Способ оценки склонности сварных со-единений из легких сплавов k образо-ванию окисных включений

Авторы патента:

МАМОН МИХАИЛ ДАНИЛОВИЧ

ПЛИСКО ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

ШИГАНОВ НИКОЛАЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

B23K28G01N1 -

Сеюз Сфветскнк

Сецкаяксткческих

Ресяубякк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ANVOPCKOAN С9 ТВЛЬСТВУ! ц 804294 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (51)М. Кл.з (22) Заявлено 300179 (21) 2751086/25-27 с присоединением заявки М

8 23 К 28/00

G 01 И 1/00

Гоеударственнцй комитет

СССР по делам изобретений. и еткрмтий (23) Приоритет

Опубликовано 15,0281. Бюллетень М 6 (>3) ПЖ 621. 781. .011 (088.8) Дата опубликования описания 150 281 (72) Авторы изобретения

И.ц Иамон, В.H. Плиско и H.В, (73) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ CBAPHHX

СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ЛЕГКИХ СПЛАВОВ К ОБРАЗОВАНИЮ

ОКИСНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ

Изобретение относится к сварочной технике, в частности к способам оценки склонности сварных соединений кз легких сплавов к образовани1в окко ных включений, н может быть прквевиено в различных отраслях машиностроения.

Известен способ оценки склоннООти металла шва к непроварам к ©кксным включениям, прк котором, с Мелью ,получения количественной оценки,про)изводят наращивание окисной пленки .на кромках образцов, снятие ее яа половине толщины одной или обеих

:кромок,сварку и контроль (13.

Однако данный способ не позволяет получить представление об общеЮ протяженности окисных включений к некроваров по всей длине шва. Кромв.того, полученная искусственным атем 20 методом наращивания окисная пленка существенно отличается от естественной по свойствам, структуре к соста" ву. Это приводит к невозможностк применения данного способа в тек слу-25 чаях, когда исследуемая окисная пленка будет вступать в химическое взаи модействие с оцениваемыми средствами.

Наиболее близким к предлагаемому . по технической сущности является 30 способ. оценки склонности сварных соединений кз легких сплавов к образованию окисных включений, при котором собирают образец кз двух прямолинейных пластин с siisopoM m BhllloJIH$K» ют их сварку.

В условиях аргонодуговой сварки алюминия к его сплавов на переменном токе разрушение окисных включений связывают с так иазываеьым явлением

"катодного распыления", механизм действия которого объясняется движением в электрической сварочной дуге положительных конов к бомбардировкой ими .свариваеввкх поверхностей. В процессе сварки разрушается только та окианая пленка, которая находится непосредственно под сварочной дугой.

Если окксная пленка закрыта от непосредственного воздействия дуги, то она не разрушается. Сюда относятся окисные пленки, находящиеся на противоположной от дуги стороне сварнваеных кромок и на нижней части поверхноСтей (в корке шва). Окисная пленка, находящаяся на противоположной от дуги стороне сварнваемых кромок, остается на поверхности проплава н в металл Iasa не попадает (2).

804294

Однако при сварке по данному спо= собу, т.е. когда торцовые поверхности свариваемых кромок выполнены вертикально и при наличии между ними зазора, получение окисных включений в металле шва достигается недостаточно качественной обработкой "катодным распылением" дуги торцовых поверхностей свариваеьых кромок и плохой защитой корня шва инертным газом.

Такие условия в корне шва создаются вследствие вытеснения в зазор расплав- © ленного металла сварочной ванны на ее переднем участке, под действием давления дуги. Вытесненный в зазор металл закрывает корень шва от обработки дугой, а наличие зазора в стыке создает дополнительную воэможность для подвода кислорода воздуха к расплавленному металлу. Причем вытеснение металла в зазор происходит при определенной величине эаэо- Щ ра (например для толщины 3 мм зазор должен быть 1 мм). При меньшей величине зазора его вытеснение не происходит вследствие противодействия давлению дуги сил поверхностного 2S натяжения металла. В данном случае торцовые поверхности свариваемых кромок обрабатываются "катодным распылением" дуги и окисные включения в. металле шва отсутствуют. В процессе сварки фиксируемая при сборке величина зазора не остается постоянной, а изменяется (уменьшается) вследствие напряжений и деформаций, возникающих из-за усадки металла шва при его кристаллизации. Это приводит к тому, что не по всей длине шва обеспечиваются условия, способ.ствующие образованию окисных включений. Так, при сварке суммарная протяженность окисных включений для 40 отдельных .образцов составляет 20-90% от длины шва, т.е. точность и стабильность результатов оценки низкая.

Цель данного изобретения вЂ” повышение точности испытаний. 4$

Для достижения этой цели торцовые поверхности свариваемых кромок пластин выполняют скошенными и параллельными друг другу, лри этом угол скоса кромок выбирают равным

10-20О к вертикали. .На фиг.1 показан образец, собранный по известному способуу на фиг.2 сечение A-A на фиг.1; на фиг.3 и 4 образец, собранный по предлагаемому способу; на фиг.5 - сечение Б-В на фиг.4; на фиг.6 - результаты рентгеноконтроля, изломов и металлографии исследуемых сварных соединений.

Способ осуществляют следующим оЬразом» d0

Собирают образец из двух прямолинейных пластин 1 с зазором. Величину зазора обеспечивают либо выступами, дибо вставками 2. ТОрцовые поверхносТа прямолинейных пластин выполняют под углом к вертикали cL. Угол их наклона составляет 10-20о

Наличие угла наклона торцовых поверхностей обеспечивает отсутствие на них прямого воздействия дуги, что приводит к устранению очистки торцовых поверхностей "катодным распылением" дуги. Вследствие этого торцовые поверхности окисляются, что приводит к возникновению окисных вклю чений в сварном шве.

Для повьыения точности и обеспечения стабильности оценки, а также получения максимальных значений по суммарной протяженности окисных включений, угол наклона торцовых поверхностей должен находиться в пределах 1020 к вертикали. Увеличение суммарной протяженности окисных включений при изменении угла наклона торцовых поверхностей с 0 до 10 объясняется тем, что при этом большая доля стыка закрывается от обработки "катодным распылением" дуги. Уменьшение суммарной протяженности окисных включений при угле наклона торцовых поверхностей более 20 связано с тем, что в данном случае дополнительная часть торцовой поверхности (по высоте) открывается для обработки "катодным распылением" дуги иэ-эа оплавления и "свертывания" под действием сил поверхностного натяжения верхней острой части кромки. При величине угла более 20О также увеличивается глубина кратера сварочной ванны (Нк„) по сравнению с глубиной кратера (Н „) при угле наклона 10-20, что приводит к дополнительному механическому разрушению окисных включений.

Таким образом, наиболее оптимальным углом наклона торцовых поверхностей с точки зрения гарантии образования окисных включений является угол 10-20 к вертикали.

П р и и е р. Производят оценку склонности алюминиевого сплава АИг 6 к образованию окисных включений при сварке известного и предлагаемого образцов. Размер образцов 300х300х3мм.

Зазор величиной 1,5 мм задают высотой равновеликих выступов на обеих свариваемых пластинах. Подготовка поверхности свариваемых кромок вЂ” механическая зачистка шабером. Сварку, производят по режиму:VcB = 18 м/ч, 180 А, фэ 2, 4 мм.

На фиг.6 по оси абсцисс отложена величина угла йаклона торцовых поверхностей,по оси ординат вЂ” суммарная протяженность окисных включений в процентах от длины шва. Точками обозначены экспериментальные данные для каждого испытуемого образца.

Как видно из приведенных результатов (фиг.6), применение предлагае мого способа позволяет повысить точность и стабильность оценки. Суммарная протяженность окисных включений,.

804294 имеющая значение 20-90% для образца по извесному способу, становится

88-100% для образца по предлагаемому способу (а(.=15o ), т.е. при увели- чении самой величины суммарной протяженности окисных включений повышается точность (" 4раза) и стабиль ность результатов оценки. Более оптимальным является значение угла наклона торцовых поверхностей к вертикали 10-20..

Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность и стабильность оценки новых средств и процессов, разрабатываемых для предупреждения образования окисных включений при сварке легких сплавов. 15

Формула изобретения

1. Способ оценки склонности сварных соединений из легких сплавов к образованию окисных включений, при котором собирают образец из двух прямолинейных пластин с зазором и выполняют их сварку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности испытаний, торцовые поверхности свариваемых кромок пластин выполняют скошенными и параллельными друг другу.

2. Способ по п.1,о т л и ч а юшийся тем, что угол скоса кромок выбирают равным 10-20 к вертикали.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 548401, кл. В 23 К 28/00, 16.01.74.

2. Сушков В.И. и др, Склонность легких сплавов к образованию окисных включений при сварке. "Сварочное производство",, 1975, М 5, с. 23-24.

804294

Х Ю S N Х0

Составитель В. Толбулатов

Редактор М. Недолуменко Йехред Н.Вабурка

Р- "

Закas 10774/21 Тираа 1159

BHHHOH Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий