Способ отделения концевых участковэлектрошлакового шва и устройство дляего осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик. (23) Приоритет -Государственный комитет СССР пб делам изобретений и открытий(72) Авторы ла. Выводные планки - кристаллизаторы привариваются в начале и конце подготовленного к сварке стыка. На них начинается и заканчивается процесс сварки. После окончания процесса сварки концевые участки сварного шва обрезаются вместе с выводными планками - кристаллизаторами газокислородной резкой 11 .Существенным недостатком данного способа является то, что его нельзя использовать при сварке высокоуглеродистых сталей, так как при удалении концевых участков газовой резкой в околошовной зоне сварного соедине" ния образуются трещины, разрушающие это соединение. Разрушение сварного соединения происходит за счет того, что при электрошлаковой сварке высокоуглеродистых сталей около линии оплавления образуется широкая закаленная околошовная зона, Особенностью этой эоны является ее высокая хрупкость. За счет совокупности высокого уровня термических напряжений в зоне нагрева режущим пламенем и высоких остаточных напряжений в закаленной околошовной зоне возникают неуправляеьие трещины, направленные вдоль оси шва и разрушаюИзобретение относится к сварке металла электрошлаковым методом и может быть использовано в энергетическомхимическом и нефтяном машиностроении, металлургической промышленности.При получении сварного соединения электрошлаковым методом концевые участкисварного шва содержат большое количество дефектов непровар, шлаковые включения, поры, тре;шины, сильная ликвация по химическому составу .наплавленного металла). Это присуще самому процессу электро- шлаковой сварки. 15Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ отделения концевых участков электро- шлакового шва, при котором концевые 20 участки электрошлакового шва выносят эа габариты изделия и удаляют после окончания процесса сварки. Вынос концевых участков электрошлакового шва за габариты изделия осущест вляется с помощью кристаллизаторов в виде выводных планок, представляющих собой небольшие прямоугольные куски метадла сплошного сечения. Их толщи-на равна толщине свариваемого метал 54) СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ КОНЦЕВЫХ УЧАСТКОВ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ШВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯщие сварное соединение. Вероятность разрушения сварного соединения из сталей типа 60 С 2 А, 60 С 2 ХФАШ, сталь 85 и др. в процессе удаления концевых участков сварного шва гаэокислородной резкой достигает 80-90, а для сталей типа ИХ 15 и. ШХ 15 С 1-100 аТаким образом, получить качественное сварное соединение из этихсталей практически невозможно.Известно устройство для осуществления способа, содержащее входные ивыходные медные водоохлаждаемые планки (21.Цель изобретения - повышение производительности путем снижения трудоемкости удаления концевых участкови повышения качества изделия,Поставленная цель достигается тем,что для удаления концевых участковсоздают направленные концентраторынапряжения в наплавленном металлепообе стороны от оси сварного швана уровне начала и конца шва,В устройстве для осуществленияспособа выходные медные планки выполнены с клиновыми выступами, обращенными, остриями навстречу другдругуи расположенными на концахпланок друг против друга, причем высота клинового выступа больше егооснования в 2-2,5 раза, а радиус привершине меньше 0,01 высоты клиновоговыступа.На Фиг. 1 изображены выводныепланки, разрез, вид спереди; нафиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.3 узел Т на Фиг. 1; на фиг. 4 - сварной стык с выводными планками, подготовленными к сварке; на фиг, 5основные элементы готового сварногосоединения с расположением концентраторов напряжения.Кристаллизатор состоит из двухбоковых 1, Формирующих концентраторы напряжений, и двух лицевых 2, замыкающих объем кристаллизатора, медных водоохлаждаеьых планок, выполненных полыми с вваренными во внешние стенки 3 и 4 штуцерами 5 и б дляподвода охлаждающей жидкости и связанных между собой болтовыми креплениями.7. через проушины 8. Внутренниестенки 9 боковых планок 1 выполненыс клиновыми выступами, обращеннымик свариваемому стыку 10,Основание Ь клина расположено вертикально, высота Ь клина расположенная горизонтально, больше или равнаполовине ширины сварочного зазора исвязана с шириной основания отношением й/Ь =2=2,5, где .Ь - высота клина., Ь - ширина основания.Клин выполняется с радиусом привершине0,01 .Ь.Основаниемклинового выступаявляется расстояние от верхней горизонтальной поверхности,кристаллизатора (ВС) до точки (А) сопряжения наклонной поверхности клина с внутренней вертикальной стенкой кристаллизатора,Высота (Ь) клинового выступа равна четвертой части расстоянйя междувнутренними боковыми стенками кристаллиэатора. Уменьшение высоты клинанежелательно из-за ухудшения условийтрещинообразования (уменьшится коэф.Фициент концентрации напряжения) аувеличение ее нежелательно из зкономических соображений (слишком много материала будет уходить в отходы,хотя, условия трещинообраэования улучшаются),Отношение высоты (Ь) клина к его15 основанию (Ь) зависит от конкретного .исполнения и в результате проведен-ных экспериментов было установлено,что оптимальным будет отношение(1(Б==2 + 2,5.20 Меньшее значение И/Ъ определяетсяусловиями трещинообразования, а большее - из конструктивных соображений.Состояние кромки клина, обращенного вовнутрь,.является наиболее существенным моментом для образованиятрещины в желаемом направлении. В идеале угол при вершине долженбыть абсолютно острым, однако, учитыЗ вая технологию изготовления, принятосчитать оптимальным радиус при вершине клина равным 0,01 Ь, что при заданном отношении Ь/Ъ не ухудшаетпроцесс образования трещины,Собранный на болтах в единое целое кристаллиэатор прижимается снизу к стыку весом свариваемых деталей, а сверху - собственным весом,при этом величина сварочного зазораравна расстоянию между клиновыми выс 40 тупами кристаллизаторов (фиг.4).Электрошлаковая сварка производится в вертикальном положении снизувверх. Под нижний кристаллизатор подкладывается металлический лист, на котором разводится шлаковая ванна.Свариваются образцы из стали 85, Образцыразмерами 200 х 100 х 300 собираются с зазором 40 мм. Используются следующие сварочные материалы: электрод в виде полосы размером 80 х 10 из стали .85, флюс АН. Сварка ведется при О 50 в. и 1 =400 а.Образование направленной трещиныи отделение нижнего кристаллизатора происходит через 4,5 мин. после кристаллизации металла в зоне действия концентратора напряжения. Отделение верхнего кристаллизатора происходит через 11 мин. за счет более медленного охлаждения из-эа наличия жидко го флюса, замедляющего процесс ох-.лаждения.В качестве охлаждающей жидкостииспользуется вода, температура которой на выходе из системы поддер живается на уровне 30 С.оПри образовании сварного соединения, металл шва, застывая внутри кристаллизатора, точно повторяет его форму. За счет этого по обе стороны от оси.сварного шва Ъ 1 на уровне горизонтальных кромок 12 сваренных деталей 13 образуются выемки треугольного сечения. Одна сторона выемки представляет собой горизонтальную кромку сваренной детали 13, а.другая - наклонную грань 14 концевого участка сварного шва 11. Эта выемка и.является эффективным концентратором 15 напряжений.Эмпирическим путем форма концентратора напряжений выбирается таким образом, что остаточные напряжения, 15 образующиеся при остывании шва, формируются параллельно оси сварного шва. После тогор как шов достаточно остыл (температура шва у концентраторов не фиксировалась), величина 0напряжений достигает значений, превышающих предел прочности при плоской деформации, и от концов концентраторов напряжений распространяются трещины, которые соединившись друг с другом, приводят к отделению концевых участков шва от остальной части.Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что можно сваривать электрошлаковым методом стали 85, 60 С 2 А, 60 С 2 ХФАШ, ШХ 15, ШХ 15 СГ, и некоторые другие.Использование предлагаемого способа и устройства для сварки высокоуглеродистых сталей позволяет получить экономический эффект за счет сварки электрошлаковым методом огарков расходуемых электродов для дальнейшего использования их в электрошлаковомпереплаве,Формула изобретения1, Способ отделения концевых участков электрошлакового шва, преимущест-. венно при сварке высокоуглеродистых сталей, при котором концевые участки выносят за габариты изделия и удаляют после окончания процесса сварки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности путем снижения трудоемкости удаления кон цевых участков и повышения качества изделия для удаления концевых участков создают направленные концентраторы напряжения в наплавленном ме- . талле по обе стороны от оси сварного шва на уровне. начала и конца шва.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее входные и выходные медные водоохлаждаеьие планки, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что планки выполнены с клиновыми выступами, обращенными остриями навстречу друг другу и расположенными на концах планок друг против друга, причем высота клинового выступа больше его основания в 2-2,5 раза, а радиус при вершине меньше 0,01 высоты клинового выступа.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Сущук-Слюсаренко И.И, и Лычко И.И. Техника выполнения электрошлаковой сварки. К "Наукова думками 1974, с. 8.2. Авторское свидетельство СССР Р 456694, кл. В 23 К 13.07,71.Ред т пис Государственного комитета СССРделам изобретений .и открытийМосква ЖРаущская наб. . 4 5ППП Патент , г, Ужгород, ул. Проектная,л Заказ 166ВНИИ 113 Гираж 1148 Ио5 кинректо В. Синицкая,