Способ электрошлаковой сварки высокотеплопроводных материалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 26.1280 (21) 3223836/25-27 с присоединением заявки И 9 В 23 К 25/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В. М. Илюшенко, В. Е, Седов, В. В. Васильченк А.Ф.Костюк, В.Г.Завьялов, Н.А,Иванютенки И.В.Чеканов Ордена Ленина и ордена Трудового Красно институт электросварки им.Е.О.Патона АНи Производственное объединен(5 а) спосОБ электрошлАкОВОЙ сВАРки ВЫСОКОТЕПЛОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из меди больших толщин.В современной технике, например в спецэлектрометаллургии, находят применение различные теплообменники, изготовленные из меди и ее сплавов. В связи с ограниченными размерами выпускаемого промышленностью проката больших толщин возникла необходимость укрупнять до требуемых размеров пли ты из данных сплавов.Известен способ электрошлаковой сварки меди пластинчатыми электродами с использованием легкоплавких фторидных флюсов и устройств для формирования шва, заключающийся в том, что электрошлаковый процесс начинают не- плавящимся электродом в теплоизолированном кармане, который охлаждают после выхода металлической ваниы в зазор между свариваемыми кромками, а сварной шов в процессе сварки .охлаждают ниже фронта кристаллизации. При данном способе в качестве формирующизс устройств используют графитовые блокиЦ .Однако укаэанный способ электро- шлаковой сварки имеет. ряд серьезных недостатков: создает большие неудобства при смене неплавящегося электрода на плавящийся; в связи с ограниченными размерами зазора между свариваемыми кромками нет возможностииспользовать неплавящийся электродбольших сечений, что ведет к низкойэффективности нагрева; практическинеприменим для выполнения протяженных швовЦель изобретения - повышение сварного соединения путем обеспечениянеобходимых начальных тепловых условий.15Цель достигается тем, что согласно способу электрошлаковой сваркиплавящимся электродом с использованием графитового кармана и формующихустройств, при котором заливают жидкий шлак в карман, обеспечивают необходимую площадь контакта жидкого расплавленного шлака с поверхностьюсвариваемых кромок, а также необходимую по времени продолжительность ихконтакта. Экспериментальным путемустановлено, что для прогрева кромокдостаточной является площадь контакта жидкого шлака со свариваемымикромками, равная (3-4,5) дГ, где д -толщина свариваемого металла. В боко 9293 б 8ном Формирующем устройстне высверливают отверстие для слина жидкого шлака по мере заполнения кармана присадочным материалом. Уровень, на котором высверливают отверстие выбирается таким, чтобы с одной стороны обеспечить необходимую контактную понерхность жидкого шлака и свариваемых кромок, а с другой - чтобы после перекрытия слива шлака оставшийся объем его обеспечивал стабильное проведение дальнейшего процессасварки. При этом верхний уровень жидкого шлака поддерживают неизменным на высоте равным (0,8-1,5)д для чего вытекаемый шлак сливают до нагрева кромок до= 0,5 Тп металла, после чего слив шлака прекращают.Процесс начинают с заливки жидкого шлака в количестве, достаточном для заполнения кармана из граФита и зазора между свариваемыми кромками пластин до уровня отверстия для слива, Затем электрод погружают в шлаковую ванну и начинают процесс сварки. По мере заполнения кармана расплавленным металлом шлак сливается через отверстие в боковом формирующем устройстве. Слив шлака прекращают после того, как температура нижнего края свариваемых кромок достигаетТ = 0,5 ТпА, где Тщ - температура плавления снариваемого металла. Установлено, что качественное сплавление кромок на меди обеспечивается при их подогреве до температуры 55(ГС. Благодаря такому ведению процесса удается достичь того, что в начальный момент сварки область наибольшего теплонложения находится на постоянном и наиболее благоприятном уровне, поддерживается неизменной контактная понехность теплопередачимежду расплавленным шлаком и свариваемыми кромками.П р и м е р. Для сварки подготовлены 2 пластины размерами100 х 500 х 800 мм из меди марки М 1,графитовый поддон с карманом сечением 200 х 200 х 100 мм, боковые графитовые формирующие блоки размерами100 хЗООхб 00"мм.В одном из блоков на высоте 100 мм от края высверлили сквозное отверстие 9 15 мм. Пластинчатый электрод сечением 50 х 80 из меди марки М 1.Используют Фторидный флюс мар" ки АН-М 10.Сборку и сварку производят следующим образом.Медные пластины устанавливают на графитовый поддон и фиксируют с зазором 100 мм, при этом карман располагают симметрично относительно стыка, затем устанавливают боковые Формирующие планки. Все щели уплотняют термостойкой глинойВ одну из пластин зачеканивают хромельалюмелевую 102025 30 354045 50 55 60 термопару. Место зачеканки находится, 65 на расстоянии 5 мм от нижнего края пластин и стыкуемой кромки, Термопара соединена с регистрирующим прибором КСП. Сварка выполнялась на автомате А 550 У от трансформатора ТШС-1.Порядок выполнения сварки следующий. Отдельно, в графитоном тигле, расплавляют Флюс АН-М 10,после чего, его заливают сверху в карман до уровня отверстия в боковой формирующей планке. После залинки шлака включают сварочный ток и начинают процесс. Режим сварки= 8000 А, Осн = 42 В. По мере заполнения кармана жидкий шлак сливался через отверстие в боковой формирующей планке. По достижеиии 550 С в месте зачеканки термопары слив шлака прекращают, перекрывая отверстие пробкой из огнеупорной глины, после чего процесс продолжают на фиксированном объеме шлака, который составлял 1000 смВ результате получено качественное сварное соединение. Сплавление кромок пластин наблюдалось по всей длине. Уменьшение площади контакта жидкого шлака и свариваемых кромок до величины менее Здф приводит к несплавлению нижней части кромок. Увеличение площади свыше 4,5 й нецелеасообразно, так как это приводит к неэффективному расходу плавящегося электрода, Уменьшение уровня жидкого шлака относительно свариваемых кромок до величины менее 0,8 д или увеличение свыше 1,5(Г ведет к ухудшению подогрева и появлению несплавлений в начальной стадии сварки.Экономический эффект от использования предлагаемого способа ЭШС изделий и высокотеплопроводных материалов возникает в свя 9 и с возможностью сварки крупногабаритных изделий без применения дополнительного подогрева на начальной стадии процесса.Формула изобретенияСпособ электрошлаковой сварки нысокотеплопроводных материалов, преимущественно меди и ее сплавов, с использованием плавящегося электрода и формирующих устройств из огнеупорного материала, при котором произнодят заливку жидкого шлака в карман, отличающий с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем обеспечения необходимых начальных тепловых условий при замене жидкого шлака в карман, производят разогрев части сваринаемых кромок расплавленным шлаком, обеспечивая контактную площадь жидкого шлака и кромок равной (3-4,5)Д, где О:- толщина свариваемого металла,поддерживая при этом верхний уровень жидкого шлака относительно нижнего торцаЗаказ 3385/18 Тираж 1151 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва,З,Раушская наб.,д.4/5филиал ППП фПатентф,г.ужгород, ул.Проектная, 4 свариваемой заготовки неизменным на высоте равной (0,8-1,5)д,для чего вытесняемый расплавленнымметаллом шлак сливают втечение времени нагрева кромок до температуры, равной 0,5 Т , ме. талла,после чего слившлака прекращаютИсточники информации,принятые во. внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 332977, кл. В 23 К 25/00,В 23 К 25/00, 15.10.79 (прототип).