Способ электрошлаковой сварки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичесиих

Республик

<1929367 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 160378 (21 ) 2590446/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 230582. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 2305.82 (и) м.к.

В 23 К 25/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 791 °

° 793.037 .(088.8) Б. И. Медовар, Н. И. Рыжков, E.A. Маце гора, В

В.В.Черных,В.В.Козик,Н.Т.Шевченко и В.П. (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина и ордена Трудового Красно институт электросварки им. Е.О. !

AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к сварке металлов, а именно к технологии электрошлаковой сварки (ЭШС) крупнотоннажных заготовок больших толщин, и может быть использовано в тяжелом машиностроении и металлургии.

Известен способ электрошлаковой сварки с подачей в зону сварки кусковых присадочных материалов, при котором присадочный материал в виде металлического порошка подают в наиболее нагретую часть. металлической ванйы в количестве 0,5 до 1,7 г/с от тепловой мощности шлаковой ванны(1).

i5

Недостатком известного способа электрошлаковрй сварки является то, что подача присадочного материала под действием собственного веса приводит к его задержке на поверхности шлаковой ванны, к интенсивному нагреву и окислению. Окисленные частицы вносят в металл шва. большое количество кислорода. Кроме того, наличие мощных электромагнитных полей между электродами препятствует свободному движению частиц кускового присадебного материала к шкаловой ванне и вызывает налипание частиц на поверхности электродов и стенках изделия. Скопление присадочного материала в узком g сварочном зазоре приводит к короткому замыканию между электродами кром ками свариваемого изделия. Наблюдается также спекание значительных масс присадочного материала в районе шлаковой ванны на стенках электродов, что способствует резким колебаниям режима сварки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ электрошлаковой сварки подвижными либо неподвижными расходуемыми электродами, при котором в сварочный зазор непрерывно в течение процесса сварки подают гранулированный ферромагнитный

Присадочный материал 2 .

Недостатком этого способа операция нагрева присадочного материала, как перед сваркой, так и при ее выполнении, требующая применение специального нагревательного оборудования и использования подающих устройств, работающих при 700-800 С. При подаче нагретого до высоких температур присадочного материала происходит его окисление кислородом окружающей атмосферы, что, в свою очередь, приводит к повышению содержания кислорода в металле сварного соединения.

929367

Кроме того, использЬвание нагретого присадочного материала усложняет тех нику выполнения сварки и затрудняет обслуживание процесса.

Цель изобретения — повышение стабильности процесса измельчения струк. туры металла сварочного шва и повышение уровня физико-механических свойств металла шва.

Поставленная цель достигается тем, что присадочный материал подают с линейной скоростью полета гранул

5-300м/с, Эта скорость позволяет преодолеть действие электромагнитного поля и сопротивление шлаковой ванны.

Для каждого кбнкретного случая требуемую скорость полета гранул (частиц) присадочного материала(ПМ) получают из соотношения

А

20 где %bi — скорость полета частиц,м/с; 25 — сварочный ток, А; а — ширина электрода, м в †расстоян между электродами,м;

A - высота электродов, м;

R — радиус частиц, м 30 и о - масса частиц КПМ, кг.

В данной формуле не учитываются приращение скорости полета частиц за счет сил гравитации и торможение их при прохождении через слой жидкого Я шлака. Как показал опыт, эти факторы практически компенсируют друг друга и поэтому при расчете не учитываются.

В расчетной схеме два электрода установлены в сварочном зазоре ши- 40 рокими гранями друг против друга.

Схема подключения электродов бифилярная.

Из расчетной формулы видно, что имея расчетные значения сварочного тока, размеры применяемых электродов и частиц присадочного материала, можно легко вычислить линейную скорость подачи частиц КПМ для любых конкретных условий.

Опытным путем при разработке технологии электрошлаковой сварки установлено, что оптимальное расстояние между электродами 25-60 мм.

Проводят опытное опробование изоб- 55 ретения при сварке заготовок из сталей ШХ-15 и 50ХН с подачей ПМ в зону сварки.

О и ы т 1. Количество электродов

2. Схема подключения электродов би- 60, филярная. Размеры электродов

710 х 1000 х 50 мм. Расстояние между электродами 40 мм. Сварочный ток

10000 A. КПМ размерами И = 0,1 мм;, 9 3 мм; 9 10 мм; 9 = 20 мм. 65. Расчетные значения скорости в опыте электрошлаковой сварки составляют для.частиц 9 < 00,1 мм;

-9 -9

Юо= 4.10 кг; R 2,5 ° 10 м; а = 710 мм; 1000 мм; В = 40 мм;

01 ,10

3, 32 ° 10

300 M/c.

Для частиц ИЭмм1

«Я %. -с п1 = 1,9 10 кг1 R = 2,25 ° 10 м1 дпя частиц 9 = 10 мм;ига= 4,07i10 > кг;

Р - = 2,5 10Г м; для частиц 9 = 20 мм;

И о= 32,6 ° 1(Г кг и + = 1 ° 10 м.

О п ы т 2. Количество электродов

2. Размеры электродов 1000х500х30 мм.

Расстояние между электродами 60 мм.

Сварочный ток 6000 A.Ðàçìåðû частиц

КПМ И = 3 мм; 9 = 10 мм; а 1000 мн, A = 500 мм, в 60 мм.

Расчетные значения скорости подачи для частиц 9 = 3 мм

0,5

Qf

° у =7,21м с, 6,9Д.10 для частиц 9 10 мм.

При выполнении опытных сварок каких-либо нарушений режима при подаче

КПМ с уКазанными линейными скоростями не отмечалось.

При достижении требуемых скорос- . тей кусковой прмсадочный материал преодолевает действие мощных электромагнитных полей, минимальное время контактирующей с расплавленной liIJlct ковой ванной и в нерасплавившемся или частично оплавившемся состоянии попадает в жидкую металлическую ванну и плавится за счет .тепла металлической ванны. В результате этого резко повышается количество центров кристаллизации в металлической ванне, уменьшается ее глубина, что приводит к изменению литой структуры металла сварного шва.

При электрошлаковой сварке предлагаемым способом повышается сопротивление металла шва образованию кристаллизационных трещин, достигается высокая стабильность электрошлакового процесса, уменьшается глубина залега929367

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 9 318442, кл. В 23 К 25/00,1971.

Формула изобретения

Способ электрошлаковой сварки под- 2. Авторское свидетельство СССР вижными либо неподвижными расходуемы- М 579723, кл. В 23 K 25/00, 1977.

Составитель Н.Рощупкин

Редактор С.Патрушева Техред М. Гергель Корректор У.Пономаренко

Заказ 3385/18 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ния усадочной раковины, увеличивается производительность процесса по сравнению с обычной электросваркой, улучшается структура и свойства сварочного соединения ° И самое главное, с помощью предлагаемого способа сварки представляется возможным сваривать в крупных сечениях высокоуглеродистые легированные стали, которые считались несвариваемыми, например валковые стали.

Годовой потенциальный экономический эффект от внедрения предлагаемого способа в промышленности составит около 2 млн.руб. ми электродами, при котором в свароч" ный зазор непрерывно в течение процесса сварки подают гранулированный ферромагнитный присадочный материал, о. т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности процесса измельчения литой структуры и повышения уровня физико-механических свойств металла сварочного шва, присадочный материал подают с линейной скоростью полета гранул 5-300 м/с.