Способ электрошлаковой сварки пластинчатым электродом

. Е. О. Пато ка./ рое(54) СПО КИ ПЛА (57) Исп констру таллов и из ных х ме- алюнФъ Ъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Электрошлаковая сварка и наплПод ред. Б, Е. Патона, - М,: Машиноние, 1980, с. 402,Патент СШАМ 3885121, кл, В 23 К 25/06, 1975,Авторское свидетельство СССРЛЬ 261613, кл, В 23 К 25/00, 1969. СОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОИ ССТИНЧАТЫМ ЭЛЕКТРОДОМользование: изготовление сваций из высокотеплопроводнысплавов, например медных и Изобретение относится к сварочной науке и технике, преимущественно к электро- шлаковой сварке при изготовлении сварных конструкций из высокотеплопроводных металлов, таких как алюминий, медь и сплавы на их основе, Широко может быть использовано при соединении элементов сварных конструкций, имеющих компактные швы, например ошиновка электролизеров, печей графитизации, круп нога баритн ых кольцевых изделий.Известны способы электрошлаковой сварки пластинчатым электродом различных мегаллов, где в качестве электродного металла используются пластинчатьзе электминиевых, методом электрошлаковои сварки. Сущность: процесс электрошлаковой сварки составным пластинчатым электродом заключается в подаче в шлаковую ванну при расплавлении электрода компонента, имеющего большее электрическое сопротивление, чем хлоридно-фторидный расплав шлаковой ванны. Частицы графитового порошка, находясь в шлаковой ванне, увеличивают ее сопротивление, чем вызываю 1 повышение тепловой мощности процесса без увеличения напряжения сварки, Это пз зволяет достаточно устойчиво прогревать свариваемые кромки и обеспечивает проплавление на требуемую глубину. В это случае пластинчатый электрод является н, сителем графитового порошка. Графит наносят на боковую поверхнок гь порайней мере одной из пластин электрода в количестве 2-4% от объема шлаковой ванны.1 табл,роды в виде полос листового материала,о, С мере перехода от свариваемого металла с низкой твплопроводноствкз и высоким зпвк.тросопротивлением к металлу высокотеп-лопроводному и с меньшим электросопротивлением требуется значительно боль- ь шая тепловая мощность сварочной ванны для обеспечения качественных сварных соединений,Недостатком известных способов электрошлаковой сварки пластинчатым электродом высокотеплопроводных металлов является ограниченная возможность увеличения тепловой мощности шлаковой ванны при использованк,и солевых расплавов, со 1742009стоящих из галогенидных соединений щелочных и щелочно-земельных металлов. Использование же последних диктуется технологическими соображениями, в частности укаэанные системы хорошо растворяют окисную пленку на свариваемых кромках. Использование известного способа сварки пластинчатым электродом требует значительного увеличения сварочного тока, что делает процесс энергоемким, особенно при сварке алюминия.Известно решение по повышению тепловой мощности шлаковой ванны путем установки в формирующем приспособлении элемента омического сопротивления для подогрева и предварительного расплавления флюса, обеспечивающее повышение температуры шлаковой ванны,Недостатком данного решения является усложнение формирующего приспособления, причем указанный подогрев не обеспечивает повышение тепловой мощности на протяжении всего процесса сварки, Его преимущества весьма ощутимы лишь на начальной стадии процесса,Наиболее близким к предлагаемому является способ электрошлаковой сварки пластинчатым электродом, согласно которому пластинчатый электрод конструктивно выполнен в виде составного электрода, состоящего из отдельных тонких пластин, изолированных одна от другой слоем флюсующей пасты, Во всех случаях пластины, располагающиеся против свариваемых кромок, не находятся под электрическим потенциалом и выполняют роль теплового экрана. При этом в состав пасты вводятся необходимые ингредиенты, которые понижают поверхностное натяжение металла на границе раздела металл - шлак. Использование пластинчатого электрода указанной конструкции позволяет уменьшить перегрев и рост зерна в околошовной зоне,Однако применение такого электрода при сварке высокотеплопроводных металлов, таких как алюминий и его сплавы, приводит к непроварам свариваемых кромок в результате значительного снижения тепловой мощности, вводимой в шлаковую ванну, и образованию шлаковых включений из-за неполного расплавления шлакообразующих компонентов, наносимых на поверхности пластин. Кроме того, неравномерное плавление отдельных составных частей пластинчатого электрода предполагает значительное увеличение глубины шлаковой ванны при сварке алюминия,С целью устранения указанных недостатков при электрошлаковой сварке высо.котеплопроводных металлов составным 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пластинчатым электродом рекомендуется способ сварки, при котором в шлаковой ванне повышают тепловую мощность за счет увеличения ее электрического сопротивления.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе сварки составной пластинчатый электрод рекомендуется выполнять из двух пластин, являющихся частью сварочной цепи, а на поверхность одной пластины наносят порошкообразный материал в виде графита,Другим отличием является то, что количество графитового порошка выбирают в пределах 2 - 4 от объема шлаковой ванны.Сущность процесса электрошлаковой сварки составным пластинчатым электродом с нанесенным порошком графита заключается в поставке в шлаковую ванну графитового компонента, имеющего большее электрическое сопротивление, нежели хлоридь о-фторидный расплав, Частицы графитового (угольного) порошка, находясь в шлаковой ванне, повышают ее электрическое сопротивление, чем вызывают увеличение тепловой мощности электрошлакового процесса без увеличения величины тока и напряжения сварки, Зто позволяет достаточно глубоко и устойчивее прогревать свариваемые кромки и гарантирует проплавление свариваемых кромок на требуемую величину. В этом случае составной пластинчатый электрод является носителем графитового порошка. Количество графитового порошка зависит от объема шлаковой ванны, но это количество не должно превышать определенного предела, а именно 2 - 4 %, В противном случае это будет сопровождаться резким увеличением вязкости шлака и ухудшением его технологических свойств (при наличии более 4 графитово о порошка от обьема шлаковой ванны), либо недостаточным увеличением электросопротивления шлаковой ванны и, как следствие, появлением непроварое свариваемых кромок.П р и м е р, Производят сварку деталей из алюминия толщиной 160 мм, Для образца размерами 160 х 300 х 500 мм собраны с зазором 60 мм с помощью формирующего приспособления, имеющего водоохлакдаемую нижнюю часть. В качестве составнсго пластинчатого электрода служат две полось, из алюминия толщиной 10 мм, собранные вместе так, что общая толщина электрода составляет 20 мм, Предварительно на внутреннюю поверхность одной из полос(на опразделенной длине) наносят слой графитового порошка, общее количество которого составляет 36 г. Зто количество порошка принято от фактического обьемэ1742009 еличесопро тивленияшлаковой ванны при введении,пооош ка,о 5- 18 30-35 2- 45 шлаковой ванны при электрошлаковой сварке алюминия толщиной 160 мм, который равно 600 см . Порошок графита при сборке электрода расположен внутри, При последующем плавлении порошок графита вместе с каплей жидкого металла переносится в шлаковую ванну и находится в ней в виде суспензии. Пластинчатый электрод закрепляют в электродержателе и перемещают в зазор между свариваемыми образцами. Начинают процесс сварки путем возбуждения дугового процесса во входном кармане с использованием легкоплавкого флюса системы КС - ОС - ОР, После поэтапного наведения необходимого количества шлаковой ванны осуществляют процесс сварки на оптимальном режиме: 1 с 8=8000 А, Оса=40 В, На указанном режиме получено сварное соединение с проплавлением по кромкам с двух сторон на 10 - 12 мм,В таблице приведены сведения по исследованию рекомендуемого способа сварки в широком диапазоне при сварке алюминия толщиной 160 мм,Как видно из таблицы, при использовании в качестве шлаковой ванны флюсовой системы КСН С 1- 1 Р с добавлением графитового порошка позволя -; увеличить ее электрическое со,ротиьление до 45 %, Однако оптимальным колпчестьом графитового порошка является предел в 30 - 35 о по отношению к повышаемому электрическому сопротивлению.Преимущество данного способа сваркисоставным пластинчатым электродом за ключается в том, что непосредственно впроцессе электрошлаковой сварки обеспечивается химическая обработка свариваемых кромок, что сопровождается удалением окисной пленки и хорошим сплавлением ме талла шва с кромками; устраняется возможность вытекания жидкого шлака из зазора; резко снижаются энергозатраты на ведение электрошлакового процесса, а также улучшаются условия труда при выполнении сва рочных работ,Формула изобретения Способ электрошлаковой сварки пластинчатым электродом., при котором элект род выполняют составным по крайней мереиз двух параллельных пластин, на внутреннюю боковую поверхность по крайней мере одной пластины наносят порошкообразный материал, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 25 целью повышения качества сварных соединений при сварке алюминиевых сплавов за счет увс иченпя электрического сопротивления шлаковой ванны, в качестве порошкообразного материала используют графит 30 который вводят в шлаковую ванну в коли естве 2-4 ; от ее обьема,Характеристика поцесса и качаство сварного соединенияПроцесс сварки относительно устойчивый. недостаточная;еп-левая мощность, в шве возмож-но появление непроваоов Процесс сварки устойчивый, вы- лесков нет. Отсутствуют деф хты в виде несплавлений и непроварав. Качество сварныхсоединений хорошее. П роцесс сварки устойчи вы й, по-, вышенная вязкость шлака, отходформирующих планок оу свариваемого стыка, возможнопсявление в шве шлаковыхвключений и несплавлений