Способ сварки плавлением плакированных материалов

Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(б 1) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 20.03.80 (21) 2897494/25-27с присоединением заявки Лг(5)М, Кл. В 23 К 9/16 Гооудэрэтеашый кэиктет СССР яо делам зебретеэкб(53) УДК 621.791. .75 (088. 8) Дата опубликования описания 07, 05.82 72) Авторы изобретения В.М.Зарубин, Б.Г.Кривков, Ю.А.Деми ов, А,А.Зыков В,7) Заявнтел(54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ ПЛАКИРОВАННЫХМАТ ЕРИАЛОВ Изобретение относится к области сварки плавлением и может быть применено в судостроительной, авиационной и химической отраслях промышленности,Известен способ соединения встык плакированных материалов, предусмат 5 ривающий вначале сварку основы, а затем наплавку плакирующего материала 13, Однако в тех случаях, когда материалы основы и плакировки резко1 о отличаются своими физическими, механическими и физико-химическими свойствами (например, алюминиевый сплав- титановый сплав) качественную наплавку плакировки осуществить невозмож- .1 но иэ-за образования хрупких интерметаллических соединений, приводящих к образованию трещин и расслоений.Если же вначале сваривают плакировку, а затем после наплавки промежуточного слоя (например, чистогоалюминия) основу, то удается получить качественное сварное соединение.Однако такой способ обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что при соотношении толщины плакировки и основы менее 1/3 бри сварке основы в плакировке возникают значительные по величине .сжимающие напряжения, которые вызывают ее пластическое деформирование вплоть до потери устойчивости (выпучивание) Другим недостатком является необходимость наличия в большинстве случаев промежуточного (барьерного) слоя, что существенно усложняет технологиюЦель изобретения - повышение качества сварного соединения путем исключения химического взаимодействия между основой и плакировкой.Цель достигается тем, что по способу сварки плавлением плакированных материалов, включающем подготовку крсиок, сборку и последующую сварку снацала основы, а затем плакировки, .на одной иэ кромок со стороны основы выполняют выступ, состоящий иэ слоя материала основы и материала925574 50 Эплакировки, а на другой со стороны плдки ров ки проточку, Глуоинойу равной толщине выступа, устанавливают выступ в проточку с зазором между их торцами, равным 0,8-1,0 ;величины поперечной усадки при сварке основы, а сварку плакировки ведут с проплавлением в пределах 0,8- 0,9 ее толщины,Предлагаемый способ поясняется 16 чертежом.На детали 1 со стороны основы 2 выполняют вуступ 3 шириной от 3 до 4 мм, на котором оставляют слой основы 4 толщиной 0,2-1 мм, а на детали 4 соответственно со стороны плакировки 5 - проточку 6. Длину проточки выполняют такой, чтобы зазор 7 в стыке кромок плакировки соответствовал 0,8-1,0 величины поперечной 20 усадки основы при ее сварке. Выбор формы и геометрических размеров элементов разделки кромок 8 основы в зависимости от типа материала и его толщины производят в соответствии с 25 действующими стандартами, Сварку основы ведут на режиме, обеспечивающем сплавление пое"рхностей 9 и 1 О. В процессе сварки основы за счет усадки металла зазор 7 выбирается, и по окончании ее поверхности 11 и 12 кромок плакировки плотно прилегают друг к другу. После этого выполняют сварку плакировки, причем режим сварки выбирают таким, чтобы обеспечить глубину проплавления в пределах 0,8 0,9 ее толщины. Вследствие наличия в стыке плакировки сжимающих напряжений и нагрева металла в нерасплавленной части стыка до пластического состояния происходит диффузионная сварка, в результате чего образуется монолитное соединение по всей толщине плакировки с переходом к основе без интерметаллидных соединений в45 зоне контакта двух металлов. Кромки соединения подготавливают обычно при помощи механизированного металлорежущего инструмента.Проведены сравнительные испытания способа сварки. Опыты проводились на плакированном материале толщиной 7 мм, имеющем в качестве основы сталь марки 10 ХСНД с плакировкой из ниобия толщиной 1,2 мм. Образцы сваривали автоматической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом. фПо одному из вариантов кромкиплакировки были торцованы под прямым углом и частично удалена основаи выполнен скос кромок с углом раскрытия 60 О, Вначале сваривали плакировку, а затем через подслой меди толщиной 0,2 мм заполняли разделку основы; по второму варианту сваркувыполняли по предложенному способу,причем ширина выступа плакировкисоставляла 3,0 мм, толщина слоя основы на нем 0,5 мм и зазор в стыкеплакировки 0,6 мм,При сварке по первому вариантупри отклонении значений тока более+31 в сварном соединении на границеконтакта стали и ниобия наблюдаетсяобразование легкоплавких эвтектики интерметаллидов; при сварке по второму варианту они отсутствуют.Из сварных соединений были изготовлены образцы для испытаний на разрыв, По первому варианту сварки предел прочности сварного соединения соответствует 0,8 предела прочностиосновного материала, по второму -1,0и составляет 56-59 кгс/ммСваривались также аргонодуговойсваркой стыковые соединения из плакированного материала толщиной 16 ммс основой из алюминия марки АД иплакировкой из титана марки ВТ 1-0толщиной 2 ммПо первому варианту кромки плакировки торцевали под прямым углом,а кромки основы выполняли со скосомс углом раскрытия 70 о. Вначале сваривали плакировку, а затем основу сприсадочной проволокой марки Св-А 97.Несмотря на применение жесткого технологического приспособления для закрепления кромок, в процессе сваркиимела место потеря устойчивости плакировки и ее деформация в зоне сварного соединения, При сварке по второму варианту, т.е. по предложенномуспособу с аналогичной разделкой кроток основы, деформация плакировкиотсутствует. Соединение, полученноепо второму варианту, рбвнопрочно основному материалу. Предложенная совокупность конструктивно-технологических приемов исключает возможность химического взаимодействия между металлами основы и плакировки при расплавлении устраняет деформацию плакировки и упрощает технологию сварки.П р и м е р 1. Плакированный материал, состоящий из основы - стали 10 ХСНД толщиной 5,5 мм и ниобия ,толщиной 1,5 мм, сваривается в такой последовательности, Кромки соедине ния со стороны плакировки подготавливают в виде замкового соединения так, что ширина выступа плакировки составляет 3,0 мм, ширина уступа в кромке сопрягаемой детали 4,0 мм, толщина 10 слоя основы на выступе 0,7 мм.Кромки основы выполняют с Ч-образным скосом с углом ракрытий 60оСоединение основы производят автоматической аргонодуговой сваркой 15 вольфрамовым электродом диаметром 4 мм с присадочной проволокой марки СвГ 2 С диаметром 1,6 мм на режиме: сварочный ток 260 А, напряжение дуги 12 В, скорость сварки 16 м/ч, ско-щ рость подаи проволоки 60 м/ч, расход аргона 10-12 л/мин. Для предотвраще- . . ния окисления плакировки в процессе сварки основы осуществляли поддув аргона с обратной стороны замкового соеди 5 нения. Расход аргона 4-6 л/мин.Этот режим обеспечивает выполнение сварки основы за два прохода и качественное соединение сопрягаемых поверхностей основы, 30Сварку плакировки производят также, беэ присадочной проволоки на режиме: сварочный ток 190 А, напряже-. ние 10 В, скорость сварки 27 м/ч., расход аргона 18 л/мин.35П р и м е р 2. Плакированный материал, состоящий из основы алюминия АД 1 толщиной 14 мм и титана ВТ 1-0 толщиной 2 мм, сваривается в такой же последовательности. Ширина выступа плщ кировки составляет 4 мм, ширина уступа в сопрягаемой кромке 5, 5 мм, толщина слоя основы на выступе 1 мм. Основа имеет Ч-образную разделку соуглом раскрытия кромок 70.45Соединение ос новы выполняют ру чной аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом диаметром 6 мм на переменном токе с присадочной проволокой марки Св-А 97 диаметром 4 мм на режиме: ток 450 А, расход аргона в горелку 10 л/мин, расход аргона на поддув.4 л/мин.Соединение плакировки производят автоматической аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом диаметром 4 мм без присадочной проволоки; Режим сварки: ток 2 10 А, напряжение дуги 10 В,скорость сварки 12 м/ч, расход аргона 18 л/мин,Такие режимы обеспечивают сваркуосновы за пять проходов и плакировкиза один проход без ее деформации.Способ сварки позволяет применятьплакированные материалы с достаточноразнообразным сочетанием металловосновы и плакировки, при этом безвведения в конструкцию соединения дополнительных элементов в виде промежуточных слоев, вставок и т.п.может быть обеспечено отсутствие химического взаимодействия этих металлов в процессе расплавления. Сварноесоединение получается монолитным,а подбором соответствующих присадочных материалов может быть достигнутаего равнопрочность основному материалу.Создание описанной выше технологиисварки плакированных материалов позволяет применять их для изготовленияхимических реакторов, корпусных конструкций морских приборов и аппаратов. Это, в свою очередь, обуславливает снижение веса, повышение коррозионной стойкости и снижение стоимостиизготовления конструкций.формула изобретенияСпособ сварки плавлением плакированных материалов, включающий подготовку кромок, сборку и последовательную сварку сначала основы, а затем плакировки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениякачества сварного соединения путемисключения химического взаимодействиямежду основой и плакировкой, на однойиз кромок со стороны основы выполняют. выступ, состоящий из слоя материа.ла основы и материала плакировки, ана другой,со стороны плакировкипроточку глубиной, равной толщиневыступа, устанавливают выступ в проточку с зазором между их торцами,равным 0,8-1,0 величины поперечнойусадки при сварке основы, а сваркуплакировки ведут с проплавлениемв пределах 0,8-0,9 ее толщины,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Перевод документа МИС 317-69(1 Х-66) . Рекомендации по конструкциям соединений плакированной стали,выполняемых дуговой сваркой, "Свароч"ное производство", 1971,9, с,5760 (прототип).Редактор О.Юркова филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,Заказ 4709/1 Тираж 1151 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/