Способ сварки металлов

(50 4 В 23 К 28/00. 9 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 07.04,87. Бюл. У 13 (71) Научно в исследовательск и проектно-конструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна(54) СПОСОБ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способам сварки металлов, и может бытьиспользовано в различных отрасляхнародного хозяйства при производствесварных конструкций. Цель изобретения - уменьшение уровня остаточныхсварочных напряжений, повышение технологической и эксплуатационной прочности сварного соединения. Способвключает нагрев, расплавление и формирование сварного шва, пропусканиеимпульсного электрического тока через металл сварного шва впроцессеего кристаллизации в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта в интервапе температур преимущественно от температурыначала кристаллизации до температуры,при которой в металле сварного швазаканчиваются пластические деформации. При этом осуществляют воздействие на дислокационную структуру металла сварного шва, обеспечивая перегруппировку дислокаций в болееэнергетически выгодное состояние, уп"равление диффузионными процессамина межфазной границе и в кристаллизующемся металле сварного шва. Этопозволяет получить металл сварногошва с меньшим уровнем химической неоднородности. 1 з.п. ф-лы. 2 табл.1 1301 б 1Изобретение относится к сварочному производству, в частности к способу дуговой сварки, и моЖет быть ис,пользовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве сварных конструкций.1Цель изобретения - уменьшениеуровня остаточных сварочных напряжений, повалпение технологической и10 эксплуатационной прочности сварногосоединения.Способ осуществляют следующим образомВ процессе сварки металлов, включающем нагрев, расплавление металла и формирование сварного шва, через металл сварного шва в процессе его кристаллизации пропускают импульсный электрический ток в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта в интервале температур от температуры начала кристаллизации до температуры, при которой в сварном шве заканчиваются пластичес кие деформации.При сварке металлов осуществляют перегруппировку дислокаций в более1энергетически выгодное состояние (уменьшение уровня остаточных свароч- З 0 ных напряжений) путем непосредственного воздействия потоком электронов, которым сообщена дрейфовая скорость (электрический ток в импульсе) на дислокации металла сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта, при котором дислокациям сообщается энергия, достаточная для преодоления ими энергетического барьера. Минимальная плотность тока в импульсе, при которой возникает электропластический эффект, составляет для различных металлов 10 - 10 А/мм . При этом увеэ гличение плотности тока в импульсе эквивалентно увеличению действующего на дислокации напряжения, Это и обеспечивает преодоление дислокациями энергетического барьера и перегруппировку в состояние с минимальным уровнем свободной энергии, т.е, уменьшение уровня остаточных сварочных напряжений.Эффективному протеканию процесса способствует то, что пропускание импульсного электрического тока через металл сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эффекта, осуществляют в процессе кристаллизации металла сварного шва, те. с момента образования и начала движения дислокаций. Энергия активации (энергия, необходимая для преодоления дислокациями энергетического барьера) в этот момент минимальна, Это связано стем, что взаимное торможение дислокаций минимально, так как плотность дислокаций в этом момент значительно ниже, чем в оставшем металле сварного шва претерпевшем в процессе остывания деформацию (плотность дислокаций в металле, подвергавшемся деформированию, значительно выше,чем внедеформированном металле)Кроме того, в процессе кристаллизации металла сварного шва атомы дислокаций и окружающие их атомы термоактивированы, что увеличивает подвижность дислокаций и уменьшает необходимую энергию активации,При температуре начала кристаллизации металла сварного шва в нем содержится максимальное количество вакансий, также облегчающих перегруппировку дислокаций,Возможность образования остаточных сварочных напряжений в процессе сварки существует до тех пор, пока в сварном шве протекает пластическая деформация (носителями которой являются дислокации).При сварке металлов происходит взаимодействие электронов, которым сообщена дрейфовая скорость (пропусканием электрического импульса тока через металл сварного шва в режиме, обеспечивающем возникновение электропластического эФФекта) с атомами примеси в металле сварного шва, При этом происходит ускорение диффузии атомов примеси (явление электропереноса), что обеспечивает более полное протекание диффузионных процессов на межфазной границе а также в твердой фазе (кристаллизующейся металл сварного шва), и обеспечивается получение сварного шва сменьшим уровнем химической неоднородности и более высокими прочностными свойствами.Эффективному протеканию процесса способствует то, что взаимодействие электронов, которым сообщена дрейфовая скорость, с атомами примеси осуществляют в процессе кристаллизации металла сварного шва, т.е. в момент,30 б 4 Таблица 1 Свари- ваемый Присадочный металл Способ сварки Параметры сварочной дугиметалл Напряжение,В Скорость, марким/ч 10 ХСНДтолщиной р Ток,А марки 08 Г 2 С Длитель- Частоность,с та, с ПлотностьА/мм толщиной, мм Извест 19 ный 18 Пред- лагаемый1 10 20 -4 100 18 150 19 150 19 5019 50 19 10 110 11 О 20 500 000 8 80 18 когда атомы примеси термоактивированы.П р и м е р. Снаривают листовуюнизколегированную сталь марки10 ХСНД толщиной 2 мм в углекисломгазе, сила сварочного тока 150 А,напряжение 19 В, скорость сварки18 м/ч, через металл сварного шва вПроцессе его кристаллизации пропускают импульсный электрический ток в 1 Орежиме: плотность тока в импульсе5 х 10 А/мм (амплитуда тока в импуль 2 2се 10 А), длительность одного имэпульса 10 с, частота импульсов 1 Гц,-4Подвод импульсного электрического 15тока осуществляют от блока конденсаторов через подвижные контакты, движущиеся по сварному шву со скоростьюсварки: один по кромке хвостовой части сварочной ванны (в зоне, где начинается кристаллизация металла),другой на расстоянии от него 40 мм,т,е. в зоне, где температура сварного шва соответствует окончанию пластических деформаций,25Сварку осуществляют так же придругих значениях плотностей тока ичастот импульсов, данные приведеныв табл.1.Проводят механические испытания. ЗОРезультаты .сведены в табл.2.Образцы, сваренные по предлагаемому способу, обладают лучшими механическими свойствами. 4Использование предлагаемого спосо-,ба сварки металлов обеспечивает припроизводстве сварных конструкций снижение уровня остаточных сварочныхнапряжений, повышение технологической и эксплуатационной прочностисварных соединений и, следовательно,повышение надежности эксплуатациисварных конструкций в целом.Формула изобретения"1. Способ сварки металлов, включающий нагрев, расплавление металла,формирование сварного шва и пропускание через него электрического тока,отличающийся тем, что,с целью уменьшения уровня остаточныхнапряжений, повышения технологической и эксплуатационной прочности.сварного соединения, через формирующийся сварной шов пропускают импульсный электрический ток в режиме элект.ропластического эффекта в интервалетемператур от температуры начала кристаллизации до температуры, при которой в сварномшве заканчиваются пластические деформации,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что пропускают импульсный электрический ток плот 3ностью 10 - 10 А/мм , продол-жительностью импульса 10 - 1 О с,частотой следования, импульсов 120 с Режим пропусканияимпульсного электрического тока1301614 6Таблица 2 Способ сварки Колиных напряжений,кг/мм Известный 60 37 40 41 5641,2 56 37 51 0 4,7 0 60 Составитель Л. НазароваТехред Н.Глущенко Корректор Л.Патай Редактор И.Рогулич Заказ 1183/15 Тирвк 976ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Подписное Производственно-полиграФическое предприятие, г.укгород, ул,Проектная, 4 Предлагаемый1 Максимальная величина остаточчество образцов с трещинами,Х Предел текучесг ти,кг/мм Пределпрочностикг/мм