Способ дуговой сварки мартенситных сталей в защитном газе

(1% ОЬ СОКИ СОВЕТСНИХ0 РИОЮвйепмРЕСПУБЛИК А аь В 2 К 9/1 И БР орде Труд ехнио С 75. ССС 48,; дом и доволо,кой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЭОЬРЕТЕНИЙ И ОтНРЬ ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ 3424096/25-2715.04.8230,07,83. Бюл, У 28(71) Московское ордена ЛенинаОктябрьской Революции и орденвого Красного Знамени высшееческое училище им. Н,Э,БауманЬ 3) 621 791.75(088,8)(56) 1. Авторское свидетельстИ 443 ЯО, кл, 8 23 К 9/10, 12, Авторское свидетельствоЮ 525511, кл. В 23 К 9/10., 1Патент Японии И 52-1118кл, 12 В 10, 1977 (прототип). б 4)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ЮТЕНСИТНЦХ СТАЛЕЙ В ЗАЩИТНОИ ГАЗЕ,включающий плавление основного металла и подачу дополнительной проволоки измерение магнитной характеристики шва и ее регулирование, о т л и ч а": ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем исключения трещин и повышения производительности процесса, плавление а основного металла производят плавя- ;щимся аустенитным электродом, дополнительную проволоку берут из мате" риала Ферритного класса, нагревают до температуры солидуса и подают в хвос" товую часть сварочной ванны перпен" дикулярно к ее поверхности, а в качестве магнитной характеристики шва используют Ферромагнитную составляю" щую, йоторую замеряют в точке пересечения оси шва с изотермои восстановления магнитных свойств 8"Феррита и осуществляют регулирование путем изменения расстояния между электронительной присадочной про Ф ЪюФ1031674 Изобретение относится к технологии сварочного производства и может быть использовано в процессе произ, водства сварных. конструкций для предотвращения трещин и теплового 5 охрупчивания металла шва, а также повышения производительности процесса сварки.Известен способ регулирования химического и фазового состава металла 0 шва при дуговой сварке путем введения дополнительной присадки в сварочную ванну; где с целью повышения со" противляемости образование горячих трещин в шве вводят значительное ко личество ферромагнитной гранулирован" ной присадки путем ее подачи на вылет электрода со стороны хвостовой части .1 20Известен способ дуговой сварки, предусматривающий введение в сварочную ванну присадки, отличающейся по составу от электрода 2 .Однако известные способы сварки не обеспечивают заданного колицества ферритной фазы в шве и не гарантирует отсутствия трещин и теплового охрупцивания металла шва. Это обусловлено неизбежными случайными колебаниями режима сварки, химического состава и температуры металла, зазора между свариваемыми кромками и т,д вызываоцими изменение доли участия, присадки в металле шва и соответственно количества ферритной фазы. При отклонении ее содержания в шве в меньшую сторону от оптимального возникают горячие трещины, а при отклонении в большую - холодные из"за охрупцивания вследствие сигматизации40 ферритной фазы при повышенных температурах.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, предусмат 5.45 ривающий введение присадки с большим содержанием М 15-10 под дугу, за" ,;мер магнитной проницаемости металла шва датчиком непрерывного действия и поддержание ее на заданном уровне путем изменения скорости подачи присадки с целью обеспечения в шве определенного соотношения между мартен- ситом и остаточным аустенитом. Это позволяет получить определенные свой ства сварного соединения 3 .Однако введение проволоки с повышенным содержанием Й резко увели 1цивает склонность металла шва к образованию горяцих трещин, которые являются наиболее характерным дефектом при сварке высоколегированными аустенитными сварочными материалами. Способ предусматривает варку неплавящимся электродом, что значительно ог-. раничивает воэможности изменения химсостава шва и производительность процесса. Изменение скорости подачи проволоки при регулировании влияет на прославляющую способность дуги, что может вызвать непровар или прожег, а также изменение поперечного сечения шва, что приведет, в свою очередь, к концентрации напряжений в местах перехода от основного металла к металлу шва. По данному способу производится измерение количества мартен- сита, что возможно при температурах конца мартенситного превращения, Начало образования мартенсита колеблется от 350 до 250 С, а конец преврабщения неопределен, так как остаточный аустенит является нестабильной структурой, и процесс. его распада продолжается до более низких температур. Поэтому измерение магнитных свойств шва необходимо производить на большом расстоянии от дуги, что приводит к запаздыванию регулирования. Кроме того, при различных скоростях охлаждения большинство легированных сталей имеет промежуточное превращение, т.е. вначале выделяется феррит, а затем перлит, бейнит, мартенсит, которые также обладают магнитными свойствами и будут вызывать погрешность измерения, пропорциональную.их доле в шве,По известному способу также предусматривается введение присадки под дугу, что приводит к полному перемешиванию металла сварочной ванны и не позволяет целенаправленно регулировать химический состав и структуру в наиболее уязвимых зонах - в центре шва и на его периферии.Цель изобретения - разработка способа сварки, обеспечивающего повышение кацества сварки путем исключения холодных и горячих трещин и охруп цивания шва при случайных колебаниях режимов и условий сварки, а также по" вышение производительности процесса сварки,. Поставленная цель достигается тем, что в способе дуговой сварки мартен ситных сталей в защитном газе,включающем плавление основного металла, подачу дополнительной .проволоки, измерение магнитной характеристики шва и ее регулирование, плавление основного металла производят плавящимся аустенитным электродом, дополнительную проволоку берут из материала Ферритного класса, нагревают до температуры солидуса и подают в хвостовую часть сварочной ванны перпенди- О кулярно ее поверхности, а в качестве магнитной характеристики шва используют ферромагнитную составляющую, которую замеряют в точке пересецения оси шва с изотермой восстановления магнитных свойств д -феррита и осуществляют регулирование путем изменения расстояния между электродом и дополнительной присадочной проволокой. 20Использование плавящегося электрода аустенитного класса и дополнительной проволоки, подаваемой в количест" вах, соизмеримых с расходом основного электрода (70-150 по отношению 25 к расходу электрода), нагретой до температуры солидуса электроконтактным (беэдуговым) способом, позволяет получить, с одной стороны, стабильноаустенитную структуру периферии шва З 0 и предотвратить образование холодных трещин, а с другой - повысить производительность процесса сварки в1,5-2,5 раза. Введение дополнительной горячей . З 5проволоки, отличного от электрода.состава с повышенным содержанием д-Феррита, в хвостовую часть расплава сва"роцной ванны вне активного пятна дугипозволяет получить в центральной части шва аустенитно-Ферритную структуру,колицество которой измеряется и автоматически поддерживается на заданномуровне за счет изменения места вводаее в расплав, цто позволяет повыситьстойкость образования горячих трещинв 4-5 раз и избежать теплового охрупчивания металла шва,На Фиг, представлена схема спосо"ба сварки; на Фиг.2 - изотермы изменения магнитных свойств металла шва,Сварочная дуга горит между плавя"щимся электродом.1 и основным металлом 2 в среде защитного газа 3, подаваемого через сопло 4 в область горения дуги, Электрод из кассеты 5 подается в зону сварки подающими роликами 6, а питание дуги осуществляется от сварочного источника через токо" подвод 7. В расплав сварочной ванны 8 из кассеты 9 подается дополнительная горячая проволока с повышенным содержанием д -феррита, нагретая до температуры солидуса (350-1400) электроконтактным (бездуговым) способом от отдельного источника подогреаа между токоподводом 11 и расплавом. сварочной ванны, Подача дополнительной проволоки осуществляется независимыми роликами 12.Позади дуги на оси шва в точке ее пересечения с изотермой восстановления магнитных свойств металла установлен датчик 13 для измерения маг" нитных свойств металла шва. Сигнал с датчика о.поступает в блок 14 управ" ления, где сигнал о сравнивается с заданным ОТ, соответствующим задан" ному количеству о -феррита в шве, и разностный сигнал после усиления ф 1 р подается на привод исполнительного, механизма 15, который изменяет рас" стояние между электродом и проволокой и соответственно содержание К"фер. Рита в шве. Регулирование происходит до тех пор, пока содержание о -Феррита в шве и соответственно сигнал а не будут равны заданным наперед значениям, т.е. ОчиИзменение расстояния между электродом и проволокой осуществляется посредством использования системы винт 16 - гайка 17.П р и м е р. Проводят сварку мартенситной стали. типа 30 ХН 2 И, В кацестве электрода выбирают аустенитнуюсварочную проволоку 1 ОХ 1 ЬН 25 АИ 6 Ф 5 мм,запас аустенитности которой обеспечи.вает отсутствие холодных трещин в зоне сплавления шва с основным металлом, Режим сварки: в щ 600 А, 0-.388, Чу 20 м/ч. В хвостовую часть свароч" ной ванны на расстоянии 25-45 мм подают дополнительную проволоку Ферритного класса св.-13 Х 26 Т Ф 2 мм, которая подогревается переменным то" ком 280 А при напряжении 8 В.от трансформатора СТЭУ до температуры солидуса. Позади сварочной ванны на расстоянии 25"45 мм (точка пересече" ния оси шва с изотермой восстановления магнитных свойств д -феррита для данного режима) измеряют количество Д-Феррита в шве и поддерживают его постоянным 5 1 1 за счет измененияФ 103167 брасстояния между электродом и нагре-. исключить горячие трещины в шве, а той присадкой в пределах 25"й 5 мм. подача ее в количествах 80 по отПолучение 5 + 1 Ф д -феррита в ношению к расходу электрода повышает центре шва за счет введения дополни- производительность процесса сварки тельной нагретой проволоки позволяетв 1,8 раза,.Заказ 5282/11 Тираж 1106 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5Ьфилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4