Способ сварки плавлением плакированных материалов

 

Союз Советски к

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п)925574 (Bl ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 20.03.80 (21) 2897494/25-27 с присоединением заявки Лг (23) Приоритет

Опубликовано 07 05 82. Бюллетень М 17 (5I)M. Кл.

B 23 K 9/16

)ооудэрэтекккый кэиктет

СССР ао делам эзебретеэкб.и открытий (53) УДК 621.791.

75 (088. 8) Дата опубликования описания 07. 05.82 (72) Авторы изобретения

В.M Çàðóáèí, Б. Г. Кривков, Ю.А.Деми

В.В.Иванов, А.А.Зыков и Б.М. (71) Заявитель (54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ ПЛАКИРОВАННЫХ

MAT ЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области сварки плавлением и может быть применено в судостроительной, авиационной и химической отраслях промышленности.

Известен способ соединения встык плакированных материалов, предусматривающий вначале сварку основы, а затем наплавку плакирующего материала (,». Однако в тех случаях, когда материалы основы и плакировки резко отличаются своими физическими, механическими и физико-химическими свойствами (например, алюминиевый сплавтитановый сплав) качественную наплавку плакировки осуществить невозмож- . но иэ-за образования хрупких интерметаллических соединений, приводящих к образованию трещин и расслоений.

Если же вначале сваривают плакировку, а затем после наплавки промежуточного слоя (например, чистого алюминия) основу, то удается получить качественное сварное соединение.

Однако такой способ обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что при соотношении толщины плакировки и основы менее 1/3 Нри сварке основы в плакировке возникают значительные по величине .сжимающие напряжения, которые вызывают ее пластическое деформирование вплоть до потери устойчивости (выпучивание).

Другим недостатком является необходимость наличия в большинстве случаев промежуточного (барьерного) слоя, что существенно усложняет технологию.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения путем

1$ исключения химического взаимодействия между основой и плакировкой.

Цель достигается тем, что по способу сварки плавлением плакированных материалов, включающем подготовку крсмок, сборку и последующую сварку сначала основы, а затем плакировки, .на одной иэ кромок со стороны основы выполняют выступ, состоящий иэ слоя материала основы и материала

925574

55

3 плакировки, а на другой со стороны плаки ров ки проточку, Глуоинойу равной толщине выступа, устанавливают выступ в проточку с зазором между их торцами, равным 0,8-1,0 ,величины поперечной усадки при сварке основы, а сварку плакировки ведут с проплавлением в пределах 0,80,9 ее толщины.

Предлагаемый способ поясняется 1в чертежом.

На детали 1 со стороны основы 2 выполняют вуступ 3 шириной от 3 до

4 мм, на котором оставляют слой основы 4 толщиной 0,2-1 мм, а на детали 4 соответственно со стороны плакировки 5 - проточку 6. Длину проточки выполняют такой, чтобы зазор 7 в стыке кромок плакировки соответствовал 0,8-1,0 величины поперечной 2О усадки основы при ее сварке. Выбор формы и геометрических размеров элементов разделки кромок 8 основы в зависимости от типа материала и его толщины производят в соответствии с д действующими стандартами. Сварку основы ведут на режиме, обеспечивающем сплавление по "рхностей 9 и 10. В процессе сварки основы за счет усадки металла зазор 7 выбирается, и по окончании ее поверхности 11 и 12 кромок плакировки плотно прилегают друг к другу. После этого выполняют сварку плакировки, причем режим сварки выбирают таким, чтобы обеспечить глубину проплавления в пределах 0,8

0,9 ее толщины. Вследствие наличия в стыке плакировки сжимающих напряжений и нагрева металла s нерасплавленной части стыка до пластического состояния происходит диффузионная сварка, в результате чего образуется монолитное соединение по всей толщине плакировки с переходом к основе без интерметаллидных соединений в

45 зоне контакта двух металлов.

Кромки соединения подготавливают обычно при помощи механизированного металлорежуще го инструмента.

Проведены сравнительные испытания способа сварки. Опыты проводились на плакированном материале толщиной 7 мм, имеющем в качестве основы сталь марки 10ХСНД с плакировкой из ниобия толщиной 1,2 мм.

Образцы сваривали автоматической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом.

По одному из вариантов кромки плакировки были торцованы под прямым углом и частично удалена основа и выполнен скос кромок с углом раскрытия 60О. Вначале сваривали плакировку, а затем через подслой меди толщиной 0,2 мм заполняли разделку основы; по второму варианту сварку выполняли по предложенному способу, причем ширина выступа плакировки составляла 3,0 мм, толщина слоя основы на нем 0,5 мм и зазор в стыке плакировки 0,6 мм.

При сварке по первому варианту при отклонении значений тока более

+31 в сварном соединении на границе контакта стали и ниобия наблюдается образование легкоплавких эвтектик и интерметаллидов; при сварке по второму варианту они отсутствуют.

Из сварных соединений были изготовлены образцы для испытаний на разрыв. По первому варианту сварки предел прочности сварного соединения соФ ответствует 0,8 предела прочности основного материала, по второму -1, 0 и составляет 56-59 кгс/мм

Сваривались также аргонодуговой сваркой стыковые соединения из плакированного материала толщиной 16 мм с основой из алюминия марки АД! и плакировкой из титана марки ВТ1-0 толщиной 2 мм.

По первому варианту кромки плакировки торцевали под прямым углом, а кромки основы выполняли со скосом с углом раскрытия 70о. Вначале сваривали плакировку, а затем основу с присадочной проволокой марки Св-А97.

Несмотря на применение жесткого технологического приспособления для закрепления кромок, в процессе сварки имела место потеря устойчивости плакировки и ее деформация в зоне сварного соединения. При сварке по второму варианту, т.е. по предложенному способу с аналогичной разделкой кроток основы, деформация плакировки отсутствует. Соединение, полученное по второму варианту, р4внопрочно основному материалу.

Предложенная совокупность конструктивно-технологических приемов исключает возможность химического взаимодействия между металлами основы и плакировки при расплавлении, устраняет деформацию плакировки и упрощает технологию сварки.

925574

Пример l . Плакированный материал, состоящий из основы - стали 10ХСНД толщиной 5,5 мм и ниобия ,толщиной 1,5 мм, сваривается в такой последовательности. Кромки соединения со стороны плакировки подготавливают в виде замкового соединения так, что ширина выступа плакировки составляет 3, 0 мм, ширина уступа в кромке сопрягаемой детали 4,0 мм, толщина !ll слоя основы на выступе 0,7 мм.

Кромки основы выполняют с Ч-образным скосом с углом ракрытия 60 о

Соединение основы производят автоматической аргонодуговой сваркой 15 вольфрамовым электродом диаметром 4мм с присадочной проволокой марки Св-08Г2С диаметром 1,6 мм на режиме: сварочный ток 260 А, напряжение дуги 12 8, скорость сварки 16 м/ч, ско-ре рость пода и проволоки 60 м/ч, расход аргона 10-12 л/мин. Для предотвраще- . ния окисления плакировки в процессе сварки основы осуществляли поддув аргона с обратной стороны замкового соеди 15 нения. Расход аргона 4-6 л/мин.

Этот режим обеспечивает выполнение сварки основы за два прохода и качественное соединение сопрягаемых поверхностей основы. 30

Сварку плакировки производят также, без присадочной проволоки на режиме: сварочный ток 190A„ напряже-.

we 10 8, скорость сварки 27 м/ч, расход аргона 18 л/мин .

Пример 2. Плакированный материал, состоящий из основы алюминия АД1 толщиной 14 мм и титана ВТ1-0 толщиной 2 мм, сваривается в такой же последовательности. Ширина выступа плщ кировки составляет 4 мм, ширина уступа в сопрягаемой кромке 5, 5 мм, толщина слоя основы на выступе 1 мм.

Основа имеет V-образную разделку с о углом раскрытия кромок 70.

Соединение основы выполняют ручной аргонодуговой сваркой вольфрамо вым электродом диаметром 6 мм на переменном токе с присадочной про волокой марки CB-А97 диаметром 4 мм на режиме: ток 450 А, расход аргона в горелку 10 л/мин, расход аргона на поддув.4 л/мин.

Соединение плакировки производят автоматической аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом диаметром 4 мм без присадочной проволоки; Режим сварки: ток 2 10 А, напряжение дуги 10 8Ä скорость сварки 12 м/ч, расход аргона 18 л/мин.

Такие режимы обеспечивают сварку основы за пять проходов и плакировки за один проход без ее деформации.

Способ сварки позволяет применять плакированные материалы с достаточно разнообразным сочетанием металлов основы и плакировки, при этом без введения в конструкцию соединения дополнительных элементов е виде промежуточных слоев, вставок и т.п. может быть обеспечено отсутствие химического взаимодействия этих металлов в процессе расплавления. Сварное соединение получается монолитным, а подбором соответствующих присадочных материалов может быть достигнута его равнопрочность основному материалу.

Создание описанной выше технологии сварки плакированных материалов позволяет применять их для изготовления химических реакторов, корпусных конструкций морских приборов и аппаратов. Это, в свою очередь, обуславливает снижение веса, повышение коррозионной стойкости и снижение стоимости изготовления конструкций.

Формула изобретения

Способ сварки плавлением плакированных материалов, включающий подготовку кромок, сборку и последовательную сварку сначала основы, а затем плакироеки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем

° > исключения химического взаимодеист вия между основой и плакировкой, на одной из кромок со стороны основы выполняют. выступ, состоящий из слоя материа.ла основы и материала плакировки, а на другой,со стороны плакировки проточку глубиной, равной толщине выступа, устанавливают выступ в проточку с зазором между их торцами, равным 0,8-1,0 величины поперечной усадки при сварке основы, а сварку плакировки ведут с проплаелением в пределах 0,8-0,9 ее толщины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Перевод документа МИС-317-69 (1X-155-66) . Рекомендации по конструкциям соединений плакированной стали, выполняемых дуговой сваркой. "Сеароч" ное производство", 1971, h 9 c° . 57

60 (прототип).

925574

7 12

Составитель А. Гаврилов

Ф

ТехредЖ. Кастелевич Корректор " шаРоши

Редактор О.Юркова

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 4709/1 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5