Способ импульсной электронно-лучевой сварки

(19) (11) 4 (51 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(56) 1. Чвертко А.И. и др. Оборудование для электронно-лучевой сварки.Киев "Наукова думка", 1973, с, 221.2. Авторское свидетельство СССРВ 245245, кл. В 23 К 15/00,25.02.68 (прототип).(54)(57) 1. СПОСОБ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ кольцевых швовпреимущественно разнородных материалов, при котором на стыке свариваемых деталей с определенным шагомформируют сварные точки, промежуткимежду которыми последовательно стем же шагом заполняют частично перекрывающими одна другую сварнымиточками, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения качества соединения путем снижения в нем содержания интерметаллидов, в конце каждого импульса электронный луч отклоняют перпендикулярно направлению сварки в сторону легкоплавкого матерна 1 а на расстояние, равное 1, 5-2, 5 диаметра сварной точки, причем последний равен 1-2 толщинам свариваемого материала, э скорость отклонения луча равна где С - коэффициент, равный1,5-5 с - толщина свариваемого материала.Р2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - Е щ и й с я тем, что электронный луч в отклоненном положении колеблют с амплитудой, равной 0,8-1 диаметру сварной точки, и частотой, равной 10-50 Гц.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в процессе от-. клонения электронного луча свариваемые детали вращают со скоростью,1 ЯО равной 2-5 скоростям его отклонения,3- коэффициент, равный 1,5;5 с,50- толщина свариваемого матери" ала.Электронный луч в отклоненном положении можно колебать с амплитудой, равной 0,8-1 диаметру сварной точки, 55 н частотой, равной 10-50 Гц.В процессе отклонения электронного луча сварнваемые лета 1 и и 1 щно Изобретение относится к технологии электронно-лучевой сварки.Известен способ электронно-лучевой сварки разнородных материалов,при котором луч в процессе сварки 5.смещают относительно центра стыка наодин из свариваемых материалов 1 .Недостатком способа является невысокое качество соединения.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигае-,мому эффекту является способ импульсной электронно-лучевой сварки кольцевых швов, при котором на стыкесвариваемых деталей,с определенным 15шагом формируют сварные точки,промежутки между которыми последовательно с тем же шагом заполняют частично перекрывающими одна другуюсварными точками 2,гоНедостатком способа является невысокое качество соединения разнородных материалов из-за высокогосодержания в нем интерметаллидов.Целью изобретения является повышение качества соединения.разнородгных материалов путем снижения в немсодержания интерметаллидов.Цель достигается тем, что в способе импульсной электронно-лучевой 30сварки кольцевых швов, преимущественно разнородных материалов, прикотором на стыке свариваемых деталей с определенным шагом формируютсварные точки, промежутки между кото-З 5рыми последовательно с тем же шагомзаполняют частично перекрывающимиодна другую сварными точками, вконце каждого импульса электронныйлуч отклоняют перпендикулярно направлению сварки в сторону легкоплавкого материала на расстояние, равное1,5-2,5 диаметра сварной точки, причем последний равен 1-2 толщинамсвариваемого материала, а скорость 45отклонения луча равна вращать со скоростью, равной 2-5 скоростям его отклонения.На Фиг.1 изображена циклограмма процесса сварки на фиг.2 - схема образования сварного соединения по режимам сварки, изменяемых в процессе сварки по циклограмме фиг,1, на фиг.3,4 - соответственно циклограмма процесса сварки с наложением на луч колебаний при его отклонении и схема образования сварного соединения, на фиг. 5,6 - соответственно циклограмма процесса сварки при вращении свариваемых деталей и схема образования сварного соединения.Способ осуществляют следующим образом.После установления луча относительно стыка в нужное положение воспроизводят циклограмму, представленную на фиг.1, т.е. подают импульс тока луча 3необходимой мощности. При этом токе электронный лус расплавляют менее тугоплавкий материал, а соединение происходит за счет обильного смачивания расплавленного менее тугоплавким материалом поверхности более тугоплавкого материала с его частичным подплавлением. Для снижения в металле шва содержания интерметаллов на заключительной стадии сварочного импульса электронный луч отклоняют перпендикулярно направлению сварки в сторону легкоплавкого материала на расстояние 5 равное (1,5+2,5) диаметра 1 сварной точки, причем 3 т =(1+2) 3, а скорость отклонения луча равнао, =откр =(1,5+5,0) 3 . При этом ток сварки 38 омуменьшают до нуля. Значения величин Зт (1+2) 3 прн ускоряющем напряжении 20 кВ выбирают следующим образом. Если диаметр точки меньше толщины изделия, то не обеспечивается,проплавление стыка, а в случае выбора диаметра сварной точки больше двух толщин изделия образуется провисание сварной точки или прожог стыка (см. фиг,2). Если величина отклонения 5 О, меньше 1,5 3 т происходит выравнивание химического состава шва, а если значение 5 больше 2,5получается большая терт )мическая зона влияния, Также, если скорость ото выбирают мец.".ше значения 1,5 1 , происхопит недопустимое провисание точки или пряог, В случае выбора значения ,1078 760 1 О 3больше 5не обеспечивается проплаыление стыка.Для равномерной глубины проплавления процесс сварки осуществляют в соответствии с циклограммой на фиг.З, где на участке отклонения луча ему сообщают колебания в направлении, перпендикулярном его отклонению с амплитудой Д =(0,8-1,0) 3 г и с частотой=(10+50 Гц) (фиг,4). Если амплитуда меньше 0,8 3 т , не происходит выравнивания зоны проплавления, а если больше 1,0 Зт зона проплавления шва выходит за пределы диаметра точки. Если частота меньше 10 Гц, перемешивания расплавленного металла в сварочной ванне не происхо. дит, а если больше 50 Гц, геометрия точки плавления остается неизменной. Для увеличения объема сварочной ванны, ее перемещения параллельно стыку и уменьшения деформации свариваемых деталей на завершающей стадии сварки точке придают форму запятой, выполняя процесс сварки в соответ ствии с циклограммой на фиг.5, те на участке отклонения луча одновременно осуществляют снижение тока сварки до нуля и вращение свариваемых деталей со скоростью У в =(2 5)аткв щ до получения следующей точки, находящейся на расстоянии 1/12 части окружности от первой точки (см.фиг.6), Если значение Мвр меньше 2 Ч Осглаживающая зона будет очень незначительна а если скорость вращения Ч вр боль-.5 ше 5 Чзона сглаживания растянет)ся при очень малом проплавлении шва.Таким образом, чтобы осуществить цикл сварки стыка, по циклограммам40 всего шва по окружности при каждом обороте получают 12 сварных точек,Последующие точки при очередном обороте перекрывают предыдущие на 507 диаметра точки. Для получения45 точек по всему периметру стыка выполняют 12 оборотов изделия. В результате обеспечивается высокое качество соединения за счет снижения в нем содержания интерметаллидов.50П р и м е р. Сваривают переходник из сплава циркония, сплава ниобия и коррозионной стали 08 Х 18 Н 10 Т размером Ф 88 4 мм на промышленной электронно-лучевой установки типа А 306.13 55 оснащенной специальным разработанным программатором, обеспечивающим заданные параметры процесса сварки и последовательность их выполнения. Вначале выполняют сварку стыка сплава циркония со сплавом ниобия, а затем стыка сплава ниобия со сталью 08 Х 18 Н 10 Т.Параметры режима и последовательность сварки стыка цирконий-ниобий следующие:Смещение луча от центрастыка к цирконию К=З мм Длительность выхода лучана номинальный режим , =0 2 миф Ток луча при сварке ) =90 мАсВ,н Ускоряющее напряжение, Ц =20 кВ Время образованиясварной точки =12 с 3оБ,Т ф Время отклонения токалуча до нуля =2 сотав Величина отклонения ) =9 ммоко Расстояние между точкамипо окружности =23 мм Скорость вращенияизделия =0 8 об/минВр э Время вращения от одной точки до последующей 1 в =6 5 сВ в Время паузы между точками 1 л =3,3 с за один оборот вращенияизделия ставили 12 точек Число оборотов изделия 12 оборотов Время сварки одной точки:Т = ов теоп=1,2+2=3,2 с.тВремя цикла сварки:Т=Т фТВ =3,2+3,3=6,5 с. Время сварки стыка:1 =12 точ, 12 об.Т, =12 12 6,5=15,7 минПараметры режима и последовательность сварки стыка сплава ниобия со сталью 08 Х 18 Н 10 Т те же, что и стыка ниобий-цирконий, за исключением тока сварки, который в этом случае равен:св. намВремя сварки переходника равноТв "вн ь+стл фв,н,лф Тст,В фв,н,л . Тп =0,2+15, 7+О, 2+15,7+0,2=32 мин, Т =32 мин.После сварки образцы переходника подвергнуты внешнему осмотру и металлографическим исследованиям. Качество формирования шва хорошее: несплавлений, пор, неметаллических включений и эвтектических прослоек не обнаружено.Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает повышение качества шва эа счет четырех-пятикратного снижения в шве и околошовной зоне интерметаллидов./2 ТиражВНИИПИ Государствпо делам изобр35, Москва, Ж-.35 086 Подписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб д. 4 И