Способ высокочастотной сварки

(71) Научно-производственное объединениепо механизации, роботизации труда и совершенствованию ремонтного обеспеченияна предприятиях черной металлургии "Черметмеханизация"(54) СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ(57) Изобретение относится к сварочномупроизводству и может быть использовано: вразличных отраслях промышленности привысокочастотной сварке, например, труб. Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано:в различных отраслях промышленности при высокочастотной сварке, например, труб;Известен способ высокочастотной сварки стальных труб, согласно которому" ф 1 я предотвращения проплавления подают"к свариваемому участку в ходе непрерывной сварки расплавленный флюс, содержащий соединения кальция.Такой способ не влияет на формирование макроструктуры и не исключает возмож- ности образования трещин,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ вйЦель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения возможности использования более широкого диапазона режимов сварки. Способ включает в себя сведение кромок заготовок с образованием Ч-образного зазора, нагрев кромок до температуры сварки и их обжатие, На свариваемые кромки в вершине Ч- образного зазора наносят порошковый тугоплавкий композиционный материал, предварительно нагретый до температуры от точки Кюри этого материала до температуры плавления материала заготовки. По крайней мере один из компонентов наносимого материала имеет температуру плавления выше температуры сварки. В связи с непродолжительностью контакта частицы порошкового материала остаются в исходном состоянии и становятся центрами кристаллизации, изменяется схема структурообразования зоны сварного шва. 1 з,п, ф-лы, 1 ил,сокочастотной сварки, включающий в себя сведение кромок заготовок под углом друг к другу с образованием Ч-образного зазора, О нагрев кромок до температуры сварки и их ,Од обжатие.Основным недостатком известного спо фе соба является сильная зависимость макро-- ь структуры, которая определяет качествосварного соединения, от режима сварки.Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения возможности использования более широкого диапазона режимов сварки.В процессе ведения высокочастотной сварки наносят порошковый тугоплавкийкомпозиционный материал на свариваемые кромки в вершине Ч-образного зазора. При этом происходит взаимодействие фаз: жидкого шлака, расплава металла и твердых зерен, В результате взаимодействия расплава 5 металла с тугоплавким композиционным порошковым материалом получают вязкую матрицу с распределенными в ней твердыми частицами, что обеспечивает рассматриваемому материалу высокую ударную 10 вязкость. В период кристаллизации расплава твердые зерна тугоплавкого композиционного порошка материала являются центрами кристаллизации, в результате чего изменяется микроструктура и макро структура сварного соединения, отсутствует ярко выраженная волокнистая структура, которая приводит к ухудшению качества соединения, образованию дефектов и трещин. 20Граничные значения для температуры нагрева тугоплавкого композиционного материала выбирают с учетом прочности сцепления тугоплавкого композиционного материала с нагретым материалом заготов ки, а также максимального использования вводимого материала. При нагреве тугоплавкого композиционйого материала ниже температуры точки Кюри магнитное поле индуктора влияет на направление движения 30 вводимого материала, снижая коэффициент его использования, при этом мельчайшие частицы вводимого порошкового материала притягиваются к индуктору, нагреваются в его поле до температуры точки Кюри и вы водят из строя его изоляцию.При нагреве вводимого порошкового материала, выше температуры плавления материала заготовки возможны подплавления и налипания порошкового материала на 40 околошовную зону заготовки, что может отрицательно сказаться на ее качестве.Таким образом, для получения качественного сварного соединения с высоким коэффициентом использования вводимого 45 порошкового материала необходимо нагревать порошковый материал в интервале температур от точки Кюри данного композиционного материала до температуры плавления материала заготовки. 50 Способ может быть осуществлен на установке, приведенной на чертеже.Установка для высокочастотной сварки труб включает в себя плазмотрон 1 с устройством 2 подачи порошкового материала и индуктор 3, подключенные к источнику 4 питания. Плазмотрон 1 и индуктор 3 взаимодействуют с поверхностью трубной заготовки 5. Способ осуществляется следующим образом,Высокочастотный индуктор 3 и плазмотрон 1 устанавливают над стыком кромок предварительно сформованной трубной заготовки 5. Плазмотрон 1 ориентируют в одной плоскости с осью трубы и под углом, лежащим в интервале от+45 до -45 к оси сварного шва по направлению движения трубы. Угол ориентации плазмотрона (высокотемпературной стрУи) по отношению к сварному шву выбирается из следующих со.ображений, При напылении оптимальным является угол 90 по отношению к напыляемой поверхности. По мере уменьшения угла напыления возрастает пористость покрытий, уменьшается коэффициент использования напыляемого материала, снижается уровень плотности покрытий и прочности сцепления покрытия с основным материалом, Оптимальный угол ввода композиционного порошкового материала определяли экспериментально при исследовании качества сварных швов, полученных при различных углах ориентации высокотемпературной струи, имплантирующей тугоплавкий композиционный порошковый материал. В результате эксперимента получены сварные швы хорошего качества, когда высоко- температурную струю ориентировали в одной плоскости с осью трубы и под углом, лежащим в интервале от+45 до -45. к оси сварного шва по направлению движения трубы. Наилучшее качество сварного шва было получено, когда композиционный порошковый материал вводили одновременно двумя высокотемпературными симметрично расположенными струями относительно оси, трубы, для этого использовали двух- струйный плазмотрон или два плазмотрона, расположенных симметрично относительно оси сварного шва. Включают источник 4 питания. Переменное электромагнитное поле, возникающее при прохождении через индуктор 3 электрического тока высокой частоть., возбуждает вихревые токи в кромках заготовки, Эти токи на отрезке заготовки, равном примерно длине индуктора, пересекают кромки в направлении, параллельном расположению стыка кромок, разогревая их до температуры сварки, Зажигают рабочую дугу плазмотрона 1. Устройством 2 подачи материала подают тугоплавкий композиционный порошковый материал в высокотемпературную плазменную струю плазмотрона 1. Высокотемпературной плазменной струей плазмотрона 1 нагревают тугоплавкий композиционный порошковый материала в интервале температур от точки Кюри данного тугоплавкого компози. 4050 55 ционного порошкового материала до температуры плавления материала трубы и вводят в Ч-образный зазор зоны сварки. В результате взаимодействия фаз (жидкого шлака, расплава металла и твердых частиц) 5 тугоплавкого композиционного порошка мы получаем вязкую матрицу с распределенными в ней твердыми частицами. В связи с непродолжительностью контакта частицы тугоплавкого композиционного порошка ос таются в исходном состоянии и становятся центрами кристаллизации, изменяется схема структурообразования зоны сварного шва, отсутствует ярко выраженная волокнистая структура, изменяющийся угол изгиба 15 волокон которой приводит к ухудшению качества соединения, образованию дефектов и трещин. Таким образом расширяются технологические возможности высокочастотной сварки за счет обеспечения возможнос ти использования более широкого диапазона ее режимов.П р и м е р, Производилась сварка трубы,Ф 219 ммстали В Ст.Зсп наагрегатеТЭСА 203-530. Частота тока в индукторе 10 кГц, 25 Устанавливали плазмотрон от установки УПУ-ЗД над стыком кромок под углом 45 О на высоте 120 й 10 мм от внешнего среза сопла. Включали источник питания от установки АПР, зажигалась дуга плазмотррна 30 со следующими параметрами: ток дуги 280- 320 А, напряжение дуги 75-105 В, расход рабочего газа азота 3,2 г/с. В качестве транспортирующего газа использовали ар 35 гон. Для подачи тугоплавкого композиционного порошкового материала АКЦе+ (Ю 2 С+ ИС) использовали порошковый питатель от установки АПН-ЗОЗ, Тугоплавкий композиционный порошковый материал АКЦе + 062 С + ЧЧС) нагревали высокотемпературной струей до температуры 1100 ОС и вводили его в Ч-образный зазор зоны сварки. В результате был получен шов без трещин со структурой, в которой нет выраженной волокнистости, и с ударной вязкостью (39 й 2). 10 Дж/м,ф ор мул а из о 6 рете н и я 1, Способ высокочастотной сварки, включающий сведение кромок заготовок под углом друг к другу с образованием Ч-образного зазора, нагрев кромок до температуры сварки и их обжатие, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения использования более широкого диапазона режимов сварки, на свариваемые кромки в вершине Ч-образного зазора наносят порошковый тугоплавкий композиционный материал, предварительно нагретый до температуры от точки Кюри этого материала до температуры плавления материала заготовки.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что по крайней мере один из компонентов наносимого порошкового тугоплавкого композиционного материала имеет температуру плавления выше температуры сварки.1712103 рректор Н.Ревска едактор М.Цитк Тиражарственного комитета по изобре 113035, Москва, Ж, Рауш изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 495 ВНИИПИ оставител ехред М,М.Ветровагентал Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССРая наб., 4/5