Способ сварки

Союз Советских Социвлистических Республик(22) Заявлено 220678 (21) 26 31825/25-2 7 (51) М, Кд,В 23 К 25/00 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель по монтажным и специальным строительным работам(54) СПОСОБ СВАРКИ Изобретение относится к областисварки, в частности, к электрошлаковой сварке и переплаву с применениемприсадочного гранулированного материала,Известен способ электрошлаковойсварки, например, проволочным электродом с присадочным материалом в виде металлического порошка, подаваемого под собственным весом непосредственно в наиболее нагретую частьшлаковой ванны в количестве, зависящем от тепловой мощности этой ванны Я.Недостатком этого способа является то, что его нельзя целесообразноиспользовать при электрошлаковой сварке электродами большого сечения, например пластинчатыми, или плавящимися мундштуками. Это объясняется тем, 2 Очто при прохоидении сварочного токабольшой величины по электродам большого сечения или плавящимся мундштукам, вокруг них возникает сильноемагнитное поле, которое притягиваетприсадочный порошкообраэный материал,обладающий ферромагнитными свойствами. В результате этот присадочныйматериал налипает на их поверхностьи не может быть больше подан в шла ковую ванну независимо от них, Однако при этом не удается подать в шлаковую ванну требуемое оптимальное количество присадочного материала, так как электроды большого сечения и плавящиеся мундштуки являются соответственно малоподвижными или неподвижными. Кроме того, накапливание большого количества присадочного материала на поверхностях этих электродов (мундштуков) приводит также к эакорачиванию сварочной цепи между ними и иэделием, либо кристаллизатором, т.е. к нарушению процесса, снижению его про" изводительности и качества изделия, То же самое относится к электрошлако" вому переплаву.Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является способ сварки, при котором на поверхность электрода подают гранулированный присадочный материал с ферромагнитными свойствами 2, При этом материал налипает на электрод,под действием электромагнитного поля от проходящего по электроду сварочного тока. В зону плавления этот материал поступает совместно с электродом при перемещении последнего.Этот известный способ имеет тот недостаток, что его невозможно использовать при сварке малоподвижными электродами большого сечения - пластинчатыми электродами, либо неподвижными - плавящимися мундштуками, так как при этом в шлаковую ванну в единицу времени поступает лишь незначительное количество присадочного материала, а из-за его накапливания на поверхности вылета электрода возможно закорачивание сварочной цепи и связанное с этим снижение производительности и ухудшение качества свариваемых изделий. Это относится также к электрошлаковому переплаву.Цель изобретения - повышение произ водительности процесса и качества сварки пластннчатым электродом или плавящимся мундштуком.Эта цель достигается тем,что присадочный материал перемещают по по я верхности электрода, для чего периодически уменьшают силу сварочного тока отноминальной величины до критического значения, при котором магнитные силы притяжения частиц материала к электроду меньше силы их тяжести, причем критическое значение силы сварочного тока определяется следующей зависимостью( )04 2"кр - )чРгДе )ко -сварочный ток, А;гп - масса частицы присадочного фер-З 5ромагнитного материала, кг;- расстояние между осью вылетаэлектрода (плавящегося мундштука) и центром тяжести частиц первОго слоя присадочногоматериала на вылете, м;)М - магнитная проницаемость присадочного материала;наибольший габаритный размерчастиц .присадочного материала, м,На чертеже изображена схема электрошлаковой сварки.Сварка ведется с подачей на плавящийся мундштук порошкообразного присадочного материала с ферромагнит О ными свойствами, который перемещают вдоль мундштука путем периодического уменьшения силы сварочного тока до критической величины.Присадочный материал 1 подают, напрМмер, с двух сторон из бункеров 2 на поверхность неподвижного плавящегося мундштука 3, внутри которого проходит электродная проволока 4. Таким образом материал 1 можно по- давать на пластинчатый электродЧастицы материала 1 при выходе из бункеров 2 попадают под действие магнитного поля, которое создается вокруг электрода и плавящегося мундштука при прохождении сварочного тока 65 и налипают на их поверхность слой за слоем. Находящиеся на поверхности час. тицы подвергаются теперь воздействию двух сил - тяжести и электромагнитного поля. Сила тяжестичастиц порошка зависит от их массы, а сила поля, главным образом, - от величины сварочного тока и расстояния от оси электрода (или плавящегося мундштука) до центра тяжести частиц первого слоя. Присадочный порошок вводят в зону плавления путем его перемещения по стороне А, которое создают периодическим снижением силы сварочного тока от номинального до критического значения (3). При достижении Зр сила тяжести частиц начинает превышать силу трения, вызванную силой притяжения магнитным полем частиц к поверхности, в результате чего поро - шок начинает перемещаться вдоль этой поверхности как по направляющей в шлаковую ванну, ограниченную кромками свариваемого изделия и кристаллизаторами 5. Бункера 2 для подачи порошка целесообразно размещать со стороны кристаллизаторов 5 для обеспечения равномерного развара кромок. Частоту изменения силы тока от номинальной до )(, определяют экспериментально, однако исследования показали, что она значительно меньше промьп ленной частоты.Критическое значение силы сварочного тока Д , при котором магнитные силы притяжения частиц материала меньше силы их тяжести, определяется зависимостью где 7 к), - сварочный ток, А;щ - масса частицы присадочногоферромагнитного материала,кг;расстояние между осью электрода (плавящегося мундштука)и центром тяжести частиц первого слоя налипшего присадочного материала, м;)Ч - магнитная проницаемость присадочного материала;наибольший габаритный раз -мер частиц присадочного материала, м,П р и м е р. Проводилась электрошлаковая сварка стыковых соединенийтолщиной 100 мм из стали 10 Г 2 С 1, высотой 200 мм плавящимся мундштуком ввиде стальной трубки ф 20 мм с толщиной стенки 4 мм, внутри которой подавалась электродная проволока 3,0 мммарки СвГА со скоростью 260 м/ч,Был использован флюс АНА и система пульсации сварочного тока, Сварка осуществлялась постоянным токомна обратной полярности,В качестве гранулированного присадочного металла использоваласькрупка, приготовленная из сварочной,4-33 4,4-18,0 34 11,6 ормула изобретения ческого знаные силы нри к электропричем рочного тока симостью щественнотором на поают гранулитериал с феро т л ио, с целью пости и качест- бОэлектродом илиприсадочныйповерхностииодически уметока от номи(104/2 др- УЕ проволоки Ф 1,2 мм СвГА. Сварка начиналась на стальной подкладке с применением водоохлаждаемых медных кристаллизаторов,Сварка проводилась на токе 900- 950 А,напряжение сварки составляло 42-45 В, опимальное количество подаваемого гранулированного присадочно- го металла определялось из условия максимального использования тепловой мощности шлаковой ванны по известной формуле количество подаваемого в ван ну гранулированного присадочного металла, г/сек; тепловая мощность источника нагрева, ккал/сек;удельное теплосодержание плавления металла шва,ккал/г (=0,325);количество подаваемой электродной проволоки, г/сек (4,08 г/сек);глубина проплавления обеих кромок свариваемого изделия,см (принимаем = 1,0);зазор мещу свариваемыми кромками, см (: 4 О);30 тепловой КЩ процесса сварки (принимаем 0,5),Способ сварки, преимуэлектрошлаковый, при коверхность электрода подрованный присадочный маромагнитными свойствамич а ю щ и й с я тем, чтвышения производительнова сварки пластинчатымплавящимся мундштуком,материал перемещают поэлектрода, для чего перньшают силу сварочного Подставив укаэанные значения в формулу, получаем требуемое количесво крупки. Толщина слоя крупки составила 5,0 мм на каждую сторону мундштука.Среднее критическое значение тока ) рассчитывалось по приводимойкрвыше зависимости и составило 160 А, Частота пульсации тока в пределах от номчнального до критического состояния 10 Гц.В результате применения предло" женного способа время выполнения стыка сократилось с 35 мин по обычной технологии до 12 мин, т.е. почти в 3 раза.Механические свойства сварного соединения, выполненного по предлагаемому способу, приведены в таблице.Поедлагаемый способ сварки позволяет повысить производительность сварки в 2,5-3 раза, уменьшить протяженность зоны перегрева и величины первичного зерна, улучшить механические свойства сварного соединения, Способ был проверен в лабораторных условиях. Экономия составляет около 300 руб. на 1 т наплавленного металла. нальной величины до крити чения, при котором магнит тяжения частиц материала ду меньше силы их тяжести критическое значение сва определяют следующей зави где бакр- сварочный ток, А; П " масса частицы присадочног ферромагнитного материала747660 Составитель Л,Суханов Редактор П.Макаревич Техред Н,Бабурка Корректор Г.Назарова Подписно 8/5 Тираж 1160 БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1130 35, Москва, Ж, Раушская наб., д, каз илиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 й - расстояние между осью электрода и центром тяжести частицпервого слоя присадочного материала на электроде, м; ) - магнитная проницаемость присадочного материала;наибольший габаритный размер частиц присадочного материала, м. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 318442, кл. В 23 К 25/00, 1969.52, Авторское свидетельство СССР9 443550,кл, В 23 К 9/18,1974,