусмотренное в упомянутом ныступе, а сварочный флюс подают через другое сквозное, расположенное под выступом отверстие 9, которое служит также для контролирования уровня и глубины шлаковой 23 и металлической 24 ванн.

В полости 27, образующейся выступом в процессе сварки основного металла, начинается процесс формирования шва 26 облицовбчного слоя. Причем электрод 7, погружаясь в шлаковую ванну 23, предварительно подогревается за счет увеличения вылета, который обеспечивается в результате прохождения расстояния от токоподводящего наконечника мундштука 18 до уровня поверхности шлаковой ванны 23. Положительный эффект увеличенного вылета при электрошлаковой сварке подтвержден практическими результатами. Этот эффект обеспечивает минимальное и равномерное проплавление шва 25 основного металла металлической ванной

22.

Таким образом, фигурный ползун с выступом, перемещаемый со скоростью снарки, позволяет одновременно вести процесс электрошлаковой сварки основного металла и облицовочного слоя сварного соединения из двухслойных сталей.

Для испытания работоспособности фигурного ползуна был подготовлен под сварку образец из двухслойной стали (12XM+OX18H10T) толщиной основного металла 100 мм и облицовочного — 30мм.

Длина свариваемого стыка — 1200 мм.

Посае сборки образца под сварку устанавливали фигурный ползун выступом в зазоре между свариваемыми кромками со стороны облицовочного слоя, а с обратной стороны стыка. Устанавливали на всю длину стыка формирующую подкладку.

766792 в выступе и вставке, плотно прижимали боковую поверхность выступа и встав" ки к свариваемым кромкам, предотвращая вытекание расплавленного флюса и обеспечивая надежность формирования шва.

Таким образом, ползун, перемещаясь со скоростью сварки, обеспечивал одновременную ЭШС основного металла и облицовочного слоя.

Электрошлаковый процесс сварки двухслойной стали с применением фигурного ползуна осуществляли по следующему режиму:

Количество проволок, шт

Скорость подачи проволоки, м/ч 220

38-40

Напряжение сварки, В 42-44

Зазор сборочной: внизу стыка, мм 28

28 вверху стыка, мм

32

Сварочная проволока, 3 мм

СВ-04Х2М СВ-04Х19НЭТ

AH-8 AH-22

Сварочный флюс

В результате ЭШС было получено качественное сварное соединение из образца двухслойной стали.

Путем использования предлагаемого формирующего фигурного полэуна снижается трудоемкость изготовления сварных иэделий из двухслойных сталей на

15-20%. Время сварки 1 п.м. двухслойной стали толщиной 130 мм по Ранее 4 применяемой технологии, предусматривающей ЭШС основного металла в электродуговую многослойную наплавку облицовочного слоя, с использованием известного фигурного ползуна составляет 5-5,5 ч, а при использовании предлагаемого ползуна — 1,5-1,7 ч.

Результаты проведенных испытаний подтверждают возможность реализации предлагаемого изобретения и его высокую эффективность. 55

Изобретение может быть применено заводами, занимающимися электрошлаковой сваркой изделий из двухслойных сталей.

Использование предлагаемого фигур- щ ного ползуна для сварки двухслойных сталей обеспечивает по сравнению с существующим повышение производительности процесса, надежности работы формирующего фигурного ползуна путем д предотвращения заклинивания выступа в зазоре и плотного прижатия боковых поверхностей выступа к свариваеьым кромкам посредством упругих элементов, предотвращающего вытекание расплавленного флюса, а также, повышение качества сварного соединения в результате электрошпаковой сварки облицовочного слоя взамен дуговой многослойной иаплавки и улучшение условий труда, так как многослойная дуговая наплавка облицовочного слоя с предварительным и сопутствующим подогревбм, производимая в прототипе, заменяется однопроходной электрошлаковой сваркой облицовочного слоя, выполняемой одновременно с электрошлаковой сваркой основного металла. .От внедрения предлагаемого фигурного ползуна на производственном объединении "Эдановтяжмаш" при изготовлении корпусов реакторов из двухслойной стали 12ХМ+ОХ18Н10Т ожидается экономический эффект 25-30 тыс.руб .

Формирующий фигурный полэун для электрошлаковой сварки двухслойных

Затем начинали подачу электрода и флюса в зону сварки основного металла.

После стабилизации электрошлакового процесса включали подачу электрода через отверстие в выступе в зону облицовочного слоя. Причем подачу электрода в обе эоны осуществляли таким образом, чтобы обеспечивалась одинаковая скорость сварки основного металла и облицовочного слоя °

В процессе сварки под действием сближающихся кромок вставка выступа перемещалась, тем самым предотвращалось заклинивание в зазоре формирующего полэуна. Пружины, установленные

Формула изобретения

766792

5

71 г

f1

1b

1Õ

ВН

Ти

Фи

r. сталей, содержащий формирующую планку с выступом, по высоте равным толщине облицовочного слоя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса путем обеспечения воэможности одновременной сварки основного металла и облицовочного слоя в.вертикальном положении и предотвращения заклинивания выступа в сварочном зазоре, ползун снабжен подпружиненной вставкой, а на одной из боковых поверхностей выступа планки по всей его длине образован паз, причем выступ выполнен на верхней по ходу сварки части ползуна со сквозным продольным отверстием для подачи дополнительного электрода, а подпружиненная вставка смонти- . рована с воэможностью поперечного перемещения в упомянутом пазу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 48-19774, кл. 12 В 11,3, 1973.

2. Кривошея В. С. Образование при электрошлаковой сварке двухслойных сталей, "усов", ослабляющих сечение.

"Сварочное производство", 1972,: .

Р 4, с, 21-22 °