Способ электронно-лучевой сварки

(л (Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к электронно-лучевой сварке преимущественно в низкомвакууме(Р 10 Па) деталей средних и больших толщин ( д = 20 - 200 мм) из химическиактивных металлов и их сплавов и можетбыть использовано для изготовления крупногабаритных узлов и конструкций ответстИзобретение относится к электроннолучевой сварке преимущественно в низком вакууме (Р 10 Па) деталей средних и больших толщин ( д = 20 - 200 мм) из химически активных металлов и их сплавов и может быть использовано для изготовления крупногабаритных узлов и конструкций ответственного назначения, работающих в условиях циклического нагружения. Надежность эксплуатации соединений при этом определяется качественной защитой зоны сварки, отсутствием в металле шва пор и корневых дефектов.,Цель изобретения - повышение качества сварных швов путем обеспечения надежной защиты и металлургической обработки металла шва флюсом. венного назначения, работающих в условиях циклического нагружения, Цель изобретения - повышение качества сварных швов. В способе электронно-лучевой сварки применяется флюс в аиде смеси частиц, наносимой на поверхность свариваемых деталей, Используют флюс с размером частиц не менее двух диаметров элек тронного пучка в плоскости свариваемых деталей, Толщину слоя флюса определя от из отношения 0,15 дН 0,5 д, где Н - толщина слоя флюса; д - толщина свариваемых реталей. Такой диапазон размеров частиц флюса и толщина слоя обеспечивают стабильное плавление флюса без взрывного вскипания компонентов, что снижает пористость, устраняет разбрызгивание, подрезы и корневые дефекты в сварных швах, 1 ил., 1 табл. В способе электронно-лучевой сварки применяется флюс в виде смеси частиц, наносимой на поверхности свариваемых деталей, Используют флюс с размером частиц не менее двух диаметров электронного пучка в плоскости свариваемых деталей, а толщину слоя флюса определяют из отношения: 0,15 д Н0,5 д, где Н - толщина слоя флюса, а д - толщина свариваемых деталей.На чертеже приведена схема осуществления способа электронно-лучевой сварки,с применением флюса,На поверхность свариваемых деталей 1 наносят слой 2 флюса в виде смеси частиц.В процессе реализации способа электронный пучок 3 с установленными рабочими параметрами, сориентированный в плоско 1655721сти стыка, расплавляет слой 2 флюса и кромки стыка свариваемых деталей 1, При перемещении электронного пучка 3 относительно свариваемых деталей 1 вдоль свариваемого стыка образуется шов сварной, покрытый шлаковой коркой, Использование флюса с размером частиц не менее двух диаметров электронного пучка в плоскости сваривэемых деталей обусловлено тем, что при меньшем размере частица флюса. целиком попадая под мощный сварочный пучок, мгновенно вскипает и процесс сварки сопровождается серией микровзрывов и выбросов обьемов пара и флюса. Вследствие этого нарушается стабильность процесса сварки и равномерность металлургической обработки сварочной ванны флюсом, ухудшается защита зоны сварного шва от газов окрукающей среды (атмосферы), Последнее явлчется особенно важным при сварке химических активных металлов в камерах с низким вакуумом (Р 10 Па).При размеры частиц флюса равньп", к большем, чем -.,ва диаметра электрон;-ого пучка; В плоскости свариваемых деталей процесс сварк, сопр; кд:.ет я ст: .".я. - :.,- м плав пение;, цветь,;,;о а о з зры.,;." го вски 11 ания кои(с 4 з- гг 1 вМаксимальный размер частиц флюса определяется условиями его производства и ограничивается соответствующими стандартами, Для опоеделения диаметра и;.ка при рабочем режиме сварки применяют существующие методики: проволочным зондом, диафрагмой., тонкой пласгинай,: др. В зависимости от величины ускоряющего напряжения, тока пучка, конструкции оптической системы сварочной пушки, рабочего расстояния от пушки до изделия и степени фокусировки диаметр пучка в плоскости свариваемых деталей можег изменяться от 0,05 до 1,5 - 3 мм,Другим важным. критерием, обеспечивающим получение качественных сварных швов, особенно при электронно-лучевой сварке в низком вакууме является толщина слоя флюса Н, наносимого на поверхности свариваемых деталей в зоне сварки. Диапазон значений: 0,15 д Н0,5 д определен из условия гарантированной защиты сварочного валика, Высота сварочного валика зависит от многих факторов (режима сварки, толщины и свойств металла свариваемых деталей, пространственного положения, точности сборки и др.) и для каждого конкретного случая может быть определена экспериментально, но ее величина не и ревы шает 10от тол у ины10 свариваемых деталей д . Исходя иэ этого.минимальная толщина слоя флюса в зоне сварки должна составлять 0,15 д. При меньшем значении Н сварной валик не будет полностью покрыт шлаком, что будет способствовать окислению металла шва. возникновению дефектовПри значении Н 0,5 д возмокно ухудшение формирования сварного соединения, снижения глубины проплавления из-за значительных потерь мощности пучка нарасплавление слоя флюса над швом и ухудшение качества металла шва иэ-за появления в нем шлаковых включений,Осуществление способа производилось при использовании промышленных марок флюсов (АНТА, АНТ, ФАНи др.).Наряду со снижением пористости применение флюса при электронно-лучевойсварке позволило устранить разбрызгивание, подрезы и корневые дефекты в сварных швах с несквозным проплавлением. Зтот эффект объясняется изменением условий формирования сварного шва (отсечениефлюсом периферии пучка, изменение поверхностного натяжения расплава и др.), име;ощего значительно больший радиус скругления в корневой части посравнению с электронно-лучевой сваркой без флюса.Техника и технология применения флюса по данному способу аналогична использованию флюса при дуговой сварке под флюсом,Нанесение флюса на поверхность свэриваемых деталей в зоне сварки может производиться как заранее. так и непосредственно в процессе сварки, При выполнении электронно-лучевой сварки в различных пространственных положениях, удержание флюса на поверхности свариваемых деталей производится по аналогии с дуговыми способами сварки под флюсом.Существенным отличием и преимуществом способа является то, что плавятся не пылевидные частицы флюса мгновенно й взрывообразно вскипающие при попадании на них пучка, а частицы с размером не менее двух диаметров электронного пучка. При 50 этом каждая плавящаяся частица минимумполовиной своего размера не попадает под луч и контактирует с другими более холодными частицами, Зто создает благоприятные условия для стабильного плавлениячастиц флюса без взрывного вскипания ком-.понентсз,В таблице приведены параметры режима электронно-лучевой сварки (однопроходной) для деталей из титановых сплавов различнь,х толщин. Сварка выполнялась как1655721 30 по прототипу, так и по данному способу с использованием электронно-лучевых установок УЛ-И 4 и УЛпри рабочем давлении в камере равном Р " 10 Па, Наведение 5 электронного пучка на стык осуществляли на вводных и выводных планках прибором "Прицел".Применялйсь флюсы промышленных марок, используемые при дуговых способах 10 сварки с флюсом титана и его сплавов. Величина частиц флюса удовлетворяла требованиям прототипа и настоящего изобретения и соответствовала стандарту СЭВ РС 2205-69. 15Диаметр электронного пучка при рабочем режиме определяли с помощью проволочного зонда.Контроль качества соединений осуществлялся визуальным осмотром, а также 20 рентгенопросвечиванием и изготовлением макрошлифов.Использование данного технического решения позволит но сравнению с прототипом устранить ограничение по максималь ной толщине бездефектного соединения деталей, добиться повышения работоспо, собности соединений за счет почти полного устранения пористости в швах и расширит обьем применения электронно-лучевой сварки в низком вакууме при создании изделий новой техники, за счет обеспечения надежной защиты металла шва.Внедрение предлагаемого изобретения в производстве позволит выполнять электронно-лучевую сварку крупных модулей и конструкций ответственного назначения, используя камеры больших объемов с рабочим давлением 10Па и выше,Формула изобретен ия Способ электронно-лучевой сварки с применением флюса в виде смеси частиц, которую наносят на поверхность свариваемых деталей в зоне стыка, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварных швов, используют флюс с размером частиц не менее двух диаметров электронного пучка в плоскости свариваемых деталей, а толщину слоя флюса определяют из отношения:.0,15 д 5 Н 05 д,где Н - толщина слоя флюса;д - толщина свариваемых деталей,О й1И М сч О фсч 1еО 1 ф СЧ,О 1 е а 61 0 О сЧ сч сч О О С О О Оа сч сч С О О О е 41О сЧ 1 И еО а0 е О Оа аО .О И И ИИ И ИсЧ сч сЧ сЧ О О О О О м м м м м 4 Я о М е Ы и 5 3 а Ы о П ЮК ф о он о й о й в о й Ы В о ос щ о щ О Р ф Н Е о о й о а Хоса 5 1х в и х ЯФ Р О Р К с х о О 1 С МХ Р О ОСа о о о ЙВ Н Н й Ж ее СЧ СЧ сч О О О О еО О О а а( О О1655721 орректор С.Шевкун Редактор А,Долин водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 акаэ 2019 ВНИИПИ Составитель И,Фро Техред М.Моргентал Тираж 520 Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5