Способ двухсторонней электронно-лучевой сварки

СОЮЗ СО(ЗЕ ГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГЯ 15 В 23 К 15/00 ЕН ПИСАНИ ИДЕТЕЛЬ АВТОРСКО(71) Институт электро рки им.Е.О.Патон бовский Вржижев ков, В,В,Орса ктронно-луче на. Киев: Нау ЕКТ УХСТОРОН Й СВАРКИ относится к овано в раз роения при толстостенн (сокопрочно овышение к Е Г 541 СПОСОБ ЛВ РОННО-ЛУЧ ЕВО (57) Изобретение жет быть использ стях машиност -лучевой сварке сварке личных элект ых сты и стали чества и мо- облаонно ковых Цель свароединений из в зобретения - и Изоб жет быть стях ма -лучевой соединен тыке единяемых элеменипа "выступ-впадиваемого изделия= 90-150 оуществляют со ск о каждой из плоск ка, При этом уго пучка в свариваем м а зависимост тов в сты( ина" на всю ышение качесттем исключения го шва.на общая схема роходах электаждой стороны ,3 - схема облавов в централь- ения; на фиг.4 - ых элементов в ль изобретения - пов рных соединений пу ых дефектов сварно фиг,1 и 2 представле при раздельных п - лучевой пушки с к аемого стыка; на фи ресечения сварных ш сти сварного соедин разделки соединенн м пр сва корн вознь(м проостеи(.вдри л /3 входа сварки ронно сварив сти ие ной ча схема(ф тся в два прохода, или одновременно осуществля о на фиг.2, 1 ГОСУДАРСТВЕННЫ(51 КОМИТЕТ(72) В,И.Загорни В.В.Новожилов, Ю ский и Ю,В,Кошелев (53) 621.791.72 (088.8) (56) Назаренко О.К. и др. вая сварка/Под ред. Б.Е,П кова думка, 1987, с,256. етение относится к сварке и моиспользовано в различных облашиностроения при электронно сварке толстостенных стыковых й из высокопрочной стали. нщЫпц 1 б 87401 А 1 ных соединении путем исключения коо(левых дефектов сварного шва. Способ заключается в предварительной разделке сть(ка соединяемых элементов по типу выступ впадина" на всю толщину д свариваемого изделия с углом а при вершине разделки, равным а 90-150 О, Сварку осуществляю 1 с двух сторон свариваемого изделия со сквозным проплавлением по каждой из плоскостей свариваемого стыка, Способ обеспечивает снижение требован й к точности совмещения электронного пучка со сгыком, а также позволяет избежать несплавлений в корневой части сварного шва, связанных с намагничиванием свариваемого изделия. Уменьшение площади перекры 1 ия сварных швов вследствие увеличения угла сГ между осями сварных швоз снижает вероятность образования горячих трещин. 5 ил 2 табл. 1 арку; на фиг,5 - сварное со дииение При реал ней электрон ведением и разделку со под сварку т толщину свар вершине а Сварку ос плавлением п ваемого сты электронного связан с угла иг,1, 2),Сварка как показанизации способа двухсторонно - лучевой сварки перед пророцесса сварки выполняютс двух сторон стыка двумя электронно - лучевыми пушками одновременно. При этом исключается попадание электронного пучка одной пушки на корпус другой, С ростом свариваемых толщин перспективность такой схемы сварки возрастает. Такая разделка соединяемых элементов при данном способе двухсторонней сварки приводит к тому, что действие магнитного поля становится менее критичным, снижается количество корневых дефектов, так как сварка по стыку идет только до половины толщины изделия, а вторая половина шва проваривается по целому металлу, и отклонение пучка вследствие намагничивания не приведет к, несплавлению, Количество сборочных скоб, стягивающих обечайки при сварке стыков в горизонтальной плоскости, сводится к минимуму,С точки зрения металлургии процесса сварки угол а должен быть таким, чтобы обеспечить минимальную площадь пересечения двух швов Яо, Такой площадью является квадрат со стороной, равной ширине В литой зоны сварного шва (фиг,3), получаемой при углер входа пучка визделие, равном 45 о.Однако при таком углева входа пучка в изделие с лицевой стороны наблюдается большой односторонний подрез, умень. шить который можно увеличив уголВ с 45 до 6075 (соответственно а = 120150 о).Оптимальный диапазон изменения углов а разделки соединенных элементов был установлен экспериментально, исходя из условий обеспечения стабильного про. цесса сварки, отсутствия односторонних подрезов и исключения появления в месте пересечения двух швов горячих трещин. Горячие кристаллизационные трещины вызываются повышением напряженного состояния при увеличении площади пересечения двух швов по мере изменения угла их встречи (фиг,З) и приближения его к 180 о.Процесс сварки по предлагаемому способу может осуществляться как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, Более технологичной является схема сварки стыков в вертикальной плоскости при перемещении электронной пушки снизу вверх, так как в этом положении критичность выбора параметров по току и скорости сва рки снижается,Способ двухсторонней сварки был осуществлен при сварке стыковых макетных образцов - 500 х 300 х 45 мм. Для сварки использовалось серийное электронно в луче 35 40 45 50 55 10 15 20 25 30 вое оборудование с ускоряющим напряжением 60 кВ и мощностью 60 кВт.На основании проведения серии опытных сварок, часть из которых приведена в табл,1, определены параметры процессаэлектронно - лучевой сварки, Скорость, амплитуда развертки и ее частота оставались неизменны с тем, чтобы уменьшить число параметров, влияющих на процесс сварки, В связи с изменением толщины проплавления при изменении угла разделки соединяемых элементов ток сварки для достижения гарантированного проплавления менялся в диапазоне 300 - 420 мА.Сварка осуществлялась горизонтальным пучком при перемещении электронной пушки снизу вверх, Для устранения возникающих после основного подреэов по обе стороны поверхности стыков выполнялись подварочные швы с применением присадки,Режим подварочных швов;Оуск = 60 кВ,св = 60 мА,ф= 965 мА, Чср = 0,83 мм/с, Чпод.пр. = 11,1 мм/с.Окончательная операция - "косметическое" заглаживание шва для устранения поверхностных концентраторов выполнялась на режиме: Оуск.-. - .60 кВ, се = 80 мА, ср =- 910 мА, Ч,=1,4 мм/с, Поперечная развертка амплитудой А = 10,20 мм, частотой 1000 Гц. После сварки стыки раэрезались на темплеты для изготовления образцов для проведения циклических испытаний таким образом, чтобы толщина полученных темп- летов оставалась неизменной, равной толщине свариваемых листов, Ширина рабочей части образца определялась мощностью испытательной машины. Проведены сравнительные усталостные испытания электронно-лучевых соединений высокопрочной стали 12 Х 2 Н 4 МД, выполненных с соединением элементов па данной схеме, беэ разделки соединяемых элементов с устранением непроваров и подреэов вторым проходом с обратной стороны, Результаты испытаний приведены в табл,2. Они показали, что применение предлагаел ого способа обеспечивает достаточные уроени долговечности,фрактографические исследования показали, что как в кваэистатичаской, так и в усталостной области малоциклового нагружения наблюдалось вязкое разрушениеИспользование предлагаемого способа двухсторонней электронно - лучевой сварки изделий больших толщин позволяет избежать несплавлений, связанных с магнитными отклонениями электронного пучка от плоскости стыка в корневой части сварного1687401 1 ац лицаПараметры и углы разделки элентоонно-лучевой садани соединяемыхэлементов под сваону А,мм1уголоаэделни,Х, гоал. Приме чан не ЧастотаЕ, Гц Пример 1мЯ%дмм/с Большой односторонни подрез с лицевой и обратной стороны шва. РаэСоызгивание металла, выдувание,.еталла с обратной стоооны стыка. 60 1000 1,2 420 0,63 Подреэ с лицевой стороны сохраняется, но процесс сваркиустойчив. Плададь песесочениядвух шдов минимальна 400 1000 2,0 0,63 Подреза нет, раэСрыэгиваниеминимально, Плсшадь песесечения швов блиэна н оптимуму 1000 .".,0 0,63 360 130 Плсцадьпересечения швов увеличивается, но травин не наблюдается. Подреэы с лицевой иобратной стороны тсутстьуют 1000 320 0,83 160 Опасно увеличивается плспндь пересечения эвух швов. Наблюдаются горячие травкины 2,0 1000 0,63 Невозможность избежать появления горячих травин и непроваров Беэ раэделни 1000 2,0 О,оЗ 6 ЗГз 0 шва, что обеспечивает снижение требований к точности совмещения оси электронного пучка с плоскостью стыка путем конструктивных особенностей используемой разделки соединяемых элементов, 5Способ обеспечивает снижение вероятности образования горячих трещин путем уменьшения площади перекрытия сварных швов вследствие увеличения угла а между осями швов. 10Применение предлагаемого способа электронно-лучевой сварки позволяет избежать проведения операций по размагничиванию изделий перед сваркой при намагниченности до 3,0 Гс, По сравнению 15 со способом-прототипом вероятность возникновения корневых дефектов типа несплавления при сварке по данному способу уменьшилась на 12,5,Формула изобретения Способ двухсторонней электронно - лучевой сварки, включающий сборку стыка соединяемых элементов и сварку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем исключения корневых дефектов сварного шва, выполняют разделки соединяемых элементов по типу "выступ-впадина" с углом при вершине а = 90 - 150 о, формируя выступ или впадину от кромок соединяемых элементов, а сварку ведут с двух сторон со сквозным проплавлением по линиям, образующим угол а.1687401 аблица 2Результаты уст лостных испытаний Число циклон до разрушения образцов Уровеньнагрунения,ИПа по способупрототипу по предлагаемому способу 3230 4160 5461 Среднее704 Среднее504 Среднее 315 С 4400 3340 5210 4025 10006 12160 22900 15029 .6365 41050 41220 40212 4290 1 С 660 12146 24500 15435 39127 40200 410211687401 Составитель И.ФроловТехред М.Моргентал КорректорО.Ципле Редактор Л.Павлова Производственно издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 101 Заказ 3668 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5