Способ получения сплава переменного химического состава

СОЮЗ СОВ ТГКИХГОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХРЕСГ 1 УБЛИК В 23 К 9/ ЕНИ Бюл, М 45оизводственное оби машиностроения единени "ЦНИИТ,А,Талан ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СМ 500930, кл, В 23 Р 3/10, 1973Авторское свидетельство СМ 507428, кл. В 23 Р 3/10, 1971(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА ПЕРЕМЕННОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА (57) Использование: при разработке сварочных материалов и технологии сварки изделий машиностроения. Сущность изобретения: наплавку производят плавящимся электродом с базовым химическим составом, а изменение химического состава по длине наплавки осуществляют изменением по.заданному закону скорости подачи присадочной проволоки, содержащей легирующие регулируемые элементы. ПрисадочИзобретение относится к способам получения переменного химического состава может быть использовано при получении сплава переменного химического состава электродуговым или другими способами многопроходной сварки и наплавки в любой отрасли машиностроения,Известен способ получения сваркой сплава переменного химического состава путем образования сварного шва при соединении двух пластин встык, между которыми устанавливаются различные металлические вставки содержащие легирующие элементы. Однако при многопроходной сварке практически не представляется возможным 5 О 1779503 ают в головную часть сваи этом подачу присадочаждом последующем слое редыдущему начинают со еднюю длину сварочной братную направлению назакон изменения скороисадочной проволоки рмуле Чч(Х) = =Чн"(Х) К(Х), + 1 Чн (Х) = а, Х - закон сти подачи присадочной -го наплавленного слоя., циент, определяемый граия химического состава тношение площадей наоплавленного металла в - скорость подачи присав 1 слое, Чн - скорость ой проволоки для после- и этом параметры режима мся электродом постоянго процесса наплавки. 2 ную проволоку подрочной ванны, Прной проволоки в кпо отношению к исмещением на срванны в сторону оплавки, Заданныйсти подачи пропределяют па фогде К = а(Х)/а(Х)изменения скоропроволоки для 1см/м, ао - коэффидиентом измененсплава, 0(Х) - сооплавленного и пркаждом слое, ЧнОдочной проволокиподачи присадочндующих слоев, прнаплавки плавящины в течение всетабл 4 ил. размещать вставки в зоне сварки перед каждым кроме первого прохода.Наиболее близким к изобретению является способ получения сплава переменного состава путем регулирования скоростей . плавления двух или более электродов из металлов различного состава. Недостатки этого способа заключаются в том, что расплавленный металл электродов проходит через высокотемпературную зону дугового разряда. что приводит к значительному выгоранию высокоактивных элементов и исключает возможность варьирования их концентрацией в металле шва, а также регулирование скорости подачи электродовневозможно без изменения параметров режима сварки. В связи с этим не представляется возможным получить требуемоераспределение регулируемых элементов всплаве перемечного химического составапри многопроходной наплавке,Цель изобретения - повышение качества сплава переменного состава при многопроходной наплавке.Поставленная цель достигается тем, чтонаплавку производят плавящимся электродом с базовым химическим составом, а изменение химического состава по длиненаплавки осуществляют плавным изменением по заданному закону скорости подачиприсадочной проволоки, содеркащей легирующие (регулируемые) элементы, которуюподают в головную часть сварочной ванны,При этом подачу присадочной проволоки вкаждом последующем слое начинают сосмещением на среднюю длину сварочнойванны в сторону обратную направлению наплавки. Заданный закон изменения скорости подачи присэдочной проволокиопределяют по формулеЧ(х) = Чн (х) х К(х),гдеК: д " , Ч,"(х) = ао(х);Чн (х) - закон изменения скорости подоачи присадочной проволоки для 1-го наплавленного слоя, см/с;а(х) - соотношение площадей наплавленного и проплавленного металла в каждом слое;ао- коэффициент, определяемый градиентом изменения химического составасплава.На фиг.1 представлена схема сплава переменного состава, полученного с использованием предлагаемого способа,РЭ - содержание регулируемых элементов в металле швов, О;х - направление скорости наплавки;у - ширина наплавки;- высота наплавки;а -распределение регулируемых элементов в наплавке;- -заданное. расп редел ение ре гул и руемых элементов;- - распределение регулируемых элементов при нэплавке;без смещения начала легированияб - наплавкэ переменного состава. На фиг.2, 3. 4, представлена схема способа получения сплава переменного химического сос 1 ава при многопроходной наплавке. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На заготовку наплавляют первый валикАВ (фиг.2),Начало введения регулируемых элемен.тов соответствует точке О.Длина отрезка АО выбирается болеея.(п), где ср. - средняя длина сварочнойванны, и - число наплавленных валиков.Введение регулируемых элементов принаплавке первого валика осуществляют путем изменения скорости поодэчи присадочной проволоки по закону Ч (х),Перед нэплавкой второго валика заготовку располагают таким образом, чтоб направление сварки соответствовалоплоскости поверхности первого вадика.На первый валик АВ нэплавляют 2 валикА В (фиг.3),Начало введения регулируемых элементов соответствует точке О смещенной относительно точки О по оси Х на среднюю длинусварочной ванны в сторону противоположную направлению сварки.Скорость подачи присадоной проволоки при наплэвке второго валика определяютпо формулеу. =-у,о К(,),где К(х) = ---да(х 1ах)+1Аналогично проводится нэплавка всехостальных валиков включая и-ный (фиг,4).При необходимости нэплавкэ производится в разделку свариваемых кромок.При подаче присадочной проволоки вголовную часть сварочной ванны достигается полная идентичность свойств наплэвленного металла обычной сварке под флюсомпо химическому составу, формированию имеханическим свойствам, что обьясняетсяодинаковой металлургией сварки, так какдополнительный металл проходит черезсварочную дугу.При подаче присадочной проволоки непосредственно в дугу (центральная частьванны) иэ-за сильного электромагнитноговзаимодействия резко нарушается формирование,При подаче в хвостовую часть сварочной ванны дополнительный металл, плавится за счет избыточной теплоты сварочнойванны, что приводит к изменению металлургических процессов, в частности к изменению окислительно восстановительныхреакций, степени угара легирующих элементов, Кроме того, ухудшается воспрои,водимость данного процесса, т.к.описанный эффект зависит от места подачиэлектрода в хвостовую часть ванны. При подаче холодного дополнительного металла в хвостовую часть сильно меняется структура. в частности измельчается зерно. то приво 1779503дит к резкому улучшению механическихсвойств наплавленного металла.П р и м е р, Наплавку производили насталь марки ст,3, Флюс марки ФЦ, Основной дугонесущий электрод 5 мм маркиСВХГНМАА, Режим сварки следующий;сварочный ток= 600 - 650 А, напряжениедуги О = 30 - 32 В, скорость сварки 24 м/ч. Вголовную часть сварочной ванны подавалась дополнительная присадочная проволока 2 мм марки СВГСН 1 МА, Скорость ееподачи меняли от 0 до 10,5 см/с по законуЧн = 0,2 х. Во всех случаях площадь проплавления составляла 58 мм: Площадь наплав 2ленного металла изменялась в соответствиисо скоростью подачи дополнительной проволоки по формулеЕн = 2 К(х)Чн+ 33,Гн 2 Кх)Чн+33тогда (х) = --Рп 58где 33 мм - площадь наплавленного метал 2ла при сварке без присадки,2 Чн+ 332 Чн+91В таблице 1 приведен пример определения максимальных значений и различныхзаконов подачи присадочной проволоки.Средняя длина сварочной ванны составляла 40 - 45 мм поэтому при каждом последующем и роходе начало подачидополнительной присадочной проволокисмещалось на среднюю длину сварочнойванны в сторону обратную направлению наплавки,В табл. 2 приведены результаты оценки влияния величины смещения начала подачи дополнительной проволоки на искажение распределения регулируемых элементов в металле наплавки, и обоснование выбора максимального значения коэффициента К(Х) в условиях рассматриваемого примера, При отклонении величины смещения от средней длины сварочной ванны наблюдается искажение распределения регулируемых элементов.Сравнение заданного и экспериментального распределений кремния и марганца по длине валиков, расположенных в различных слоях наплавки производилось с применением экспертных оценок по пятибальной шкале желательности, При смешении начала подачи присадочной проволоки на расстояние равное средней длине сварочной ванны и максимальных значениях К(х) 0,43-0,48 обеспечивается высокое качество распределения регулируемых элементов (не ниже 4) в металле переменного химического состава, при высоком качестве формирования наплавки,Положительный эффект от применения 10 способа получения сплава переменного химического состава состоит в том, что обеспечивается высокая степень имитации процессов протекающих при многопроходной наплавке, и соответственно повышается точность и информативность проводимых исследований,Формула изобретения Способ получения сплава переменного химического состава наплавкой, при кото 15 20 ром процесс расплавления ведут плавящимся электродом и присадочной проволокой различного химического состава с непрерывным изменением скорости подачи присадочной проволоки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сплава переменного состава при многопроходной наплавке, присадочную проволоку при наплавке первогс слоя подают в головную часть сварочной ванны со смещением относительно плавящегося электрода, при этом 25 30 начало его подачи при наплавке второго и каждого последующего слоя по отношению к предыдущему смещают на среднюю длину сварочной ванны, в сторону, обратную напроволоки для второго и последующих наплавленных слоев определяют по формулеЧ(х) = Чн (х) К(х),а хгде К=, +1,а х +1Ч, (х) = аох - закон изменения скоростиоподачи присадочной проволоки для первого наплавленного слоя, см/с;ао - коэффициент, определяемый градиентом изменения химического состава сплава;а (х) - соотношение площадей наплавленного и проплавленного металла в каж 40 45 50 дом слое,при этом параметры режима наплавки плавящимся электродом поддерживают постоянными в течение всего процесса наплавки,35. правлению наплавки, причем закон изменения скорости подачи присадочной1779503 Таблица 1 Максимальные значения Кх) при различных скоростях подачи электрода и присадочной проволокиТаблица 2тво сплава переменного химического ктеристик процесс лияние х плавки на ка составаМ и/и формирование шва рас елеа я заданм, балл2 мм- 25 1 2 Удовле 0 5 6 60-65 0 Средня длина с рочной вны, мм Смещение начала подачи присадочной проволоки,20 40-45 40-45 40-45Закон подачи присадочной . проволоки 0,20 х 0.25 х 0,20 х 0,15 х 0,10 х0 Максимальное значение К(х) = 0,48 0,50 0,48 0,46 0,43 0,40 оответствие пол- ученного еудовлетв Удовлетв. Хорошее ХорошееХорошее Удовлетв.1779503Составитель Н, Аносов РедаКтор Т, Никольская Техред М.Моргентал Корректор Н, Милюкова акаэ 4408 Тираж ПодписноеВ ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ВНИИПИ113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага ина, 10