Способ электрошлаковой сварки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Совзтских Социалистических Республик(51)м, кл. с присоединением заявки Мо -В 23 К 25/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при изготовлении, сварных заготовок из титановых и никелевых сплавов, а также при наплавке и литье.Вследствие широких технологиЧеских и металлургических возможностей электрошлаковые способы сварки имеют перспективу применения для трудносвариваемых марок жаропрочных никелевых и титановых сплавов.Известен способ электрошлаковой сварки неплавящимся или комбинированным, плавящимся и неплавящимся электродами, при котором осуществляют модифицирование и легирование металла шва в режиме электролитического переноса 1 .20Недостатком его являются ограни" ченные возможности применения или сложность реализации.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту 25 к описываемому изобретению является способ электрошлаковой сварки подключаемыми к общему токоподводу и погружвнньыи в шлаковую ванну плавящимся и неплавящимся электродами, 30 при котором шов легируют элементами,входящими в состав неплавящегосяэлектрода путем его растворения 2).Способ позволяет формировать швыбез прибылей в начале и в конце шва,с легированием наплавляемого металлав процессе сварки,Наряду с преимуществами способаустановлено, что равномерность переноса легирующих компонентов неплавящегося электрода и качество формирования шва в значительной степени зависят от режима взаимодействияэлектродов в шлаковой ванне, который характеризуется распределениемтоков по электродам, положениемтепловых центров в шлаковой ванне,а также размером капель плавящегосяэлектрода. Стабильность этих факторовзависит от положения электродов отно"сительно друг друга. Так, например,при контактировании неплавящегося иплавящегося электродов происходитболее интенсивное легирование, таккак в этом случае весь ток проходитчерез неплавящийся электрод.В случае использования в качествеплавящегося электрода стержней50 осуществить компактное устройство.,обеспечивающее надежный подвод токак плавящемуся стержню. Причем приоольшом вылете электрода относительно места токоподвода происходит значительный перегрев его джоулевым теплом, вызывая интенсивное окислениеповерхности, что нежелательно вособенностй при сварке титановыхсплавов.Целью изобретения является повьнаение качества сварного соединенияпри электрошлаковой сварке комбинированными плавящимися и неплавящимися электродами путем расширениявозможностей легирования шна иуменьшения окисления плавящегося 15электрода на "сухом" вылете.Поставленная цель достигается тем,что в процессе сварки регулируют расстояние между концами электродов,погруженными в шлаковую ванну, причем сближают их до соприкосновения.С целью дозирования переноса элементов неплавящегося электрода в сварочную ванну, контакт между соприкасающимися электродами периодическиразрывают с заданной частотой.Регулирование расстояния междуэлектродами осуществляют н зависимости от величины тока, протекающегов цепи плавящегося электрода.При сближении электродов ток в ветви непланяшийся электрод - шлаковаяванна - плавящийся электрод возрастает, а в ветви плавящегося электродауменьшается. При соприкосновенииэлектродов бсновной электрическийток к плавящемуся электроду протекает через неплавящийся электрод,оставаясь незначительным в цепи плавящегося электрода. уменьшение падениянапряжения на вылете плавящегося 40электрода приводит к концентрациивыделения тепловой энергии в шлаке,ускоряя и стабилизируя плавлениеэлектрода. Кроме того, на вылетеуменьшается окисление поверхности 45электрода. Благодаря существованию.между электродами прослойки жидкогометалла плавящегося электрода создаются благоприятные условия длянадежного контактирования.Поэтому о надежности контактаили, наоборот,об отсутствии его,можйо судить по току, протекающемув цепи плавящегося электрода. Регулируя положение электродов при слу-,чайных возмущениях по току в этойцепи вручную или автоматически,можно обеспечить необходимый режимвзаимодействия электродов в шлаковойванне.Автоматическое регулирование расстояния между электродами осуществляется перемещением одйого из электродов следящим приводом.по току,протекающему в токопроводе плавящегося электрода. 65 Для расширения возможностей дозирования легирующих компонентов неплавящегося электрода при сварке на режимах с контактиронанием электродов,контакт между ними периодически разрывают с заданной частотой. Возможностьконтактирования электродов достигается наклоном оси неплавящегося электрода к оси плавящегося.Экспериментально установлено, чтостабилизацией режима взаимодействияэлектродов существенно улучшается качество Формирования швов никеленыхсплавов, обеспечиваются условияисключения таких дефектов, как "несплавление кромок" и "подрез" приФормировании швов с малым усилением.Описанный выше положительный эфФект возникает как следствие отличительных признаков предложенногоспособа.Предложенный способ позволяет получить эффект нулевого "сухого" вылета электрода при использовании доступных присадочных материалов н видестержней (прутков, пластин) приодновременном упрощении техники сварки.В случае применения в качественеплавящихся электродов стержней изтугопланких металлов и сплавов приконтактировании электродов расширяются пределы легиронания шна этимиметаллами.Предложенный способ поясняетсятехнологической схемой, представленной на чертеже.В плавильном колодце, образованном снаринаемыми кромками изделия 1и формирующим приспособлением 2, наводят шлаковую ванну 3 известнымиспособами, например неплавящимсяэлектродом 4. При электрошлакономпроцессе с подведением сварочноготока через неплавящийся электрод 4осуществляют подогрев свариваемыхкромок.и плавление их с образованиемкорня шва. Затем включают подачуплавящегося электрода 5. С этого момента подводят к шлаковой ванне токчерез оба электрода По мере крис-таллизации металлической ванны бобразуется шов 7. С подъемом металлической ванны б осуществляют подъемнеплавящегося электрода 4, регулируя его вручную или автоматическии стабилизируя общий сварочный токизвестными способами,. Автоматическую стабилизацию режима взаимодействия электродов внщаковой ванне осуществляют следующим образом.Задающее устройство 8 настраиваютна заданный ток в цепи плавящегосяэлектрода, определяемый семействомзависимостей тока от расстояниямеждуэлектродами для соответствующих скоростей подачи плавящегосяэлектрода. Сигналы от задающего753572 устройства 8 и датчика тока 9, уста новленного в цепи плавящегося электрода и представляюцего собой трансформатор тока или шунт соответственно для переменного и постоянного тока, передаются в сравнивающее 5 устройство 10.Сигнал рассогласования подается на исполнительный реверсианый механизм 11, который осуществляет регулировочное поперечное (или угловое) перемещение плавящегося электрода 5. Для осуществления периодического контактирования электродов с заданным циклом задающее устройство 8 содержит задатчнк программы (не показано).Описанным способом с контактированием электродов на выпете в шлаковой ванне сваривались кольцевые заготовки из никелевого сплава ХН 77 ТЮР со свариваемой толщиной 40 и 28 мм.Применяли неплавящийся электрод из молибдена, а плавящийся электрод из сплава ХН 77 ТЮР. Процесс сварки вели с Флюсом АНФп. Режимы сварки приведены в таблице. М ре, дн.Ь Гсэ., О св,жима мм мм см В Чс,.,н,м/час А,и погруженными в шлаковую ванну плавящимся и неплавящимся электродами, 65 при котором шов легируют элементами,Ь - свариваемая толщина;дн,з. - диаметр неплавящегося электрода;Гс.э. - поперечное сечение плавящегося электрода;ОсВ. - напряжение на ванне при сварке;сэ - скорость подачи плавяцегося стержневого электрода;Эн. - ток наведения шлаковой .ванны;1 н - время наведения,Эсб - ток сварки;Зсь - ток слежения, поддерживаемый в ветви плавящегося электрода,ОЬ - напряжение при Формировании верхней части шва.Как видно из таблицы, с контакти Эти преимущества позволят повысить рованием электродов (режим 1,2) качество сварных соединений, следстс одержание молибдена в шве достигает вием чего явится расширение областиессов.2,2-3 вес.Ъ, беэ контактирования применения электрошлаковых процессо электродов (режим 3) молибдена со- Используя предлагаемый способ держалось почти в 2 раза меньше, ,электрошпаковой сварки, например, средние значения по содержанию молиб- для изготовления в сварном варианте, дена получены при сварке иа режиме . взамен, раскатного варианта, кольце с периодическим разрывом контакта вых заготовок из трудносвариваемых с заданной частотой. марок никелевых сплавов для,изделийИспользование предлагаемого апосо- летательных аппаратов, можно сэконоба электрошлаковой сварки обеспечитмить на каждые 1000 заготовок со сред- по сравнению с существующими способа- ним весом 50 кг свыше50 кг свыше 16 тонн металми следующие преимуцества: ла, т.е. свыше 8 0 рут.е. свыше 80000 рублей.- повышается степень .равномернос"ти переноса в шов легируюцих Ком- . Формулала изобретения поиентов иеплавяцегося электрода; 60- улучшается формирование швовна никелевой основе,- уменьшается окисление поверхности плавяцегося электрода на "су,хом" вылете.753572 Н. РощупкинСоСтавитель " ощуВ. Сми ягина Техред .Ж. Кастелстелевич ,К Н. С Редактор рЗаказ 5672/54 Тираж 1160 ПодписиЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. /4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,входящими. в состав неплавящегося электрода, путем его растворения, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем расширения воэможностей легирования шва и уменьшения окисления плавящегося электрода на "сухом" вылете, .регулируют расстояние между концами электродов, погруженными в шлаковую ванну, причем сближают их до соприкосновения.302Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью дозирования переноса элементов неплавящегося электрода в сварочную ванну, контакт между соприкасающимися электродами периодически разрывают с задан 1 ной частотой.3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что регулирование расстояния между электродами осуществляют в зависимости от величины тока, протекающего в цепи плавящегося электрода.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 538861, кл. В 23 К 25/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР Ф 398372, кл. В 23 К 25/00, 1970.