Способ многопроходной сварки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ оп 841849 Севэ Сфватсиик Социалистических Расвубиик(51)М. Кл. с присоединением заявки йо В 23 К 9/14 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Способ относится к производству телстостенных жестких сварных .металлоконструкций иэ сталей, когда для обеспечения технологической прочности требуется наличие предваритель 5 нэго и сопутствующего подогрева.В настоящее время известны спо- собы сварки конструкций из элементов больших толщин (60 мм и более), когда 10 для компенсации теплоотвода от свариваемых кромок в массу основного металла применяют подогрев, осуществляемый различными способами, например за счет применения сварки под плюсом с применением порошка, 15 содержащего раскислители 1( .Наиболее близким к предлагаемому является способ многопроходной сварки. При данном способе металл большой толщины (60 мм и выше) сва ривается в любом пространственном положении на режимах для нижнего положения шва. Заполнение разделки производится слоями на всю толщину разделки стыка, причем каждый слой 25 наплавляют валиками на подъем поперек разделки стыка, зигзагообразно снизу вверх, и каждый следующий валик накладывают на край нижележащего горячего валика Г 2). 30 Однако ввиду большого теплоотвода в массу основного металла необходимы предварительный и сопутствующий подогревы, при этом процесс сварки приходится часто прерывать с тем, чтобы произвести подогрев. Кроме того, при сварке массивных деталей с общим предварительным подогревом до высоких температур создаются дискомфортные условия для работы сварщика, что требует дополнительных перерывов в работе,разделка кромок по всей длине требует постоянного подогрева до момента полного ее заполнения. Все это резко снижает производительность труда.Цель изобретения - повышение производительности труда, экономия энергоресурсов и улучшение условий труда сварщика за счет устранения предварительного и сопутствующего подогревов.Поставленная цель достигается тем, что необходимый подогрев деталей обеспечивается за счет использования эффекта наложения встречных тепловых потоков полученного при сварке шва отдельными участками., Длину (с) участка выбирают в зависимости от величины эффективной тепловой мощности дуги, толщины и теплофизическихсвойств свариваемого мет 1 алла из соотношения, полученного эмпирическим путем".су ю-+Я5УФ Сгде 1 - длина участка, см,А - попразочный коэффициент,устанавливаемый экспериментальным путем в зависимости от марки и диапазонатолщины свариваемого металла (при сварке стали толщиной 60-150 мм А = 20-55);- эффективная мощность дугй, 5кал/с;: - толщина свариваемых элементов, см;Ч " скорость сварки, см/с;Т - требуемая температура пред 2 О. варительного подогреваС:.коэффициент теплопроводности металла, кал/см сфССф - объемная теплоеМкость металла, кал/смС,а каждый участок варят одновременнос двух сторон от концов к середине.В предлагаемам способе используется эффект наложения встречных тепловых потоков. известно, что при сварке металла большойтолщины тепло от сварочной ванны отводится в основной металл, в том числе оно распространяется вдоль свариваемых кромок. Замерами установлено, что35 около 3/4 вводимого тепла отводится в сторону, противоположную направлению сварки, а 1/4 - вдоль незаваренной частй разделки. Следовательно, в том случае, когда сварка выполня- , 4 О ется участками, причем от краев участка к его середине, тепловые поТоки, направленные вдоль незаваренной части разделки, встречаясь, сум мируются, что обеспечивает повышениЮ температуры металла перед сваркой; при этом отвод тепла от свариваемых кромок каждого участка одинаков, а распределение температуры вдоль свариваемого шва сравнительно равномерное, что обеспечивает снижениевеличины напряжений, а в конечномитоге и деформаций сварных кон,струкций, Применительно к сваркесталей минимальное значение коэффициента А выбрано из того расчета, ,чтобы в зоне термического влияния нв образовывался участок перегрева,т.е. р результате наложения встречных тепловых потоков металл в зоне термического влияния не должен нагре- . ваться выше 1000-1100 С, Максимальное значение коэффициента А выбрано из того расчета, чтобы предупредитьобразование холодных трещин, т.е.в .,результате наложения встречнйх д тепловых потоков нагрев металла взоне термического влияния не долженбыть ниже. 300-350 С,По предлагаемому способу сваркупроизводят в следующей последовательности.Весь шов разбивают на отдельныеучастки, длину (8) участка определяцт из приведенного соотношенияс учетом эффективной тепловоймощйости дуги, толщины и теплофизических свбйств свариваемого материала. Выбранные из указанного соотношения участки разделки заполняютизвестным способом многопроходнойсварки больших трещин, выполняемымв любом пространственном положениишва только на режимах для нижнегоположения, слоями на всю толщинуразделки стыка, причем каждый слойнаплавляют валиками на подъем поперек разделки свариваемого стыка,зигзагообразно снизу вверх, и каждыйследующий валик слоя накладывают накрай нйжележащего горячего валика.На чертеже изображена схема дляосуществления предлагаемого способамногопроходной сварки.Сварку каждого участка начинаютодновременно два сварщика в направлении от концов участка к его середине. Первый сварщик накладывает слои1,2,3 и т.д., а второй - соответственно 1 ,2,3 и т.д.Например, сварку стыкового шваиз стали марки 14 Х 2 ГМР толщиной100 мм производят следующим образом.По сварочным таблицам определяютзначения теплофизических величин,выбирают температуру предварительного подогрева, по диаметру электродадля дуговой сварки определяют силусварочного тока и другие параметрырежима.Применительно к сварке стали марки 14 Х 2 ГМР толщиной У = 100 ммимеем 1- = 0 09 кал/см с С; С 3" == 1,25 кал/см С,Принимаем температуру предварительного подогрева Т = 500 С.Назначаем параметры режима ручнойдуговой сварки для электрода диамет 1ром 5,0 мм: се= 220-250 А Од- 27-29 В Чс = 0,5 см/с.Приняв эффективный коэффициенттепловои мощности при ручной дуговойсварке штучными электродами (, = 0,8,определяем значение эффективной тепловой мощности (Ц) дуги0,24 1 О Приняв значение поправочного коэффициента А = 35 и подставив соответствующие,значения в соотношение по определению длинй участка, определяем, что О = 34 см.Ориентировочные расчеты показывают, что при использовании пред-, 841849 ормула изобретения ФСоставитель Г. ТютченковаТехред А, Ач . Корректор М. Демч емб акто аказ 4947/12 Тираж 1148ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от3035, Москва, Ж, Раушская4 ае Подписное та СССРрытий аб д. 4 лиал ППП "Натентф, г. ужгород; ул.Проектна лагаемого способа за счет исключения предварительного и сопутствующего подогревов, выполняемых ранее газовыми горелками, экономия природного газа составляет примерно 35 мф на каждую тонну сварных металлоконструкций из низколегированных сталей и 140 м - из среднелегированных сталей.По предварительным расчетам эко" номия от использования предлагаемого способа многопроходной сварки при изготовлении только одного шагающего экскаватора Эш.100 лишь за счет экономии энергоресурсов составляет около 50000 р. Кроме того, ожидается увеличение производительности труда в 2-2,5 раза и улучшение условий 1 труда сварщиков. Ф2Способ многопроходной сварки металла больших толщин, при котором сварку выполняют в любом пространственном положении на режимах для нижнего положения слоями на всю толщи- ну разделки стыка с наложением каждого слоя валиками на подъем поперек разделки стыка, зигзагообразно снизу вверх, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и экономии энергоресурсов путем исключения подогрева, сварнойшов разбивают на участки, длину которых выбирают из соотношения ДТ1 с где- длина участка, см, А -поправочный коэффициент,устанавливаемый экспериментальным путем в зависимости от марки и диапазона толщины свайцваемого метелла; - эективная мощность дуги,кал/с; - толщина свариваемых элементов см Ч - скорость сварки, см/с - требуемая температура пред-,варительного подогрева,фСу- коэФФициент теплопроводности металла, кал/см с Со С"- объемная теплоеркость металла, кал/см С3. а каждый участок варят одновременно с двух сторон от концов к середине.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Р 25888, ,кл. 12 В Э 1968.,2. Авторское свидетельство СССРР 202383, кл.В 23 К 9/00, 1966.