Способ оценки склонности сварочных материалов к пористости

 

О П И С А Н И Е 910384

ИЗОЬРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За" алело 020680 (2 l ) 2932132/25-27 с присоединением заявки 11 2932105/25-27 (23) Приоритет

Опубликовано 070332. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания .070382, (Sl)M. Кл.

В 23 К 28/00

3ЪоударетвкииЫй комитет, СССР

Ro аелам иэобретеиий и открытий (53) УДК621. 791..011(088.8) (72) Авторы изобретения

В.М.Карпенко, М.Г.Лившиц, Л.М.Куплевацкий и (7l ) Заявитель

Краматорский индустриальный институт (54 ) СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

К ПОРИСТОСТИ

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам оценки склонности сварочных материалов к пористости, и может быть применено в различных отраслях маШиностроения . при изготовлении сварных конструкций.

Известен способ оценки склонности сварочных флюсов к пористости, выз-. ванной водородом (13.

Сущность способа заключается в следующем.. Длину разделки, подлежащую заварке (250 мм), делят на пять равных участ!

5 ков. В каждый иэ участков разделки вводят заранее отвешенное (одинаковое для всех участков данного образца) количество порошкообразной ржавчины и тщательно выравнивают.

Критерием для восприимчивости то"

ro или иного материала к наличию ржавчины служит весовое количество последней, приходящееся на длину шва и вызывающее начало образования наружной пористости.

Недостаток известного способаприменимость его только для сварки закрытой дугой, так как при сварке или выплавке открытой дугой ржавчина выдувается из разделки. Это существенно снижает достоверность оценки, Известен способ оценки еклонности сварочных материалов к пористости, наиболее близкий к данному изобретению по технической сущности,при котором в пластинах выполняют продольные йаэы, в них укладывают порошковую проволоку с наполнителем из материала, вызывающего поры, наплавляют исследуемым материалом и определяют критерий склонности исследуемого материала к пористости по величине наполнителя, вызывающей появление пор в наплавленном металле 21::

В этом способе для нахождения критического содержания наполнителя, вызывающего появление пор, проводят

910384

0иеФ

55 где 0 „

1,3,6,4,2 5,? ряд параллельных опытов, в каждом из которых дозированное количество наполнителя меняют.

Недостатком известного способа является низкая достоверность полученных результатов, так как при сварке разделок с различным весовым содержанием наполнителя условия опы та невозможно выдержать постоянными.

Целью изобретения является повы- 16 шение точности оценки.

Для этого в способе оценки склонности сварочных материалов к пористости, при котором в пластине выполняют продольные пазы, в них укладыва- 15 ют порошковую проволоку с наполнителем из материала, вызывающего поры, наплавляют исследуемым материалом и определяют критерий склонности исследуемого материала к пористости по ве- 20 личине наполнителя, вызывающей появление пор в наплавленном металле, порошковую проволоку изготавливают в виде мерных отрезков, продольные пазы делят на ряд одинаковых участков и-обеспечивают на этих участках различное количество наполнителя порошковой проволоки.

При этом различное количество наЗО полнителя порошковой проволоки обеспечивают путем увеличения количества отрезков порошковой проволоки на каждом участке в соответствии с законом арифметической прогрессии. Порошковую проволоку изготавливают в виде мерных отрезков одинакового веса с разным весовым содержанием наполнителя.

С целью оценки склонности материалов к пористости, вызванной азотом, в качестве наполнителя порошковой проволоки берут нитриды элементов с температурой диссоциации 800-1400 С.

При этом наплавку каждого участка выполняют при модулировании напряжения дуги с полупериодом, равным времени наплавки каждого участка, и определяют дополнительный критерий склонности материалов к пористости соглас- 5О но соотношению напряжение дуги, при котором начинают образовываться поры;

4 — минимальное .напряжение дуги обеспечивающее ста бильность процесса;

GMeH - весовое содержание нитридов на 100 мм длины шва.

Введение указанного критерия объясняется тем, что оценка склонности сварочных материалов к пористости, вызванной азотом, только по критическому содержанию нитридов без учета условий сварки в некоторых случаях, например при сварке и наплавке порошковой проволокой, является недостаточной. В данном случае большое значение имеет также и рабочий диапазон напряжений дуги.

;Следовательно, более достоверной оценкой. является отношение интервала рабочих напряжений к критическому содержанию нитридов.

Пример 1. Проводилась оценка стойкости. наплавочной самозащитной порошковой проволоки марки

ПП-АН105 диаметром 3 мм против псристости, вызванной азотом. Были подготовлены 7 пластин из стали ИСт.3 размером 10 100х400 мм, в каждой иэ которых был сделан продольный паэ глубиной 4 мм и длиной 350 мм. Поверхность пластин, подлежащая наплав" ке, была зачищена до металлического блеска.

Далее были изготовлены 7 порошко" вых проволок со следующим весовым содержанием нитридов 100 мм порошковой проволоки, г:

Ф 1 0,1

М 2 0,3

М 3 0 5 и 4 0 7

N 5 .0 9 у 6 1,1

Н 7 1ь3

В качестве нитрида использовали нитрид магния Ngg;" 0 с температурой диссоциации 1300 С. От каждой проволоки были взяты мерные отрезки (длина каждого отрезка равна 50 мм).

В соответствии с таблицей случайных чисел (см. книгу Иаркова К.В. и Лисенков А.Н. Планирование эксперимента в условиях неоднородностей. М., "Наука", 1973, приложение 1, с. 177) в разделку укладывали последовательно друг за другом отрезки проволок, содержащих нитриды, в следующем порядке:

Первая разделка

910384

3,5,2,7,1,6,4

Вторая разделка 5,4,2,7,6,1,3

Третья раздел" ка 7,2,5,3,6,4,1

Четвертая раз5 делка 2,4,7,5,6,1,3

Пятая разделка

Шестая разделка 7,7,1,3,4,2,5 10

Седьмая разделка 5,6,3,1,2,4,7

Цифрами обозначены номера проволок, состав которых приведен ранее.

Заплавку разделок проводили на ре-15 жиме, характерном для самозащитных порошковых проволок: ток дуги 300320 А, напряжение дуги 24-26 В, ско- . рость наплавки 18 м/ч; Ток постоянный, полярность обратная. Источник щр сварочного тока ВС-600, сварочный автомат АБС. После заварки разделок и осмотра наплавленных валиков установили, что критическое количество нитридов магния, вызывающее поры, оказалось равным 0,7 г/100 мм шва.

Поры появились на шести участках,где была уложена проволока Р 4 (весовое содержание нитрида магния 0,7 г/100 мм) и на одном участке, на котором находилась проволока У 5 с весовым содержанием нитрида магния

0,9 г/100 мм.

Для сравнения в тех же условиях оценивали стойкость материалов пор по

35 известному способу. Получили следую» щие результаты: 4 раза поры обнаруже ны при содержании Нд >(i, равном

0,7 г/10 мм шва, 2 раза - 0,9 г/мм шва и 1 раз — 0,5 г/100.мм шва. 40

Кроме того, испытывали две порошковые проволоки: ППАН-1 (сердечник рутил-органического типа) и llllAH3 (сердечник карбонатнофлюоритного ти1а) диаметром 3 мм. Режим сварки: гок дуги 340-350 А, скорость сварки

25 м/ч. Напряжение дуги изменяли от

20 до 30 В таким образом, что полупериод модуляции был равен времени сварки одного участка. Разделки готовили

50 аналогично предыдущим опытом.

Установили, что поры образуются при содержании нитридов 0,7 г/100 мм шва, но диапазон рабочих напряжений для двух проволок различен. Для

ППАН-1 Upn-Ub i, = 28-23=58, а для

ППАН-3 U* -0д enI.n= 25-22=38..

Следовательно, испытание проволоки по склонности к образованию пор можно оценить следующим сботношением:

ППАН-1 = ------ = 7 11

0,7

ППАН-3 = ------ = 4,28.

0ю7

Таким образом, если оценивать порошковые проволоки по содержанию нитридов, то они обладают одинаковыми свойствами, но при комплексной оценке с помощью предложенного критерия оказалось, что проволока ППАН-1 более технологична и менее склонна к образованию пор.

Пример 2. Оценивали стойкость самозащитной порошковой проволоки марки ПП-АН 3 диаметром 2,8 мм против пористости, вызванной водородом.

Подготовили порошковую проволоку ф 3 мм,наполнителем которой была ржавчина, и разделили ее на мерные отрезки по 50 мм. Весовое содержание ржавчины составляло 0,15 r/100 мм.

Подготовили пять пластин из стали

M ст. 3 размером 12х60х400 мм, в каждой из которых был выполнен продольный паз глубиной 4 мм и шириной

10 мм. Поверхность -пластин зачистили до металлического блеска.

В каждую разделку укладывали мерные отрезки порошковой проволоки со ржавчиной в следующем порядке: на первом участке — один отрезок, на втором участке — два рядом уложенных отрезка, на третьем - три рядом уложенных отрезка, на четвертом - четыре и на пятом - пять рядов уложенных отрезка.

Наплавку порошковой проволокой

ПП-АН 3 выполняли от генератора ПСТ500 на постоянном токе обратной полярности на автомате АБС на режиме: ток на дуге 350-360 А, напряжение на дуге 26-28 В, скорость сварки

20 м/ч. Затем производили осмотр швов, выявили поры. Установили,что критическое содержание ржавчины,вызывающее поры, равно 0,6 г/100 мм шва. Поры появились на 4 участках с весовым содержанием ржавчины

0,6 г/100 мм шва и на одном участке с содержанием ржавчины 0,75 г/100 мм шва.

В тех же условиях оценивали стойкост ь проволоки ПП-АН 3 к образованию пор по известному способу. Получили следующие результаты: два раза

910384

Формула изобретения

Составитель В.Томбулатов

Редактор Н.Аристова Техред С.Мигунова Корректор Г.Решетник

Заказ 979/13 Тираж 1151

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 поры обнаружены при содержании ржавчины 0,6 г/ 100 мм шва, два раза при содержании ржавчины 0,75 г/100 мм и один раз - при содержании ржавчины- 0,45 г/100 мм., S

Таким образом, при оценке склонности сварочных материалов к порисP тости, по данному способу, систематическая ошибка ниже, а точность оценки выше по сравнению с известным способом.

1. Способ оценки склонности сварочных материалов к пористости, при которой в пластинах выполняют продольные пазы, в них укладывают порошковую .проволоку с наполнителем из ма- 20 териала, вызывающего поры, наплавляют исследуемым материалом и определяют критерий склонности исследуемо

I o материала к пористости по величине наполнителя, вызывающей появление пор в направленном металле, о т л и-, чающий с я тем, что, с целью повышения точности оценки, порошко/ вую проволоку изготавливают в виде мерных отрезков, а продольные пазы 30 делят на ряд одинаковых участков и обеспечивают на этих участках различное количество наполнителя порошковой проволоки.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю- З5 шийся тем, что различное количество наполнителя порошковой проволоки обеспечивают путем увеличения количества отрезков порошковой проволоки на каждом участке в соответст- 40 вии с законом арифметической прогрессии.

3: Способ по и. 1, о т л и ч à юшийся тем, что различное количество наполнителя порошковой проволоки обеспечивают разным весовым содержанием наполнителя в каждом мерном отрезке порошковой проволоки.

4. Способ по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью оценки склонности материалов к пористости, вызванной азотом, в качест-. ве наполнителя порошковой проволоки берут нитриды элементов с температурой диссоциации 800-1400 С.

5. Способ по пп. 1, 3 и 4, о т л и ч а ю шийся тем, что наплавку каждого участка выполняют при мо дулировании напряжения дуги с полупериодом, равным времени наплавки каждого участка, и определяют дополнительный критерий склонности материалов к пористости согласно соотношению

uö„- u .

G MeN где ups напряжение дуги, .при котором начинают появляться поры () щ „- минимальное напряжение дуги, обеспечивающее стабильность процесса

Gggy - весовое содержание нитрида на 100 мм длины шва.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вопросы теории сварочных про- цессов", кн. 14, М,, "Машгиз", 1948, с. 175 176.

2. К.Олейниченко и др. Сварка проволокой ПП-АН 8 по кромкам с ржавчиной,"Автоматическая сварка", 1972» У 1, с. 72 73 (прототип).