Способ электродуговой сварки

Союз Советск и кСоциалистически кРеспублик ОП ИСАЙИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1,743810 61) Дополнительное к авт. сеид-ву 2) Заявлен 3.78 (21)2587946/25-2.755(088.8) ием заявки-еллетень24 ння 03.07.80 соедин удерстевииыи камите СССР делам иэебретеиий и открытий.Г. Ме И, Е 71) Заявител ный институт восибирский инженерно-стро им. В. В. Куйбышева(5 способ эром в заэ кообразн ого Изобретение относится к алектродуговой сварке сплавов с применением порошкообразного присадочного металла (ППМ) в виде металлических порошков, опилок, рубленой проволоки и т.д., преимущественно к автоматической сварке сталей под флюсом.Известен лектродуговой сварки, при кото ор между листами подают порош ый присадочный металл 111 .Недостатками его являются неравномерность проплавления ППМ по длине и высоте шва, недостаточная эффективность использования тепла. сварочной дуги, снижение глубины провара и производительности и качества сварки из-за образования непроваров, подрезов и прожогов,Наиболее близким по технической сутцности и достигаемому аффекту к изобретению является способ алектродуговой сварки, при котором свариваемые листы укладывают на подкладку с канавкой, ко,торую заполняют подкладочньм флюсом, а 2в зазор между свариваемыми листами помещают порошкообразный присадочный металл, который располагают слоями, состоящими из частиц одной величины, причем размер частиц каждого последующего 5 слоя увеличивают по мере удаления откорневой части зазора 12 1 .Недостатками этого способа являютсянеравномерность нагрева металла соединения по его высоте, низкая производительность и качество соединения иэ-эа об.разования дефектов шва.Бель изобретения - повышение производительности и качества путем обеспеченияравномерности нагрева металла соединенияпо его высоте, и увеличения количестватепла в корне шва.Поставленная цель достигается тем,что в корневую часть зазора, в канавкуподкладки и в верхний слой подкладочн 20флюса, обращенный к свариваемым липомещают экзотермическую смесь, а вкаждый слой порошкообрвзного присадочного металла, кроме положенного у вео.О 15 20 25 3 7ш инс с зе зоре с вводят Возрастающее по мРре прибпижения и корневой части зазоракоссичество вышеупомянутой экзотермйческой смеси, состоящей из окисла металлес малым сродством к кислороду, элементавосстессовитепя и шлекообразусоцей добавки,Порошкообразный присадочный металлперед послойной засыпкой и зазор подогревоют до температур, возрастающих в направлении слоев металле, которые укладывают в корневой части зазора, причем максимальную температуру подогрева принимают меньше температуры самовозгоранияэкзотермической смеси, а после засыпкиприсадочный металл уплотняют кратковременной вибрацией с дополнительной подпрессовкой его со стороны вершины зазора,Таким образом, в предлагаемом способе дополнительно включены следующие операцииВ ППМ каждого слоя вводится изотермическая смесь (ЭТС), состоящая пз окисла металле с малым сродством к кислороду (железо, марганец, никель, хром и т.д.),,элемента восстановителя ( апюмиппй, мтний, титан и т.д,) и шдакообразу 1 ощей добавки (криолит, плавиковый шлат, фторпдыщелочных металлов и т.ас,), количество которой в слоях увеличивается по мере приближения последних к корпо сварного шва.Для устранения пецроваров в корне швав нижспою часть зазора помещается сосредоточенная порция ЭТС. Часть этой порции располагается непосредственно в канавке подкладки и вводится в верхний слойподкладочного фщоса, что улучшает качество обратной стороны шве прп односторонней сварке.ППМ каждого слоя перед засыпкой нагревается до температуры ниже начала самовозгорания ЭТС и возрастающей по мере приближения слоя к корню шве,После засыпки ППМ уплотняется в зазоре кратковременной вибрацией с дополнительной посцсрессовкой сверху,Режим сварочной дуги, количество вводимого в зазор ППМ, содержание в каждомслое ЭТС, вес сосредоточенной порциисмеси в нижней части разделки, в канавкеподкладки и в подкледочном флюсе, температуры поаогрева отдельных слоев ППМ,продолжительность и частоту вибрации Вьсбирают таим образом, чтобы температурасовместного нагрева металла дугой, экзо"т мячаскимн реакциями и предваритепьссс,ю ссагреаом по всему сечению шва былавыше температуры плавления основного яприсадочного металла и обеспечивала удаление из зоны сварки образующих шлаков,повышение производигельности и качествасварных швов,П р и м е р, По предлагаемому способу проводят опытные серии автоматическойсварки листов из малоуглероаистой сталиВСт,Зсп 4 с толщиной 12-40 мм подфлюсом АНА, электродной проволокойСвГА Ц 4 мм на сварочном трактореАД С-2.Сварка осуществляется двумя методами:на фпюсовой подушке и на стальной подкладке, беэ скоса кромок у листов призазоре межау ними 7-11 мм.Толщина одного слоя ППМ принимает.ся равной 4 мм, а количество слоев определяется толщиной свариваемых листов,Так, например, при толщине листов 16 ммзазор засыпается в 4 слоя. В первый(нижний) слой помещается крупка из проволоки СВА 6 0,8 мм, во второй -6 1,2 мм, в третий1,6 мм ичетвер тый - 6 2 мм при длине столбиков, равной диаметру проволоки. В ППМ вводится ЭТС, состоящая из21,6% алюминия, 73,4% железной окалины (с кислородным балансом 26,2%), 4%криопита и 1% плавикового шпата, В первый слой ЭТС вводится в количестве 15%,во второй слой - 10% и в третий слой 355% к весу слоя, Кроме того, на дне зазора помещается сосредоточенная порциясмеси весом 60 г на погонный метр шва,из которой 15 гам помещается в канавкеподкладки, 15 г/м - в верхнем слое подкпадочного флюса, а остальное - на днезазора,Перед засьшкой ППМ подогреваетсяв муфеле: первый слой до температуры1200 С, второй слой - 1000 С и тратий спой - 400 С. Верхний слой не подогревается и в него не вводится экзотермическая смесь.После засыпки известным наружнымвибратором с приставкой для уплотненияпроизводится уплотнение ППМ в зазоре50вибрацией с последующей подпрессовкойсверху.В таблице приведены данные о температуре нагрева ППМ на разной глубинев С (3=700 А, =36 В, Ч в=12,5 мlч,зазор 8 1 0 мм) е743810 Предлагаемый способ 11 зве сти ыйспособ Глубина,Предваритещ ный подогрев Нагрев акэотермической реакцией Ойцаа темперв тура 6114 4437 6114 4437 0,2 0,4 400 2820 2385 0,6 16 23 2070 400 0,8 1000 1000 1577 80 1538 100 1200 1200 162 1592 230 1,6 1/св Е Ха ЕУЛ Ес.Температура нагрева металла дугой на глубине г., см определяется по схеме квазистационарного поля для полубесконечного тела и кругового распределенного источника тепла ППМ, расположенный в зазоре при этом считается монолитным. где ( - гепловой поток дуги, кал/г,/св - скорость сварки, см/с;3 - коэффйциент теплопроводКАЛНОСТИ, с - сЦ. - коэффициент температуропроводности,- коэффициент перехода от сосредоточенного к распределенномуисточнику нагреваКак видно из таблицы, глубина проплавпения ППМ при данном режиме в известном способе составляет примерно 8-9 мм,что заставляет при сварке листов с толшиной 16 мм увеличивать силу тока на40-70%, либо прибегать к двустороннейи многопроходной сварке,В предложенном способе глубина проплавления на том же режиме составляет16-17 мм; что позволяет производитьоднопроходную сварку листов с толщиной16 мм при одновременном увеличении скорости сварки на 30-50%, а в случае увеличения силы сварочного тока до 9001100 А,. производить однопроходную свауку листов стапи с толщиной 20 мм и более.Производительность наплавки повышается до 29-30 кг/ч по сравнению с 20-. 2022 кг/ч в известном способе и 10- 11 к/чпри обычной сварке под флюсом без ввепения ППМ,Использование предлагаемого способа25сварки, повышая ее производительность,уменьшает не только основное время сварки, но и вспомогательное время, напримервремя на установку автомата, зарядку проволоки, флюса, очистку ШВОВ От флюса ишлака, поскольку число проходов по сравЗонению с известным способом уменьшается.Предварительный подогрев ППМ благоприятно и многосторонне влияет на процесс сварки: уменьшает время, необходимое для расплавления ППМ, повышает рав 35номерность нагрева металла по высоте исечению шва, интенсивность протеканияэкзотермических реакций. Следует учесть,что тепловые потери при нагреве ППМ в40муфеле обычно меньше, чем тепловыепотери на излучение, через флюс и металлизделия при непосредственном нагревеППМ дугой,Использование ЭТС в предложенном45способе не только интенсифицирует процесс сварки, но и создает дополнительнуювозможность для его регулирования. Так,например, сосредоточенная порция ЭТС,помешаемая на дне зазора, в канавке подкладки и частично в подкладочном флюсе,50не только увеличивает теплообразованиев нижней наиболее ответственной части соединения, повышая тем самым равномерность нагрева металла по высоте, но и способствует пучшему формированию корня 55шва и его обратного валика при односторонней сварке.Уплотнение ППМ в зазоре кратковременной вибрацией и подпрессовкой свер7 7438 ху увеличивает количество ППМ, которое можно поместить в зазоре и сокращает при этом расход электродной проволоки на погонный метр сварного шва,Все это вместе взятое улучшает тех 5 нологические и энергетические характеристикии сварочного процесса..формул а изоб ретения що1. Способ электродуговой сварки, при котором свариваемые листы укладывают на подкладку с канавкой, которую заполняот подкладочным флюсом, а в зазор между свариваемыми листами помещают порошкообразный присвдочный металл, который располагают слоями, состоящими из чаотиц одной величины, причем размер частиц каждого последующего слоя увеличивают цо мере удаления от корневой части зазора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и качества путем обеспечения равномерности нагрева металла соединения по его высоте, и увеличения. количества тепла в корне шва, в корневую часть зазора, в канавку подкладки и в верхний слой подкаоченного флюса, обращенный к свариваемым листам, помещают экзотермическую смесь, Зо а в каждый слой порошкообразного приса 10 8дочного металла, кроме расположенного увершины зазора, вводят возрастающее помере приближения к корневой части зазора количествовышеупомянутой; экэотермнческой смеси, состоящей иэ окисла металла с малым сродством к кислороду, элс;.мента восстановителя и шлакообразующейдобавки,2. Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что порошкообрвзный присадочный металл перед послойной засыпкойв зазор подогревают до температур, возрастающих в направлении слоев металла, которые укладывают в корневой части зазора, причем максимальную температуру подогрева принимают меньше температурысамовозгорания экэотермической смеси, апосле засыпки присадочный металл уплотняют кратковременной вибрацией с дополнительной подпрессовкой его со сторонывершины зазора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Ивочкин И, И. Теоретические основыи перспективы применения порошкообразного присадочного металла в электросваркеплавлением. Сб. "Монтажные работы встроительстве", Труды ВНИИ монтажспецстроя, вып. 1 У, М., 1970, с, 176-"178,2, Авторское свидетельство СССР409805, кп, В 23 К 9/00, 1974, Составитель Н. РощупкинРедактор Л, Алексеенко Техред О. Легеза Корректор В, Вутяга:Заказ 3750/3 Тираж 1160 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо цепам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент, г. Ужгород ул. Проектная, 4