Способ сварки под флюсом

30 Изобретение относится к сваркепод флюсом конструкционных материалов, в частности низколегированныхсталей повышенной прочности, иможетбыть использовано для повышения работоспособности сварных соединений,работающих при циклических и ударныхнагрузках при отрицательных температурах. 10Целью изобретения является повышение работоспособности сварных соединений при динамических нагрузкахи отрицательных температурах путемформирования плавного перехода от 15шва к основному металлу повышениемсмачиваемости жидким металлом шваосновного металла и упрощение технологии их изготовления путем повышения вязкости металла зоны термического влияния,Способ заключается в том, что подфлюс при сварке последнего слоя подают газовую смесь, состоящую изаргона и кислорода в соотношении 25Лг;0=80 - 95 : 20 - 5%, со скоростьюистечения, определяемой иэ соотношения , = 0,5 - 0,7 Ч, где О,скорость истечения газовой смеси,л/мнн Ч сь - скорость сварки, м/ч,причем смесь газов подается на границу контакта жидкой ванны с основ"ным металлом.Поток газовой смеси подают подуглом 30 - 60 к оси горелки в плос 35кости, перпендикулярной направлениюдвижения горелки.Воздействие газовой смеси осуществляется следующим образом.Свободный кислород обладает способностью заполнять свободные связина поверхности жидкости и тем самымослаблять связь поверхностных атомов и молекул жидкости. При этом силы поверхностного натяжения резко 45уменьшаются, увеличивается смачивающая .способность жидкого металла,улучшается формирование шва в местахперехода к основному металлу . Уменьшение сил поверхностного натяженияспособствует проникновению аргонавглубь ванны и интенсивному ее перемешиванию газовой струей, Вследствиеразницы парциальных давлений газовв металле и пузырях аргона создаются условия для дегазации и десульфурации. Содержание водорода снижает,ся в 2 - 3 раза, а серы - на 15 -207, Уменьшается доля неметаллических включений размером больше 2,5 - 2,6 мкм, При этом форма включений изменяется на глобулярную, что снижает степень концентрации напряжений возле неметаллических включений, Кроме того, газовая смесь оказывает механическое воздействие на расплавленный металл, что способствует образованию плавных переходов шва к основному металлу. Степень концентрации напряжений при сварке снижается до 1,0 - 1,1, при этом поток газа оказывает и подстуживающее действие на металл ЗТВ, что способствует повышению вязкости.Указанные соотношения получены пля автоматической сварки под флюсом АН-А в сочетании с проволокой СвМХ применительно для сварки стали повышенной прочности, в частности 09 Г 2 С.Отклонение содержания аргона в сме" си в меньшую сторону, а кислорода соответственно в большую приводит к интенсивному выгоранию легирующих г элементов в металле шва и при этом нельзя обеспечить требуемые механические свойства металла шва стандартными сварочными проволоками,При отклонении содержания аргона в смеси в большую сторону, а кислорода соответственно в меньшую не происходит снижение сил поверхностного натяжения и повышения смачиваемостирасплавленного металла и, как следствие, снижается очищающее действиеаргона. Желаемый эффект не достигается.При отклонении коэффициента и соответственно скорости истечения газовой смеси Цв меньшую сторонужелаемый эффект не достигается изза недостаточного механического воздействия газовой смеси на расплавленный металл.При откпонении коэффициента и,соответственно скорости истечениягазовой смеси Яв большую сторонунаблюдаются выплески жидкого метапла и нарушение качественного формирования шва, что приводит к повышению концентрации напряжений и, сЬответственно к снижению работоспособности сварного соединения,При отклонении направления подачигазовой смеси на угол меньше 30желаемый эффект не достигается изза наппывов, некачественного форми 1386401рования шва, по причине интенсивного вытеснения жидкого металла в местах перехода шва к основному металлу,При отклонении направления подачи газовой смеси на угол больше 60 эффект не достигается из-за подрезов, некачественного формирования по причине вытеснения жидкого металла к центру шва, 10Таким образом, соотношения Аг:080 - 95: 20 - 5 , скорость истечения газовой смеси= 0,5 - 0,7 Ч и угол подачи газовой смеси 30 - 60 являются оптимальными. 15П р и м. е р. Проводилась сварка стыковых соединений стали 09 Г 2 С размером 700 40012 мм. Химический состав сталин С 0,1, 83. 0,6, Мп 1,6, В 0,03, Р 0,02, Механические свойства 6+ 340 МПа, Ь, 540 МПа; Р 31 ; ударная вязкость КСП, 45 Дж/см.Сварочные материалы, обеспечивающие нормативные показатели вязкости КС 11, и механические свойства ме талла шва, - сварочная проволока Св - 0,8 МХ в сочетании с флюсом АН-А. Режим сварки, гарантирующий ударную вязкость металла шва ЗТВ по границе сплавления, на уровне 30 КСЦ.во с 30 Дж/см, 1 св 650 - 700 А .Пр 36 - 40 В, Ч,в 34 м/ч (погонная энергия составляет 6 ккал/см ). Сварка выполняется за два прохода (по одному с каждой стороны). Сварку выполняли с подачей на границу контакта расплавленного металла сварочной ванны и основного металла газовой смеси, состоящей из аргона и кислорода в сортношении Аг: 0,Уф 75:25, 80:20, 90:10, 95:5, 98:2,со скоростью истечения, определяемойпо формуле 0 = 0,5 - 0,7 ЧгдеЧ с 34 м/ч;,Я, 13, 17, 19, 24 и 26л/мин, из трубок диаметром 6 мм, расположенных под углом 25, 30, 50, 60,70 к оси Х,Из сварных соединений вырезались образцы для испытаний на сопротивление усталости и ударных испытаний. Выполнялись металлографические исследования. Результаты испытаний сведены в таблицу.Использование предлагаемого способа сварки под флюсом сталей повышенной прочности позволяет повысить работоспособность сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательных температурах путем формирования плавного перехода от шва к основному металлу повьппением смачиваемости жидким металлом основного металла; упростить технологию изготовления сварных конструкций путем повышения вязкости металла ЗТВ и сокращения производственного цикла в 1,2 - 1,5 раза,В Формула из обр етенияСпособ сварки под флюсом, преиму" щественно многопроходной, стыковых соединений сталей повышенной прочности, при котором во флюс подают смесь аргона с кислородом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения работоспособности сварных соединений при динамических нагрузках и отрицательных температурах путем формирования плавного перехода от шва к основному металлу, повьппения вязкости зоны термического влияния и упрощения технологии изготовления, смесь аргона и кислорода подают при сварке последнего слоя на границу контакта расплавленного металла сварочной ванны и основнрго металла под углом 30 - 60 к оси горелки в плоскости, перпендикулярной направлению движения горелки, со скоростью истечения , = шЧВ, где Ч - скорость сварки, ш е(0,5- 0,7) при содержании кислорода в смеси 5- 203.о о Е 1 о о о о и Ч о и ю э о е 1 Е Ъее фее лЮ м,ф оДЯ3 еф й 1 И 1 ФАд1 -ай а е-"3 юею 4 бе 1 1 Е ЮЙ а е. 138640 31 5 А1 В Ф Ю ФЧФ Во ое ио ео о00Фч ифо