Способ контактной стыковой сварки

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИК ГО АНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСН НИДЕТЕЛЬСТВ еев,. В. П Ф. ыс скуина на констру ого мав чно- торектно гичес иносварками 19 СССР 1963, СССР7 (прот ьств / 04 ьств 4, 19 ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС елАм изОБРетений и ОткРыт(71) Всесоюзный орден исследовательский .и про ский институт металлур строения.(54) (57) 1. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ, при котором осуществляют оплавление свариваемых торцов, чередуя цикл с паузой, увеличивая и уменьшая в цикле скорость сближения сваринаемых торцов, и последующую осадку, отличающийся тем, что, с целью улучшения ка.чества сварки при соединении полос, продолжитьность каждой паузы постепенно от цикла к циклу сокращают от 0,2 до 0,007 с, а затем за- 2 с до начала осадки плавно в течение, а затем за 1 - 2 с до начала осад. ки плавно переходят к непрерывному сближению полос.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину перемещения полос за один цикл постепенно уменьшают от, цикла к циклу в интервале 0,15 - 0,025 мм.Изобретение относится к сварке и может быть использовано в металлургии и машиностроении, преимущественно для контактной стыковой сварки оплавлением тонких полос и других изделий развитого сечения из нержавеющих, жаропрочных сталей и сплавов.Известен способ контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением полос из углеродистых и конструкционных сталей 1,Однако способ не .всегда пригоден для ,сварки нержавеющих жаропрочных сталей из-за невозможности обеспечения требуе. мого распределения температур вблизи торцов перед осадкой.Известен способ контактной стыковой сварки оплавлеиием, при котором скорость оплавления периодически, через равные промежутки времени кратковременно повышают 2,Недостатком способа при реализации его на полосах является то, что кратковременное повышение скорости оплавления через равные промежутки времени, без учета стадий и скоростей непрерывного оплавления, приводит к нарушению устойчивости процесса оплавления, проявляющееся либо в закорачиваниях торцов, либо в выбросе крупных обьемов нагретого металла с образованием глубоких кратеров на торцах, Даже кратковременное (0,02 с) нарушение устойчивости оплавления, особенно перед осадкой, приводит к заметному снижению качества сварного соединения, а выброс крупных объемов нагретого металла снижает эффективность нагрева торцов при оплавлении и получение необходимого для достижения высокого качества равномерного слоя расплава на торцах.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ контактной стыковой сварки, при котором осуществляют оглавление свариваемых торцов, чередуя цикл с паузой, увеличивая и уменьшая в цикле скорость сближения свариваемых торцов и последующую осадку 3,Основным недостатком известногр способа является низкое качество сварного соединения при и.пользовании его для сварки полос, объясняющееся тем, что сближение концов деталей возобновляют только после полного выброса расплавленных частиц с образованием зазора между свариваемыми торцами. При сварке полос это приводит к нарушению газовой защиты нагретых торцов и к их окислению, а также к быстрому охлаждению концов полос. Толстые окисные пленки, например, на железе при высоких температурах образуются уже за 0,01 с. Для полного удаления образовавшихся окисных пленок из стыка температура на торцах не должна опускаться ниже температуры плавления окислов. Время охлаждения оплавленных торцов до этихтемператур зависит от толщины слоя расплава и градиента температур нагретых кон.цов, а также от разницы между средними температурами оплавляемых торцов и температурами плавления окислов, При сварке полос с толщиной слоя расплава О,в 0,3 мм время охлаждения составляет 0,02 - 0,1 с, а на полосах из нержавеющих сталей разница температур нагретых торцов и плавления тугоплавких окислов меньше, и время 1 О охлаждения уменьшается.Вытеснение из стыка окисных пленок,образовавшихся при использовании известного способа контактной стыковой сварки на полосах, возможно, но для этого требуется значительное увеличение припусков и давлений осадки. В свою очередь, это при.ведет к большому искривлению текстуры в стыке; а также к поперечной ориентации структуры вблизи стыка и в конечном итоге - к ослаблению прочности соединенияпосле зачистки грата.Цель изобретения повышение качествасварки при соединении полос. Сущность изобретения заключается втом, что повторное (последующее) сближение концов полос производят, не допуская 40 образования зазора и прекращения импульса тока. Прн кратковременном повышении скорости сближения свариваемых торцов растет поперечное сечение перемычек, из-за чего плотность тока в перемычках падает, увеличивается время их существования, т. е. большая доля тепла отводится вглубь деталей. С уменьшением плотности тока в перемычках снижается интенсивность их разрушения, в результате чего больше расплавленного металла остается на торцах, .и он распределяется на торцах более равномерно, Кроме того, при повышении скорости, сближения наряду с основными перемычками появляются новые более мелкие, и среднее эффективное значение тока растет.При уменьшении скорости сближения с 25 30 35 Поставленная, цель достигается тем, чтосогласно способу укбнтактной стыковойсварки, при котором осуществляют оплавление свариваемых торцов, чередуя цикл спаузой, увеличивая и уменьшая в цикле скорость сближения свариваемых торцов, ипоследующую осадку, продолжительностькаждой паузы постепенно. сокращают отцикла к циклу с 0,2 до 0,007 с, а затем за1 - 2 с до начала осадки переходят к непрерывному сближению полос,При этом величину взаимного перемещения полос за один цикл постепенно уменьшают от цикла к циклу в предеЛах 0,15 -0025 мм,обеспечением паузы (остановки) разрушаются перемычки, достигшие критического размера. Остановка предупреждает зал и. панне торцов, продолжительность остановки (паузы) постепенно уменьшают от цикла к циклу в пределах 0,2 - 0,007 с (что соизмеримо с длительностью существования перемычек). В начале, оплавления в холодных торцах время нагрева до взрыва перемычки составляет 0,2 - 0,1 с в зависимости от толщины полос. С нагревом торцов. растет электрическое сопротивление в кон. такте, снижается время, необходимое для нагрева и разрушения перемычек. Соответ. ственно этому и уменьшают продолжитель. ность пауз до 0,007 с вплоть до перехода к непрерывному сближению концов полос за 1 - 2 с до начала осадки. Если электрическое сопротивление свариваемого металла высокое, как, например, у нержавеющей стали, перемычки греются быстрее, поэтому кроме снижения продолжительности пауз постепенно уменьшают от цикла к циклу в пределах О,5 - 0,025 мм величину взаимного сближения концов полос за .один цикл в зависимости от толщины и теплофизических свойств материала,Таким образом; постепенное уменьшение продолжительности пауз и величины взаимного сближения концов полос от цикла к циклу при определенной электрической мощности облегчает образование и разрушение перемычек в единицу времени, усиливает глубинный прогрев и позволяет плавно перейти к непрерывному сближению концов полос. Это необходимо для обеспечения локальной устойчивости процесса оплавления, так как нарушение локальной устойчивости процесса перед осадкой даже на время 0,02 с приводит к снижению качества соединения. Соответствующий подбор электрической мощности и программ кратковременных циклических повышений и уменьшений скорости сближения свариваемых торцов с обеспечением пауз в сближении постепенного уменьшения величины взаимного сближения концов для каждой толщины и ширины полос исключают появление больших неровностей на торцах, расширяют зону нагрева, предупреждают быструю кристаллизацию расплава, и позволяют снизить припускй на оплавление и осадку на ЗОО/О, Получаемая при этом высокая пластичность сварных соединений, благодаря малому искажению структуры в стыке (из-за уменьшенной величины осадки) позволяет прокатывать полосы со сварными соединениями .,более успешно, чем после сварки непрерывным оплавлением, широко применяемой в настоящее время в металлургии. Предлагаемый способ легко реализуется на известных стыкосварочных маши нах с гидравлическим приводом подвижной станины при управлении им двумя щаговыми двигателями от программаторов частот.Рекомендуемый диапазон продолжительности пауз в сближении торцов сва риваемых полос с 0,007 до 0,2,с охватывает сварку полос толщиной 2 - 8 мм, Это.20 25 разно, так как процесс приближается к непрерывному оплавлению и эффективность подогрева свариваемых концов полос сни.жается.Для обеспечения локальнойустойчивости процесса оплавления и, тем самым, уменьшения вероятности закрытия зазоров при прекращении оплавления в момент пауз, непрерывное сближение концов полос доста 35 40 потребует больших припусков и на осадку,При этом для сталей с высоким электричЕским сопротивлением, например нержавеющих, одновременно с уменьшением длительности пауз от цикла к циклу рекомендуется уменьшать и величину взаимного сбли жения концов полос в пределах 0,15 -0,025 мм.Взаимное сближение полос за цикл навеличину более О,5 мм нецелесообразно, так как в этом случае возможно закорачивание торцов с образованием глубоких кратеров при выбросе расплавленного металла, затрудняющих качественное формирование соединений без больших припусков на осадку. При величине сближения менее чем .0,025 мм нагрев неннтенсивен, так как сближение .в этом случае происходит практи. чески непрерывно из-за демпфирования гидравлической системы перемещения подвижНой станины стыкосварочной машины. 5 10 15 обусловлено длительностью существования образующихся металлических иерем ы:и к, а также условиями охлаждения торцов, которые связаны с толщиной полос.При этом для всего диапазона толщнн полос проложительность начальной паузы в сближении концов полос устанавливают одинаковой и равной верхнему значению иэ указанного интервала пауз, т. е, 0,2 с: Продолжительность же конечной паэуы перед непрерывным сближением концов по. лос устанавливают. различной в зависимо. сти от толщины полос. Для более толстых из вышеуказанного интервала толщин полос она должна быть ближе к верхнему пределу, для тонких - к нижнему (0,007 с) а для полос средней толщины (4 - 5 мм) - в середине интервала. Продолжительность начальной паузы более 0,2 с устанавливать нецелесообразно, так как при сварке даже толстых полос в этом случае тепловыделение в контакте со. измеримо с теплоотдачей в Электроды и атмосферу.Длительностьконечных пауз менее 0,007 с даже на тонких полосах нецелесообточно производить зас до начала осадки.При длительности непрерывног сбли. жения более 2 с увеличивается необходимый припуск на оплавление и, вместе с тем, сужается эона нагрева, полученная при шаговом сближении концов полос иэ-за выброса из зазора перегретого металла, что1 10 3 0,2-0,02 0,05-0,020 1 10 3 0,2-0, 02 0,2 Составитель Л. Лапина Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор О. Билак Заказ 204/3 Тираж 103 т Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35. Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г Ужгород, ул. Проектная, ФСварка в лабораторных условиях полос из сплава ЭИ 435 толщиной 3 мм и шириной 400 мм проводится на режиме с постепенными уменьшением пауз от 0,2 до 0,02 с и снижением величины взаимного сближения концов полос от 0,05 до 0,025 мм прн 40 циклах повышения и уменыпения скорости сближения. Припуски на оплавление и осадку составляют О и 3 мм соответственно.Образцы, вырезанные нз соеДинений, сваренных на этом режиме, выдерживают без Известный Непрерывное оп- лавление Предлагаемый способ эффективен не только для нержавеюших, но и для низко- углероДИстых полос, тем более что может быть легко реализован на работающих сварочных машинах. При сварке полос из низкоуглеродистых сталей толщиной 2,8 - 4 мм и шириной 900 - 900 мм предлагаемым споразрушения угол загиба на 80". Образцы, сваренные на обычном режиме, разруша.ются при углах загиба 40 - -60, Угол за, гиба сварных соединений, как показывает опыт прокатки, наиболее близко коррелирует г их прокатываемостыо. Результаты выполнения способа нэ оп. тимальном режиме при сварке полос из сплава ЭИ 435 толщиной 3 мм н шириной 400 мм представлены в таблице. Процесс перекрытия в начальной стадии из-зазакорачивания торцов 12 10 3 40-60 собом повышает прокатываемость сварных соединений без обрывов с 959 б"/в, что уве. личивает выход годного металла, повышает производительность станов и уменьшает расход валков и электроэнергии. Годовой эффект от внедрения нового способа 200 тыс. руб.