Способ дуговой сварки неплавящимся электродом

,2-,,Л И 1 И;)Т:.к А др в УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Металлургия и тесварки титана и его сплаС.М.Гуревича. ффНаукова1979, с. 92-101.2. Редчиц В.В ифективности мер предупршвах активных металлов пплавлением различными спффСварочное производствВ 10 с. 3.2 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ, пренмушес хнологиявовПод реда Думка,1Оценка ЭФ- еждения пор в ри сваркеособами.- офф, 1979,но. изделий из титана и его сплавов, с подачей присадочной проволоки в сварочную ванну, которую предваритель но очнцают, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем уменьшения количества пор в шве, .очистку проволоки производят, перед вводом ее в сварочную ванну путем нагрева до 1350-140 С на участке, равномо, (3-6).1 ЮЧ й Е, где Ч - скорость подачи присадочной проволоки, .см/с 1 6 - диаметр присадочной проволоки, см 1 Е - модуль улугости материала проволоки, кгс/см, и подачей инертного газа, направленного встречно движению проволоки.Изобретение относится к сварке,преймущественно дуговой сварке непла.вящимся электродом с подачей присадочной проволоки сплавов на,основетитана, и касается проблемы уменьше"ния пористости металла сварных швов. 5Известен способ сварки металловс присадочной проволокой, при котором, с целью уменьшения пор в металле шва, проволоку в состоянии поставки перед сваркой обезжиривают ацетоном или бензином, а затем обезвоживают спиртом 1.Однако при этом способе очищаюттолько поверхность проволоки и при:сварке устранить пористость в швахне удается. Это объясняется тем, чтозагрязнения, находящиеся в объемедефектов прокатки (протяжки, волочения) проволоки, не удаляются при такой очистке.20Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомуэффекту является способ дуговойсварки неплавящимся электродом, преймущественно изделий иэ титана и егосплавов, с подачей присадочной проВолоки в сварочную ванну, при которомочищают проволоку перед вводом в сварочную ванну путем пропускания ее че.рез бункер, заполняющийся галогенидным флюсом 2Однако известный способ недостаточ-но эффективен при сварке с проволо-кой,имеющей глубоко залегаемые дефекты прокатки (закаты, закрытые полости)в поверхностном слое. Кроме того,способ отличается также сложностьютехнологии сварки, обусловленной применением активных Флюсов. Причем применение.указанного металлургическогоспособа обработки проволоки лимитиру.40ет скорость подачи при сварке и темсамым сужает технологические возможности,Цель изобретения - повышение качестна сварного соединения путем.уменьшения количества пор в шве,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу дуговой сваркинеплавящимся электродом очистку прово-,локи производят перед вводом в свароч-, 50ную ванну путем нагрева до 1350,1400 С на участке, равном (3-6)10Ч й Б, где Ч - скорость подачи приса".дочной проволоки, см/с й - диаметр .проволоки см; Е - модуль упругостиматериала проволоки кгс/см, и подачей инертного газа, направленноговстречно движению проволоки,На чертеже изображена схема рвализации предлагаемого способа,Присадочная проволока 1 подается 60в сварочную ванну механизмом 2 подачи. Перед вводом в сварочную ваннупроволока 1 очищается за счет прогре"ва ее до 1300"1350 ОС в нагревательном устройстве, выполненном в виде 65 цанги 3 с кожухом 4 для приема инерт.ного газа. На цанге 3 со стороны вы"хода присадочной проволоки 1 выполнены отверстия 5 для выхода инертного газа. Отверстия 5 направлены подуглом 35-40 против движения проволооки 1. При этом ввод газа осуществляется в начале цанги 3 со стороны входа проволоки 1, благодаря чему гаэпредварительно прогревается. Нагревпроволоки осуществляется индуктором 6.Присадочная проволока направляется в зону сварочной дуги 7 примернона равном расстоянии от неплавящегося катода 8 до. зеркала сварочной ванны 9.Предлагаемый способ осуществляет"ся следующим образом.В начале устанавливают длину,учаська нагрева присадочной проволоки порасчетной формуле1=ЗО дЕ,где 1 - длина участка нагрева, смЧ- скорость подачи проволоки,см/с;й " диаметр проволоки, смЕ - модуль упругости материалапроволоки кгс/см.йПри этом скорость подачи проволоки выбирают в зависимости от режимасварки.Затем подают инертный газ в сварочную горелку и нагревательное устройство. Включают источник нагревапроволоки, возбуждают дуги, включаютмеханизм подачи проволоки и начинаютпроцесс сварки.Физическая сущность данного способа заключается в термической очисткесварочной проволоки от газообраэующих веществ непосредственно передсваркой, Это достигается нагревомпроволоки до 1350-1400. Выбор оптиамальной температуры нагрева обоснован с учетом протекания на поверхности проволоки различных химическихреакций, термомеханических процессов,адсобционных процессов, пиролиза веществ и десорбционных процессов. Приукаэанных температурах металл имееточень низкую прочность, а давлениеобразующихся в закрытых полостях проволоки газов настолько велико, чтолегко .деформирует поверхностный слойметалла;, и газы прорываются наружув атмосферу. Такой механизм прорываповерхностного слоя проволоки, закры.вающего дефект, и еедегазации уста-новлен экспериментально при нагревепроволоки из сплава ВТ 20-2, при различных температурах.При нагреве газы образуются в результате пиролиза загрязнений и, восновном, за счет протекания реакций1030120 Из этого слвдувт, что нагрев нужно вести таким образом, чтобы преимущественное развитие имела вторая реакция, поскольку первая приводит к окислению металла. Термодинамическими расчетами изобарно-изотермического потенциала Гиббса установлено, что вероятность протекания второй реакции выше при нагреве до температурофолее 1300, Кроме того, при выбранной оптимальной температуре растворимость(0 водорода в титане становится. низкой, .и меньшая его часть растворяется в металле.С этих позиций для повышения эффективности процесса температура на грева проволоки должна быть как можно выше. Однако эксперименты показа ли, что при увеличении температуры выше 1400 проволока становится настолько пластичной, что теряет свою устойчивость в процессе подачи ее в сварочную ванну, и сварка становится невозможной.Эмпирическим путем установлена оп тимальная зависимость длины нагревав. 25 мого участка от скорости подачи проволоки, ее диаметра и модуля нормаль. ной упругости Предлагаемый способ позволяет исключить влияние присадочной проволоки на пористость сварных швов титановых и других сплавов и имеет высокую эффективность. Тираж 1106 Подписное ВНИИПИ Заказ 5063/15 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород ул,Проектная,4 е= р-ь)(о-час.30В этом соотношении коэффициентК (3-6) 105 имеет размерность смс/кг.Экспериментальным путем выбраны оптимальные пределы варьирования коэффи, циента К, 35Уменьшение длины нагреваемого участка (при (К 310 ) приводит к тому,.что проволока, движущаяся на участкенагрева, за время ее прохождения неуспевает дегазироваться. Увеличениеэтой длины (при К(610 ) приводит кпотере устойчивости проволоки, независимости осуществления процесса,излишним затратам энергии и к конструктивным усложнениям устройства длянагрева. 45Выделявшиеся при нагреве проволоки газы не должны попадать в сварочную ванну, чтобы не снизить механических свойств металла (шва). Для выполнения этого условия предлагаемый 50способ предусматривает удаление этихгазов ламинарным потокам инертногогаза, направленным против движенияпроволоки. По опытным данным наибо,лее оптимальные значения относительной скорости потока газа лежат в пределах 2-2,5 Ч. Величина скорости потока инертного газа обусловлена нетолько интенсивными и экстенсивнымиФакторами отвода газов, но и обвспечиванием условия ламинарности потока. При более низких скоростях потокаинерционные силы выдвлякщихся газовнарушают его ламинарность, а при подаче газа .с большей скоростью начина"вт проявляться его охлаждающее воздействие. Последнее приводит к излишнему расходу газа и энергии,Нагрев проволоки согласно предлагаемому способу благоприятен еще ипоТому, что она в плавильную зонупоступает предварительно разогретой,и при дальнейшем расплавлении температура капли выше, чем в известномспособе, Это дополнительно удучшаетусловия дегазации капли. Для повышения эффективности способа при сварке с проволокой, имекщей высокий модуль упругости, рекомендуется подавать проволоку не непосредственно вванну, а в зону дуги на некоторомрасстоянии от зеркала ванны (порядка 2 й). Проходя дуговой промежуток,капля разогревается до высоких температур, при, которых поверхностноенатяжение жидкого металла мало, иэто способствует. удалению из нее газов (водорода) и последних пузырь"нов.В качестве инертного газа рекомен.дуется использовать аргон, которымлегче стабилизируется ламинарность,потока, он менее дефицитен, чвм, например, гелий.Нагрев проволоки лучше осуществлять гибким кольцевым индуктором сохлаждающей системой или джоулевымтеплом за счет пропускания через неетока от отдельного источника питания.П р и м е р. Сваривают пластиныиз титанового сплава ВТ 20 толщиной10 мм с Ч-образной разделкой кромок.Марка присадочной проволоки ВТ 20-2диаметром 0,2 см, Е - 1,210 кгс/см.Скорость подачи присадочной проволоки 0,6 см/с; сварки 0,2 см/с, величи-.на участка нагрева проволоки б см;диаметр цанги 0,4 см; нагрев проволоки - индукционный; расстояние проволоки от зеркала ванны 0,5 см; величина сварочного тока 200 А,; напряжение дуги 12-14 В 1 установочная длинадуги 0,6 см) диаметр вольфрамовогоэлектрода 0,3 см; расход защитногогаза (аргон) 1 для защиты ванны20 л/мин; для защиты обратной стороны шва 5 л/мин; для отвода десорбированных газов (в цангу) 6 л/мин.