Способ сварки плавлением

(Я Г сварки плавлением, нагрева скачкообразГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ Изобретение относится к сварке плавлением (аргоно-дуговая, электронно-лучевая, световым лучом, лазерная) и может быть использовано во всех отраслях промышленности при изготовлении паяносварных пластинчатых теплообменников.Известен способ изготовления пластинчатых теплообменников, при котором детали, полученные пайкой, соединяются с деталями, не содержащими паяных соединений, дуговой сваркой со смещением не- плавящегося электрода со стыка в сторону основного металла и выполняют оплавление паяной детали на глубину, не превышающую /и, где- длина сварочной ванны, мм; п - количество паяных соединений, приходящихся на длину ,(57) Использование; машиностроение, изготовление конструкции теплообменников, содержащих пересекающиеся сварные и пэяные швы. Сущность: скачкообразное перемещение источника тепла при сварке плавлением на участках поперечных паяных швов. Перемещение начинают от границы ивяного шва, Амплитуду перемещения выбирают из соотношения= В - Рсвт), мм, где В - ширина паяного шва, мм; К: - скорость сварки, мм/с; т - время скачкообразного перемещения,(0,1 - 0,5)с, Участс ., прилегающий к паяному шву, ведут накл ненным к вектору скорости сварки исто яником энергии в течение времени Т = В/Чсв, 3 ил 1 табл,Этот способ не позволяет осуществить качественную сварку тонкостенных стыков, пересекающих паяные швы, Под действием тепла дуги паяный шов расплавляется и припой вытекает, Конструкция теряет герметичность.Известен способ лазерной сварки, при котором тепловложением управляют по участкам соединения, В местах радиусов и в углах свариваемой детали скорость сварки изменяют.Недостатком способа является отсутствие регламентированных параметров режима, предотвращающих перегрев участков соединения.Известен способпри котором источник50 но и периодически перемещают по участкамсоединения в направлении вектора скорости сварки для изменения тепловложения.Недостатком этого способа является отсутствие регламентированных параметроврежима, при которых предотвращается расплавление заданных участков (например,паяного шва) и снижение качества соединений. После скачкообразного перемещенияисточника на холодный стык в начале этогоучастка образуются непровары.Цель изобретения - повышение качества сварных соединений паяных тонкостенных конструкций с пересекающимисясварными и паяными швами.Указанная цель достигается тем, что вспособе сварки плавлением, при которомисточник нагрева скачкообразно и периодически перемещается по участкам соединенияв направлении вектора скорости сварки,скачкообразное перемещение источниканагрева начинают на границе паяного шва,а амплитуду отклонения выбирают из выражения= В - (Ч ), мм,где В - ширина паяного шва, мм; Ч 8 - скорость сварки, мм/с; т - время скачкообразного перемещения источника нагрева,равное 0,1-0,5 с, при этом отклонение источника нагрева прекращают через промежуток времени, равный Т =, с.ВЧсвПрименение изобретения позволит повысить качество сварных соединений, Исключается попадание расплавленногоприпоя в сварной шов и образование трещин, Предотвращается вытекание припояиз паяного шва и потеря герметичности конструкции, Устраняются непровары и поверхностные дефекты на участкахпрерывистого шва.На фиг. 1 показана схема сеченияпаяного шва и свариваемый стык; на фиг. 2- сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б нафиг. 1,Способ состоит в сварке плавлением спостоянной скоростью источника нагревастыка 1, пересекающего паяные швы 2, формирование сварных швов 3 по участкам соединения между паяными швами 2. Награнице 4 паяного шва 2 источник нагрева(дугу или луч) скачкообразно с постояннойскоростью перемещают на расстояние,меньшее ширины паяного шва= В -(Чсв1),мм, где В - ширина паяного шва, мм; Чсв -скорость сварки, мм/с; 1- время перемещения в направлении Ч 8. На фиг. 3 перемещение из т. А в т, Б. Наклонным в сторонувектора сварки (Ч) источником нагрева 5 10 15 20 25 30 35 40 45 выполняют сварку стыка 1 в течение времени Т = В/Чсв и формируют участок шва длиной В (отрезок БК). Затем отклонение источника нагрева мгновенно прекращают, он ориентируется в неотклоненное положение, а формирование шва опять начинают из т, Б, т.е. начальный участок стыка от паяного шва на длине В источник нагрева проплавляет дважды.Время т скачкообразного перемещения источника нагрева выбирают равным (0,1 - 0,5)с. Оптимальное значение т зависит от скорости сварки Чсв, мощности источника и его плотности в пятне нагрева и ширины паяного шва В. С увеличением Ч 8, мощности источника нагрева и его плотности оптимальная величина т уменьшается. При 10,1 с в диапазоне минимальной Ч 8 = 10 - 12 м/ч не происходит оплавление свариваемых кромок на участке паяного шва, При 10,5 с в диапазоне Ч 8 = 40 - 45 м/ч происходит расплавление припоя от термического цикла сварки и вытекание его из паяного шва. На участке паяного шва АБ сварной шов формируется при меньшем, чем на участке основного металла, тепловложении, так как скорость перемещения источника нагрева в несколько раз превышает оптимальную Чсв.Скачкообразное перемещение источника нагрева из т. А с амплитудой = В - С обеспечивает начало формирования сварного шва на границе паяного шва(т. Б). Если отклонять источник нагрева из т. А на расстояние= В, то формирование шва начинается на некотором удалении от границы паяного шва (т. Е) и отрезок стыка С между точками БЕ остается нерасплавленным. Учитывая, что отрезок С = Чсв т, и задавшись временем 1 и скоростью Чсв, определяют оптимальную амплитуду 1, при которой сварной шов формируется у края паяного шва (т. Б).Из-за неустановившегося процесса сварки на участке БК наклонным источником нагрева не удается полностью проплавить стык 1. В начале участка образуются непровары. Повторной сваркой участка БК источником нагрева, ориентированным нормально к свариваемой поверхности, устрг яет дефект. П р и м е р, Из набора пластин и гофров из алюминиевого сплава АМц паяли припоем СИЛпри Т = 630 С пакеты теплообменников размера 400 200 к 100 мм. Расстояние между паяными швами составляет 14 мм, а их ширина 6 мм, Пакеты между собой сваривают в секции аргоно-дуговой и электронно-лучевой сваркой по верхним пластинам толщиной 1,2 мм. Режим аргоно1742001 гчс, с Тс НапряыенО, мм Способ сварки мм/с ность стило няющего магля, Т. 1,8,3 3,4 0,5 О,1 Аргоно- дуговая 1,Е 34 0,1 3,4 0,6 3,4 0,05 О.4 Тс ые 4,0 1,8 0,05 й 6 0,6 6 Течи по паяным швам 4,8 1,8 4,5 6 3,0 0,5 2,0 0,2 о,г 0 5 1,3 4,5 То меТечи по паяным швамТо меНепровары и течи по шву 3,о3,4 . 0,5 3,4 0,5 4,3 4,3 16 О,1 2,0 0,.1 Электроннолучевая 66 11 02 0,06 0,5 0,04 г,е о,5 То же То же 0,5 0,5 5,4 0,5 о,б 0015 о,оЕ 5 0,05 дуговой сварки: ток переменный, 1 св = 50-55 А, Од = 12 В. Режим электронно-лучевой сварки: л = 31 + 1 мА, Оуск = 25 кВ. Также к торцам сваренных секций нахлесточным швом приваривают коллекторные крышки из листа АМц толщиной 3 мм. Режим аргоно-дуговой сварки; св = 150-160 А, Од = 13-14 В, присадочная проволока б = 2 мм. Режим электронно-лучевой сварки: 1 л = 50:2 мА, Оуск = 25 кВ. При переходе через паяный шов сварочную дугу или луч на границе паяного шва отклоняли поперечным магнитным полем напряженностью 0,015-0,6 Тд. Скорость отклонения источника нагрева регулируют напряженностью магнитного поля, Наблюдение за дугой осуществляют визуально. При электронно-лучевой сварке включение, выдержку и отклонение магнитного поля осуществляют автоматически по заданной программе. Для этого изготовлен программатор режима скачкообразного перемещения луча. Включение и отключение магнитного поля осуществляют с помощью реле времени.В таблице приведены экспериментальные данные по сварке пакетов теплообменников по данному способу, где показано, что при Т = В/Чса, течи по паяным швам отсутствуют, При ТВ/Чсв выявлены течи по паяным швам, т,е. припой расплавляется и вытекает. При ТВ/Чсв выявлены непровары стыка на начальном участке и течи по сварному шву.Оптимальную Чсв выбирают в пределах 10 - 45 м/ч. Ширина паяного шва В известна и выбирается не менее 3,8 мм из условия конструктивной прочности соединения. Отсюда выбирают оптимальное значение времени Т. Оптимальный интервал времени 1 = =0,1 - 0,5 с выбран экспериментально, При т0,1 с в диапазоне минимальной Чса не5 происходит оплавление свариваемых кромок на участке паяного шва. При 10,5 с в диапазоне максимальной Чсв происходит расплавление припоя от теплового цикла сварки и вытекание его из шва,10 Применение способа сварки плавлением позволяет повысить герметичность паяных конструкций в 10 раз,Формула изобретения15 Способ сварки плавлением преимущественно тонкостенных конструкций, содержащих пересекающиеся сварные и паяныешвы, при котором источник нагрева скачкообразно и периодически перемещают по20 участкам сварного соединения, пересекаемым поперечными паяными швами, в направлении вектора скорости сварки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениякачества сварных соединений, скачкообраз 25 ное перемещение источника нагрева начинают на границе паяного шва, а амплитудуотклонения выбирают из выражения= В - (Чсв т) ммгде В - ширина паяного шва, мм;30 Чсо - скорость сварки, мм/с;ф - время скачкообразного перемещения источника нагреваЯ (0,1 - 0,5) с,при этом сварку участка, прилегающего к35 паяному шву, ведут наклонным к векторускорости сварки источником энергии в течение времени Т = В/Чсв,1,мм Качество сварных и паяных швов Оормирование удовлетворительное, течей нет, непровары отсутствуют Расплавление свариваемых кромокотсутствует Формирование удовлетворительное течей нет, непроваоы отсутствуют Формирование удовлетворительное, тецей нет, непровары отсутствуют Расплавление саариваемых кромокотсутствует0,1 ность отклонякнцего магнитно го поля, Т Продолжение таблицы 1 мм Качество сварных и паяньх швов Течи по паяным швам Формирование удовлетворительное течей нет, непроваоы отсутствует Течи по паяным швамНепровары течи по сварному швуТечи по паяным швамТо жеНепровары, течи по сварному шву1742001Составитель О,Новиков дактор А.Мотыль Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий аказ 2245 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101