Способ электрошлаковой сварки разнородных металлов

(51) 5 НИЯ ЙИ Оп 89/088993, Бюл, Итут электрудко, А,Н. ния неиз раз- ИНИЙ И ческого лект он ности нений - ов, таки хдля эм варки им, Ефон ников ичных а прои Шлако идов щ ллов, о ератур ред, ИА,ние, 1971. очник и4 М сварке. П ашиност рка ,: М наплавк иностро для И КОБОЙ СВАРЮВ ени аль мет лак аллов план овал сварка ины, Можетектротехни алю о ва венных сварных соединений алюминия со у сталью при увеличении толщины сваривае- р мых деталей более 25 мм и совершенно непригоден для создания неразъемных сварных электрических контактов на узлах ошиновки электролизеров, в частности при сварке узлов из алюминия и стали.Целью изобретения является устране- а ние указанных недостатков и создание но- НОГО способа электрошлаковой сварки алюминия со сталью без образования интерметаллических прослоек в сварном соединении.Поставленная цель достигается тем, что по способу электрошлаковой сварки пластинчатым электродом в качестве источника ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛКИ РАЗНОРОДНЫХ МЕТА(57) Использование: сваркалением, а именно электростали и алюминия большойбыть широко использовано Изобретение относится к способам с рки металлов плавлением, а именно к электрошлаковой сварке стали и алюминия большой толщины, Может быть широко использовано в электротехнической промышленности для создания неразьемных соединений - контактов из разнородных металлов, таких как алюминий и сталь для электролитического получения металлов,Широко известны способысоздания контактных соединений из разнородных металлов с помощью специальных переходников (1).В качестве прототипа взят способ сварки плавлением меди со сталь 1 о (2). Однако указанный способ не обеспечивает качестческой промыц. разьемных соед нороднь 1 х метал сталь в установ получения разл шлаковая свар 1 тым электродом хлоридов и фто земельных мета стоянство темп на уровне 1035 Оа создает усло творения окис алюминиевой д температуру пл печивает нагрев ратуры, при к смачивает кром металйа исполь для созда контактов х как алюмлектролитиеталлов. Э р зводится пластинча вая ванна состоит из елочных и щелочнобеспечивающих поы шлаковой. ванны С. Такая температуболее полного расенки на кромках есмотря на высокую этой пленки и обесой детали до темпе- алюминий хорошо честве электродного миний, 1 табл, 1 ил.нагрева шлаковой ванны, состоящий из хлоридов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов, процесс сварки осуществляют при температуре шлаковой ванны 1035-1065 С, в качестве электродного металла используют алюминий,Температура шлаковой ванны 1050 С создает условия для более полного растворения окисной пленки на кромках алюминиевой детали несмотря на высокую температуру плавления этой пленки и обеспечивает нагрев стальной детали до температуры, при которой алюминий хорошо смачивает кромку. Хиже этой температуры, например при 950 С, шлаковая ванна плохо растворяет А 20 з, а стальная кромка недостаточно нагревается. Выше этой температуры, например при 1100 С, А 20 з растворяется хорошо, но наблюдается интенсивное испарение компонентов шлаковой ванны, йовышается удельное сопротивление жидкого алюминия, возрастают энергетические затраты, процесс становится неэкономичным Температура шлаковой ванны 1050 С является оптимальной при сварке разнородных металлов, таких как алюминий и сталь.Для обеспечения постоянства температуры шлаковой ваннь 1 на уровне 1050 С используется метод магнитной гидродинамики, а именно метод внешнего МГД-воздействия на шлаковую ванну в процессе сварки.Ниже в таблице приведены сведения о влиянии различной температурь 1 шлаковой ванны на характеристики сварного соединения алюминий-сталь и качество металла шва.Таким образом, данные таблицы подтверждают, что температура шлаковой ваннь 1 1050 С позволяет получать более высокие и стабильные характеристики сварного соединения алюминий-сталь.Шлаковая ванна одну из кромок, а именно стальную, обрабатывает только электрохимически, не доводя ее до расплавления, а другую алюминиевую одновременно обрабатывает и расплавляет. Обработанная стальная кромка хорошо смачивается металлической ванной и в процессе кристаллизации образует сварной шов безинтерметаллических соединений на границе раздела.В качестве электродного металла используется алюминий.Рекомендуемый способ электрошлаковой сварки разнородных металлов поясняется примером конкретного выполнения сварного соединения на стали с алюминием и приведен на чертеже, На свариваемые кромки соединяемых деталей из стали 1 иалюминия 2 толщиной 70 мм устанавливают формирующие приспособления, состоящие из поддона, боковых кристаллизаторов 4 и выводных планок 5, К источнику питания (не показан) подключают сварочный электрод 6 и поддон 3. Наводят шлаковую ванну 7, температуру которой поддерживают на уровне 1050 С путем электромагнитного перемешивания всего объема ванны. Сварочный электрод 6 из алюминия вводится в зазор между кромками свариваемых деталей и постепенно заполняет зазор расплавленным 510 алюминием 8, который, кристаллиэуясь, образует сварной шов 9. При этом кромки стальной детали остались неоплавленными, а кромки детали из алюминия были оплавлены на 10 - 12 мм. В результате получено 15 сварное соединение, отвечающее требованиям заводских условий, Сварка осуществлялась на аппарате Ас источником 20 питания ТШ С/1.Режим сварки: сварочный ток 3,5 .4,5 кА, напряжение сварки 3035 В, зазор между свариваемыми деталями 50 мм; сечение свариваемых деталей 90 х 115 мм,Рекомендуемый способ электрошлаковой сварки разнородных металлов обладает следующими преимуществами: 1) расширяет диапазон свариваемых материалов;2) повышает производительность сварочныхх работ, причем с увеличением толщины свариваемых материалов повышение производительности сварочных работ может быть в 20 - 120 раз;3) создается возмокность получения сварных элементов из разнородных метал 30 35 лов большой толщины; динений при одновременной зкономии электродных материалов на 25 - 30 о;5) улучшает условия труда сварщиков;6) зкономический эффект от внедрения рекомендуемого технического решения на одном из заводов Минмонтажспецстроя СССР завод СУК) составляет не менее 100 тыс, руб. в год,45 Формула изобретения Способ электрошлаковой сварки разнородных металлов, при котором производят расплавление электродного металла в 50 перемешиваемой шлаковой ванне, обеспечивающей обработку свариваемых поверхностей и имеющей температуру выше температуры плавления электродного ме 55 талла и ниже температуры плавления более тугоплавкого из свариваемых металлов, после чего обеспечивают кристаллизацию металла шва, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 4) исключает применение переходных40 элементов для формирования сварных сое1785857 шлаковой ванны 1035 в 10 С, при этом в качестве электродного металла используют алюминий. целью повышения качества сварного соедикения при сварке алюминия со сталью, процесс сварки осуществляют и ри температуре Характеристика,сва ного сМеханические свойства ое инения Качество металла шва и степень обработки кро- мок на алюминиина стали ОьМПа Недостаточный нагрев кромки,ухудшение смачиваемости алюминием,несплошности на границе сое инения23 35 1, Магнитное перемешивание. 2, Барботирование, 950 78 48 59 3. Применение расщепленного электрода,4.Введение Возгоняющихся либо кипящих при определенной температуре компонентов, 62 1050 92 Полное растворение оксида А 20 з и перевод его в состояние суспенэии. Металл шва плотный, беэ пор и шлаковых вклю- чений 110 72 52 29 Резко возрастает летучесть компонентов шлаковой ванн нарушаетпроцес сварки, п вышаетс удельное противл жидко люми Темпе- ратура шлаковой ванны, С Отсутствиеполного растворения оксида А 1 гОз,в металлешва шлаковые включения, плены Кромки прогреты на глубину; хорошо смачива ются алюминием, Несплош ности на границе сплавления отсутствуют Кромки прогрева ютсяя на большуюглубину, смачивание шается,влениеошее Способы обеспечения равномерной температуры по всему обьему шлаковой ванны, Густи Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 каз 217 8 НИИ Составитель А, СафонниковТехред М.Моргентал Корре Тираж ПодписноеГасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5