Способ электрошлаковой сварки комбинированными электродами

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 н 753571(51)М. Кл. с присоединением заявки М 9 В 23 К 25/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) За яв ит ель(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОНЛАКОВОЙ СВАРКИ КОМБИНИРОВАННЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано для сварки заготовок преимущественно из жаропрочных трудносвариваемых и труднодеформируемых сплавов на никелевой и кобальтовой основах, а также из сложнолегированных титановых сплавов.Известен способ электрошлаковой сварки, при котором возбуждение процесса осуществляют неплавящимся электродом, а заполнение сварочного зазора - электродной проволокой (1).Недостатком его является невозможность использования преимуществ 15 сварки комбинированными электродами при возбуждении процесса и выведения усадочной раковины,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту 20 к описываемому изобретению является способ электрошлаковой сварки комбинированными электродами, при котором подвод тепла в сварочную ванну при возбуждении процесса, заплавлении 25 зазора и выведении усадочной раковины осуществляют через неплавящийся ,электрод, электрически связанный с плавящимся проволочным электродом Я. Недостатком его является то, что изготовление проволочных электродов из труднодеформируемых металлов затруднено,а в ряде случаев невозможно,. Поэтому в этих случаях предпочтительно использовать в качестве присадочных электродов прутки или пластины. Но так как скорость плавления пластинчатых электродов значительно меньше, чем проволочных, сварка в этом случае протекает при высоких погонных энергиях с меньшими скоростями подъема металлической ванны. Это обстоятельство в ряде случаев оказывает отрицательное воздействие на качество металла шва и в особенности околошовной зоны. В случае сварки жаропрочных никелевых сплавов более интенсивно оплавляются свариваемые кромки, что ухудшает формирование шва и неоепко поиводит к появлению дефекта несплавление кромок, Шов получается чрезмерно широкий. Струк" тура металла шва и околошовной зоны ухудшается, снижаются механические свойства и снижается эффект модифицируемого воздействия тугоплавких элементов неплавящегося электрода.При Формировании фасонных швов, например типа "швеллер", образуется .большое усиление шва, требующее25 ЗО значительных трудовых затрат на последующую механическую обработку.Кроме того, до настоящего времени не преодолены трудности наведе.нияшлаковой ванны неплавящимся электродом. Нередки случаи привариванияэлектрода к подложке и эрозии основания приспособления. На неплавящийся электрод из тугоплавкого металлаотрицательное действие оказывает дуга, возбуждаемая между ним и подложкой в начальной стадии процесса, затруднительно также сформироватькорень шва без технологическихприбылей известными приемами наведения шлаковой ванны плавящимисяэлектродами. Не удается избежатьэрозии основания приспособленияи в этом случае, в особенности прииспользовании пластинчатых .электродов.Целью предлагаемого изобретенияявляется расширение диапазона свариваемых толщин и марок металлов присварке электрошлаковым способом сповышением качества сварных соединений,Поставленная цель достигаетсятем, что после возбуждения процессав шлаковую ванну подают дополнительный стержневой электрод, электрически связанный с упомянутыми неплавящимися и плавящимися проволочнымиэлектродами, а перед выведением усадочной раковины этот дополнительныйстержневой электрод выводят из шлаковой ванны,Для облегчения наведения шлаковойванны и улучшения формирования корняшва без прибыли при возбуждении процесса проволочный электрод подаютсо скоростью 0,5-1,5 см/сек, а длярасширения диапазона свариваемых толщин с формированием корня шва безприбыли неплавящийся электрод набирают в виде гребенки стержней, которуюрасполагают вдоль свариваемых кромок,В течение времени выведения усадочной раковины проволочный электродподают импульсами.Комбинацией неплавящегося электрода с проволочным в начальной и заключительной стадиях процесса и использованием стержневого электрода в качестве основного присадочного металладостигается возможность сварки труднодеформируемых марок материалов сулучшением качества формирования швабез прибылей. Проволочный электрод вэтом случае может быть менее легированным, так как подается в незначительных количествах. Предложенная комбинация электродов в процессе сварки позволяет использовать технологический прием с применением более легированного, чем основной металл стержневого электрода, и менее легированного проволочного. В этом случае может быть дос 35 40 45 50 55 60 05 тигнут требуемый химсостав шва содновременным увеличением скорости подъема металлической ванны и снижением погонной энергии за счет ускоренного плавления проволочного электрода, Это обстоятельство особенноважно при сварке титановых и никелевых сплавов. Эффективность способавозрастает при формировании фасонныхшвов, когда в зависимости от конфигурации сечения соответственно комбинируют электроды в процессе сварки.Приэтом возрастает возможность формирования фасонных швов со значительнымперепадом посвариваемой толщине,так как имеется возможность ввестипродольный электрод в узкую щель формирующего вкладыша, Исключается отрицательное воздействие дуги на неплавящийся электрод в начальной стадиипроцесса. Импульсная подача небольших порций металла в виде проволоки при выведении усадочной раковинысокращает время ее выведения. На фиг. 1 изображена технологическая схема предлагаемого способа; на фиг, 2 - разрез А-А фиг.1,Электрошлаковую сварку по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. В плавильное пространство, образованное свариваемыми кромками профилированной заготовки 1 (фиг. 1 и 2) и формирующими планками кокиля 2, вводят подключенные к одному и тому же источнику неплавящийся электрод 3, который может быть выполнен в виде гребенки из прутков, проволочный 4 и стержневой 5 присадочные электроды. Неплавящийся электрод 3 и стержневой электрод 5 устанавливают с зазором от основания кокиля, а проволочный электрод 4 закорачивают с ним через пластину-подложку из материала, близкого по химсоставу со свариваемой заготовкой. При формировании фассонного шва, например типа "швеллер", со значительным перепадом по свариваемой толщине проволочный электрод размещают в вырезе, выполненном в формирующем вкладыше б. Затем засыпают флюс и наводят ванночку жидкого шлака . под неплавящимся электродом, подавая рядом с ним проволочный электрод с не- небольшой скоростью (0,5-1,5 см/сек). После погружения неплавящегося электрода в шлаковую ванночку, резко нарастает ток в цепи неплавящегося элект рода, обеспечивая расплавление всего флюса, подогрев кромок.и плавление их с формированием корня шва. Время наведения шлаковой ванны и формирования корня шва задается режимом наведения в зависимости от свариваемой толщины и контролируется, например, с помощью реле времени.753571 По истечении заданного времени переходят на режим сварки. Переход на режим сварки может осуществляться автоматически. При этом включается подача стержневого электрода и в необходимых случаях, выводится на заданнуюскорость проволочный электрод, Дляобеспечения качественного формирования шва присадочные электроды подают с плавным нарастанием скоростидо заданной величины, Общий сварочный ток стабилизируется путем изменения расстояния между неплавящимсяэлектродом и металлической ванной.На заключительной стадии процессапереходят на режим выведения усадочной раковины. При этом прекращаютподачу стержневого электрода иустанавливают заданный сварочныйток для выведения усадочной раковины. В этом случае комбинируют с неплавящимся электродом проволочный,подавая его импульсно. Время чередования импульсов и пауз выбираетсяопытным путем в зависимости от свариваемой толщины с учетом физическихсвойств свариваемого металла. Режимы сварки выбираются для каждого,конкретного случая. В качестве примера в таблице приведены режимы, на которых сваривался швеллер из никелевого сплаваЗИ 437 Б с толщиной полки 45 мм итолщиной стенки 20 мм. В качестве неплавящегося электрода использовалсямолибденовый пруток диаметром 12 мм,а присадочными электродами служилипроволока диаметром 4 мм и стерженьсечением 1,5 см из металла того жехимсостава, что и основной. Сваркувели с флюсом АНФГП,23-25 1500-1700 70-75 1800-2000 30 Формула изобретения 1. Способ электрошлаковой сварки комбинированными электродами, при котором подвод тепла в сварочную ванну при возбуждении процесса, заплавления зазора и выведения усадочной раковины осуществляют через неплавящийся электрод, электрически связанный с плавящимся проволочным электродом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона сва риваемых толщин и марок металлов, повышения качества сварных соединений, после возбуждения процесса в шлаковую ванну подают дополнительный стержневой электрод, электрически связанный с упомянутыми неплавящимися и плавящимися проволочными электродами, а перед выведением усадочной раковины этот дополнительный стержневой электрод выводят из шлаковой ванны.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью упрощения наведения шлаковой ванны и улучшения формирования корня шва без прибыли, при возбуждении процесса проволочный электрод подают со скоростью 0,5-1,5 см/сек.3. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью ускоре. ния выведения усадочной раковины 40 45 50 55 60 65 Условные обозначения:О 6 - напряжение сварки,- ток наведения шлаковой ванны;с - время наведения шлаковойванны;ток сварки;Ч - скорость подачи проволочногоэлектрода,Чсз - скорость подачи стержневогоэлектрода,Чз - скорость сварки;1,ь - ток выведения усадочной раковины.Сварные соединения, выполненные на укаэанных режимах с дополнительным легированием в процессе сварки молибденом в пределах 2-3, были по уровню жаропрочности близкими с основным металлом. Результаты химического анализа металла шва показали незначительный угар таких химических активных элементов, как титан и алюминий.Использование предлагаемого способа электрошлаковой сварки комбинированными электродами обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие основные преимущества: 1. Расширяется диапазон свариваемых марок материалов за счет новых возможностей варьирования технологических приемов.2. Улучшается качество формирования швов без технологических прибылей.3. Упрощается наведение электро- шлакового процесса.4, Создаются новые технологические возможности формирования фасон" ных швов80-100 6-7 2-2,5 300-400 Используя предлагаемый способ, например, при изготовлении кольцевых заготовок из жаропрочных сплавов для иэделий авиационной техники, можно сэкономить на каждые 1000 заготовок со средним весом 50 кг свыше 16 т металла или свыше 8000 рублей.емчик Редактор В. Смирягин одписное 160го комитета ССий и открытийаущская наб.,Тираж ПИ Государствен о делам изобрет Москва, Ж, каз 5672/ 4/5 113 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна в течение зремени ее выведения, проволочный электрод подают импульсами.4, Способ по и. 1-3, о т л и ч а ю ю и й с я тем, что, с целью расширения диапазона свариваемых,толщин с Формированием корня шва беэ прибыли, неплавящийся электрод набирают в виде гребенки стержней,которую располагают вдоль свариваемых кромок. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 490602, кл. В 23 К 25/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР9 474411, кл. В 23 К 25/00, 1973.