Способ двухдуговой сварки и наплавки плавящимися электродами

(51) 5 К ГОСУДАРСТВ ПО ИЗОБРЕТ ПРИ ГКНТ СС НЫИ КОМИТЕТИЯМ И ОТКРЫТИ ЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ(57) Использование: машиностроение, заварка кратера при сварке под флюсом, Сварку под флюсом ведут двумя последовательно расположенными по ходу сварки электродами. Первый по ходу сварки электрод подключен к тому же полюсу источника питания, что и изделие. После остановки первый по ходу электрод подают со скоростью, составляющей от 1,2 до 1,8 рабочей скорости подачи электрода. Эту скорость выдерживают в течение промежутка времени; т= гп 1 р/ч, где РЯС 0,6 - 2,0, бакр - длина кратера; ч, - скорость наплавки. Процесс останавливают. 2 ил 1 табл. объединение ия "ЦНИИТскии. Е.Г СССР73,Й СВАРКИ ИЯ ЭЛЕКТРО сстоянии 1,2 (максимал кратерной зоны от осное. за пределами кратернвеличивается высота нап ика и краевой угол, Спо при сварке и наплавкек шлаковая корка затруд нительного электродеталлом и вызывает з предел) лектроны. При , шири- еосущелюсом, контакт авленк. длинь дов, т этом у на вал вныхой золавксоб н подняетнаако ствим так ка допол ным м екращение по олнительный ановится на к ра основным ыхлот, нет зависимо стью подачи одной сторо ра, с другой, заварки крат ание наплыв ение кратер сти доп жду диа- ительнокоростью трудняет ожет вы- недостаы,ны,исчто зера иов илиной зо ИСАНИЕ И(54) СПОСОБ ДВУХДУГОВОНАПЛАВКИ ПЛАВЯЩИМИСДАМИ Изобретение относится к электродуговой сварке и наплавке, касается технологии заварки кратеров проволочными электродами и может быть использовано при наплавке и сварке под флюсом и в среде защитных газов в атомно-энергети еском, тяжелом, транспортном, химическом и других отраслях машиностроения,Известен способ заварки кратера дополнительным электродом, при котором уменьшают ток на основных электродах до нуля и одновременно на расстоянии, равном 0,8 - 1,2 длины кратерной зоны от основных дуг, подают дополнительный электрод, перемещая его в сторону перемещения сварки с меньшей в 2 - 3 раза скоростью, чем скорость перемещения основных электродов,Недостатком способа является низкое качество наплавленного валика из-за нарушения геометрии конечного участка ввиду того, что дополнительный электрод вводят Резкое прго тока на доп рый, по сути, с заварки крате образованиюВ способе метром и скор го электрода, с заварки крате выбор режима звать образов точное заплав 731508 А 1 ас плОд ашл в у дачи сварочноэлектрод, кото онечной стадии , способствует10 15 Установка механизма подачи дополнительного электрода, системы перемещения, управления, кассеты для проволоки и т.д. усложняет сварочную головку и ее обслуживание.Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ заварки кратера при электродуговой сварке под флюсом. при котором на основном электроде уменьшают сварочный ток до минимально возмокной величины. прекращают подачу дополнительного электрода, выдерживают паузу в течение 1 - 3 с, затем увеличивают ток на электроде до рабочего значения и одновременно подают присадочный материал в течение 1 - 5 с с рабочей скоростью., после чего процесс останавливают,Недостатком известного способа является низкое качество наплавленного металла из-за образования в кратерной зоне ликвационных рыхлот, шлаковых включений и неполного заполнения ее до уровня основного валика. При реализации известного способа сварки или наплавки присутствует высокая скорость кристаллизации жидкого металла ванны кратерной зоны в сравнении со скоростью кристаллизации в процессе наплавки вследствие понижения его температуры из-за мгновенного уменьшения величины вводимой тепловой энергии величины сварочного тока), а дальнейшее увеличение ее (увеличение сварочного тока) расходуется преимущественно на плавление присадочного материала, что приводит к образованию кратерных рыхлот и застреванию большого количества шлаковых включений. а также увеличению краевого угла валика в кратерной зоне, Не всегда обеспечивается заполнение кратерной зоны из-за сложной количественной дозировки присадочного материала при различных режимах наплавки различными диаметрами основного электрода и присадочного материала, Кроме того, вызывает сложности практическая реализация способа заварки кратера из-за необходимости создания специальных устройств, обеспечивающих изменение сварочного тока по определенным временно-количественным параметрам, а также скорости подачи основного электрода и присадочного материала.Целью изобретения является повышение качества конечного участка сварного шва при двухдуговой сварке и наплавке за счет исключения рыхлот, шлаковых.включений и западаний кратерной зоны ниже поверхности валика, а также уменьшения краевого угла этого участка,Для достикения поставленной цели в способе двухдуговой сварки и наплавки во 20 25 30 35 40 45 50 55 время сварочного процесса первый по ходу сварки электрод подключают к тому же полюсу, что и изделие, а после остановки источника тепла подают его со скоростью,составляющей от 1,2 до 1,8 рабочей скорости подачи электрода и выдерживают эту скорость в течение времени 1 = (0,6- 2,0)- Р(с), где бакр длина кратера, мм; ч - ско 1 крЧнрость наплавки, м/ч, после чего процесс останавливают,Повышение качества конечного участка шва осуществляется за счет исключения рыхлот, шлаковых включений и западаний кратерного участка вследствие уменьшения скорости кристаллизации, дополнительного прогрева жидкой металлической ванны кратера в момент кристаллизации и равномерного его заполнения, Это достигается тем, что в предлагаемом способе сварки и наплавки, кроме прямой дуги основным электродом и основным металлом, горит косвенная дуга между основным и первым по ходу сварки электродами, а после остановки сварочной головки скорость подачи первого по ходу сварки электрода увеличивается, Увеличение скорости подачи первого по ходу сварки электрода при остановке сварочной головки способствует перераспределению тепловложения сварочных дуг прямой и косвенной) в жидкую металлическую ванну кратерной зоны. Увеличение скорости подачи первого по ходу сварки и наплавки электрода способствует увеличению тока косвенной дуги и уменьшению тока прямой дуги, что приводит к уменьшению тепловложения в основной металл, перегреву жидкой металлической ванны, понижению прямого воздействия дуги на кристаллизующийся металл кратерной зоны, Все это способствует постепенному уменьшению скорости кристаллизации, укрупнению частиц жидкого шлака кратерной зоны и последующему всплытию на поверхность ванны жидкого металла и перехода в шлак, Это позволяет исключить в кратерном участке валика какие-либо рыхлоты и шлаковые включения, трещины. Кроме того, прогрев кратерного участка валика косвенной дуги способствует уменьшению краевого угла валика, что при последующем наложении валиков исключает вероятность образования шлаковых включений в зоне сплавления, Все это позволяет получить хорошее качество наплавленной поверхности,Понижение скорости подачи первой по ходу сварки проволоки (дополнительной проволоки) менее 1,2 чп.пс приводит к преимущественному горению основной дуги, т.е, между основной проволокой и наплавленным металлом, что не позволяет равномерно уменьшить ввод тепла в кратерную зону, а следовательно, исключает возможность кристаллизации кратерной зоны до отключения подачи проволок, Последующее одновременное отключение подачи основной и дополнительной проволок приводит к образованию кристаллизации жидкого металла кратерной зоны валика,При повышении скорости подачи дополнительной проволоки более 1,8 чп.п," дуга горит преимущественно между основным и дополнительным электродами и практически отсутствует основная дуга, Однако из-за большой скорости подачи дополнительной проволоки косвенная дуга горит в непосредственной близости от жидкой металлической ванны в кратерной зоне, что способствует такому же перегреву жидкого металла, как и при горении основной дуги между основным электродом и металлом, Это приводит при последующем одновременном отключении подачи основного электрода и первого по ходу сварки к быстрой скорости кристаллизации жидкого металла, а следовательно, к образованию шлаковых включений, рыхлот, трещин, Кроме того, большая скорость плавления дополнительного электрода приводит к значительному увеличению высоты краевого угла валика кратерной зоны, что приводит к зашлаковке в основании валика и необходимости удаления усиления. Все это не обеспечивает качества кратерной зоны и снижает производительность процесса,В то же время при подаче дополнитель 1 ной проволоки в течение менее 0,6 - с,кг н происходит недостаточный прогрев жидкой металлической ванны в кратерной зоне, что способствует, при последующем кристаллизации, появлению шлаковых включений, трещин, Кроме того, в этом случае кратерная зона успевает полностью заполниться жидким металлом, т,е, высота кратерной зоны будет меньше высоты валика, Это нарушает качество наплавленного валика и изделия в целом.Превышение времени подачи первого по ходу сварки и наплавки электрода после остановки сварочной головки более 2,0 кр- с приводит к повышению высоты кратерЧнной зоны валика, увеличению краевого угла его поверхности, что способствует образованию зашлаковок в зоне сплавления двух валиков, Все это требует дополнительных затрат на выравнивание поверхнссти и ис 5 10 15 20 25 30 35 40 5 50 55 правления дефектов, что нарушает качестсонаплавленного металла и в конечном счетеизделия. Максимальный эффект при использовании предлагаемого способа двухдуговойсварки и наплавки обеспечивается в случае,когда при выбранной минимальной скорости подачи дополнительной проволоки устанавливают максимальную выдержку и примаксимальном значении скорости подачидополнительно проволоки выбирают минимальное время ее подачи,На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая способ двухдуговой сварки под флюсом; на фиг, 2 - диаграмма изменениявеличины сварочного тока, скорости наплавки, а также скорости подачи основнойи дополнительной проволоки,Основную проволоку 1 со скоростьюч,п, и присадочную 2 со скоростью ч подают в зону заварки кратера 3 длиной к,который образуется при наплавке валика ина основной металл 5, Заварка кратера происходит в защитной среде, образуемогожидким шлаком 6 и флюсом 7,Заварку кратеров осуществляют следующим образом,Предварительно при заданных диаметрах основного электрода и присадочногометалла, величине тока, напряжения, скорости наплавки и других параметрах, определенных технологическим процессом,производят экспериментальные наплавки сцелью определения при выбранных параметрах процесса длину жидкой металлической ванны, т,е. длину кратерной зоны,образующей при кристаллизации металлабез заварки кратера. Затем выбирают величину скорости подачи дополнительной проволоки и рассчитывают время заваркикратера, Устанавливают выбранные параметры на пульте управления. В моментокончания наплавки отключается перемещение наплавочной головки и одновременно включается система автоматическойзаварки кратера. Происходит заварка кратера.Опробование способа двухдуговой наплавки осуществляли на лабораторной установке с использованием основного металламарки Ст. 3 в виде пластин размеромЗОРх 200 х 40 мм, основной и дополнительнойпроволок марки Св 07 Х 25 Н 13 и флюсаОФ - 10.Сочетание диаметров основной и дополнительной проволок, а также параметрырежима указаны в таблице,По выбранным основным параметрамнаплавки для каждого случая проводили на1731508 плавку без заварки кратера для определения длины кратерной зоны, Производили расчет параметров заварки кратера, Затем для каждого случая устанавливали конкретные значения параметров заварки кратера на пульте и производили эксперимент в порядке, описанном выше,Качества кратерной зоны определяли визуально, замеряли величину западания или превышения ее по сравнению с основным валиком, поверхность контролировали методом ЦД на предмет выявления поверхностных шлаковых включений и трещин, а зону сплавления методом УЗК на предмет выявления шлаковых включений. Анализ результатов экспериментов показал, что для обеспечения необходимого качества конечного участка валика заварку кратеров необходимо проводить по режимам, определяемым предлагаемым способом,25 Режим ндплавки Экспери- ментальДиаметр проволоки мм Эксперимент Напряжение, О, 0 СкоСва рочньй токт, д Сконая длина кратера,мм дополнител ьнвйег ростьподачидополнительростьнаосновнойй 1 кр плавки тк,муч ной про волоки ком тяя1,200 22-24 10 20 гоо 22-24 1 о го 200 22-24 10 го г 5 3 г 4 2 200 22-24 1 О 20 25 320 25-26 23 28 37 320 25-26 25 32 36 380 28-30 27 35 46 400 28-30 32 35 48 7 4 В 4 480 30-32 38 36 56 9 4 480 30-32 38 36 56 1 О Формула изобретения Способ двухдуговой сварки и наплавкиплавящимися электродами, при котором электроды располагают последовательно 5 один за другим по ходу сварки, после остановки источника тепла понижают до минимальной величины сварочный ток и прекращают подачу электродов, затем вновь увеличивают сварочный ток до рабо чей величины и подают второй по ходу сварки электрод с рабочей скоростью, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества конечного участка наплавленного валика за счет исключения появления де фектов, первый по ходу сварки электродподключают к тому же полюсу источника питания, что и изделие, а после остановки сварочной горелки подают его со скоростью, составляющей от 1,2 до 1,8 рабочей 20 скорости подачи электрода и выдерживаютзту скорость в течение промежутка времени; т= п 1 кр/чн, гДе гп Е,6-2,0,- Длина кратера, мм; чм - скорость наплавки, м/ч, после чего процесс останавливают.10 1731508 Зкспери.ент 0 ремя зьварки кратера, с с Предлагаемые пределы 1 5;4-18,0 6 24-36 24 5,4-18,0 24-36 18 5,4-180 24-3 о 5,4-18,0 24-36 19 5 3,4-11,6 116 31-10,3 4 336-50,4 38,4-57,6 34 60 Отличное 7 38-12,3 7 8 3,2-10,8 5 42,0-6342-63 50 35 Отличное 43,2-64,8 45 3 32106 4 1 О 3,2-10,6 7 43,2-64,8 56 40 45 50 55 Предлагаемыепределы Принятоедля проведенияэкспериментов Окорость по аилприсадочной проволоки Чя ,и/ч Прлнятая для прс" веда.,ия экспери- ментов Продолжение 1 аблиць Ка ество формирования кратернои зоны при заварке кратера Удовлетворительное (незначительная неровность наповерхности, занижение высоты кратерной зоны на0,8 мм) Хорошее (незначительная неровность поверхности кратерной эоны) Хорошее (завышение высотына 03-0,5 мм) Неудовлетворительное (иаповерхности и зона перакрытия обнаружены шлаковыевключения рыхлоты) Неудовлетворительное (большой краевой угол, шлаковые включения в зона сплав -.ления) Неудовлетворительное (на поверхности рыхлоты, трещины) Удовлетворительное (незначительная неровность поверхности, заниженная высота зоны на 0,8 мм) Хорошее (превышение высо"ты зоны яа 0,2 0,4 мм)ЖЙЯй фОл 1 фй Составитель Б.ЖуковРедактор Н,Тупица Техред М.Моргентал Коррект Сыч Заказ 1542 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 одственно-издательскии ко