Способ электрошлаковой сварки
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1022791
Авторы: Антонов, Сафонников
Текст
, 1022291 И 9) 3 К 25/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВУ 2в и А. В. Антоноордена Трудовогоитут электросварки Н, Сварка металлов дами. К., Техника, 1 ьство СССР по заяв- В 23 К 25/00, 10,10.75..видете.27, кл. 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Ленина иКраснч о Знамени инст им. Е. О Патона(54) (57) 1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ плавящимся пластинчатым электродом большого сечения, преимущественно металлов и сплавов с большой теплопроводностью, при котором в процессе сварки регулируют скорость плавления различных участков электрода, отлицающийся тем, что, с целью повышения качествасварных соединений и обеспечения гарантирован-. ного провара свариваемых кромок путем обеспечения возможности увел ичения погонной энергии, в процессе сварки охлаждают зону расплавления электрода.1022791 1 О 15 20 25 2. Способ по п. 1. отличающийся тем, что охлаждают участки электрода, прилегающие к зеркалу шлаковой ванны.3. Способ по п, 1, отличающийся тем, что охлаждают участки шлаковой ванны, прилегающие к электроду.4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для охлаждения электрода иа его поверхность предварительно нанося 1 г компоненты, расшепляюшиеся с поглощением тепла.5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на поверхность электрода предварительно наносят компоненты, содержащие кристаллизационную воду.6. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на поверхность электрода предварительно наносят капиллярное покрытие, пропитанное легкокипящими веществами.7. Способ по п. б, отличающийся тем, что легкокипящие вещества наносят на поверхность электрода непосредственно в процессе сварки путем их напыления.8. Способ по п. 7. отличающийся тем, что, с целью предотвращения стекания напыленных веществ по электроду в шлаковую ванну, перед напылением в них вводят клеящие материалы. Изобретение относится к сварочной тех. нике, преимущественно к электрошлаковой сварке, наплавке и выплавке слитков плавящимся электродом большего сечения, и может быть широко использовано при сварке элементов практически любой толщины, преимущественно из металлов с высокой теплопроводностью, такие как алюминий, медь и т. п. в частности при изготовлении тяжелой алюминиевой ошиновки электролизеров в цветной металлургии и химической промышленности.Известны способы электрошлаковой свар. ки плавящимся электродом большого сечения 1.Основным недостатком указанных способов является то, что они не гарантируют получение достаточного провара при сварке элементов большой толщины из металлов с высокой теплопроводностью. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ электрошлаковой сварки плавящимся пластинчатым электродом большого сечения, преимущественно металлов и сплавов с большой теплопроводностью при котором в процессе сварки регулируют 9. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что с целью охлаждения электрода, в процессе сварки его обдувают охлажденным газом.10. Способ по п. 9 отличающийся тем, что в электроде выполняют внутренние продольные и поперечные каналы, причем внут. ренние продольные каналы электрода соединяют с атмосферой поперечными каналами по периметру электрода и подают в них охлажденный газ под избыточным давлением.11. Способ по пп. 1 и 3, отличаюищйся тем, что, с целью охлаждения прилегающих к электроду участков шлаковой ванны, их подвергают барботированию охлажденным до низких температур инертным газом,12. Способ по пп; 1 и 3, отличающийся тем, что в прилегающие к электроду участ ки шлаковой ванны в процессе сварки вводят компоненты, расщепляюшиеся с поглощением тепла. 13. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что в прилегающие к электроду участки шлаковой ванны в процессе сварки вводят тугоплавкие компоненты, растворимые в шлаке с поглощением тепла. скорость плавления различных участков электрода 12,Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает гарантированного провара при сварке элементов большой толщины из алюминия, меди и т. п. металлов с высокой теплопроводностью. Это объясняется тем, что покрытие электрода обеспечивает теплоизоляцию электрода только от теплового излучения зеркала шлаковой ванны, что практически не влияет на скорость плавления электрода, так как тепловая энергия шлаковой ванны передается электроду через оплавленные его участки, непосредственно контактирующие с расплавленным шлаком. Целью изобретения является повышение качества сварных соединений и обеспечение гарантированного провара свариваемых кромок путем обеспечения возможности увеличения погонной энергии сварки.Поставленная цель достигается тем, что в процессе сварки охлаждают зону расплавления электрода. Для этого охлаждают участки электрода прилегающие к зеркалу шлаковой ванны или участки шлаковой ванны, прилегающие к электроду. Для охлаждения электрода на его поверхностьпредварительно наносят Ха СО, расщепляющийся с поглощением тепла или буру, содержащую кристаллизационную воду, иликапиллярное покрытие, пропитанное легкокипящими веществами.Легкокипящие вещества наносят на поверхность электрода непосредственно впроцессе сварки путем их напыления. Сцелью предотвращения стекания напыленных веществ По электроду в шлаковую 10ванну, перед напылением в них вводят клеящие материалы.С целью охлаждения электрода в процессе сварки его обдувают охлажденнымгазом. Для этого в. электроде выполняютвнутренние продольные и поперечные ка 15налы, причем внутренние йродольные каналы электрода соединяют с атмосферойпоперечными каналами по периметру электрода и подают в них охлажденный газ подизбыточным давлением,20С целью снижения скорости плавленияэлектрода в процессе сварки, участки шлаковой ванны йодвергают барботированию охлажденным до низких температур. инертнымгазом, В прилегающие кэлектроду участкишлаковой ванны в процессе сварки вводят 5компоненты, расщепляющиеся с поглощением тепла, или вводят тугоплавкие компоненты, растворимые в шлаке с поглощениемтепла,Ограничение температуры электрода доего подачи в шлаковую ванну осуществля- З 0ют за счет того, что при нанесении на поверхность электрода предварительно компонентов в процессе сварки обеспечиваетсяпоглощение тепла с поверхности электродавследствие расщепления или синтеза потипу эндотермических реакций, например З 5реакция расщепления карбоната натрияМаСОз = Ыа + СО - Я,где Я - теплота, затраченная (поглощенная) при расщеплении ИаСОз. При охлаждении эЛектрода в процессе сварки нанесением .компонентов, содержащих кристаллизационную воду, поглощение тепла с поверхности электрода обеспечивается за счетотрыва молекул кристаллизационной водыот компонента и последующего испаренияее по реакцииК и НО = К+ и НО - Я, - Яч,где К - компонент, например Ма В 40и - коэффициент, показывающий количество молекул кристаллизационной воды в компоненте; 50Ор -теплота, затраченная на отрывмолекул кристаллизационной воды от компонента;3, -теплота, затраченная на испареиние свободной воды.При нанесении на поверхность электрода предварительно капиллярного покрытия, пропитанного легйокипящими веществами, например эфирами, спиртами, водой,бензином, керосином, ацетоном и т, и., поглощение тепла с поверхности электродаобеспечивается за счет возгонки этих веществ из покрытия,Легкокипящие вещества можно наносить на поверхность электрода непосредственно в процессе сварки путем их напыления, при этом распылитель устанавливают над свариваемыми деталями. Дляудержания этих компонентов и предотвращения стекания напыленных веществ поэлектроду в эти легкокипящие вещества,вводят клеящие материалы, например жидкое стекло, смолы, клен и т. п,При ограничении температуры электрода путем обдувки его поверхности охлажденным до низких температур газом, например кипящим азотом, обдувке подвергают участки электрода, находящиеся в непосредственной близости от зеркала шлаковой ванны.ФПри продувании охлажденного газа подизбыточным давлением через внутренниепродольные каналы электрода, соединенные с атмосферой поперечными каналамипо периметру электрода, давление продувки, а также сечение и плотность размещения поперечных каналов выбирают такимобразом, чтобы исключить контакт продуваемого газа со шлаковой ванной. Так,при малом сечении поперечных каналов инебольшой их плотности на поверхностиэлектрода давление продувки уменьшаюти наоборот.При введении в прилегающие к электроду участки шлаковой ванны в процессесварки тугоплавких компонентов, например тугоплавких карбидов, солей н окисловметаллов, способных растворяться в используемом для сварки шлаковом Раси.тане, охлаждение указанных участков шлаковойванны обеспечивают зд счет поглощениятеплоты прн их растворении.На фиг. 1 приведена схема сварки с нанесением компонентов на поверхностьэлектрода; на фиг. 2 - то же, с нанесением на электрод легкокипящих веществ;на фиг. 3 - то же, с обдувкой поверхностиэлектрода охлажденным газом; на фиг. 4 -то же, с продувкой через внутренние каналы электрода охлажденного газа; на фиг. 5 то же, с барботированием шлаковой ванныохлажденным инертным газом; на фиг. б -то же, с введением компонентов в приэлект-родные участки шлаковой ванны.Пример 1. Выполняют сварку алюминиевых шин сечением 160 Х 300 мм. На свариваемых шинах 1 (фиг. 1) собирают формирующее приспособление, состоящее из поддона 2, боковых кристаллизаторов 3 ивыводных планок 4. В зазор между свариваемыми шинами 1 вводят пластинчатыйалюминиевый электрод 5, на поверхностькоторого нанесено с помощью жидкого стек 1022791ла покрытие 6, состоящее из десятиводногокарбоната натрия (Иа 2 СОв 10 Н 20) . Вкармане поддона 2 наводят шлаковую ванну 7, которую перегрев ают пропусканиемчерез нее сварочного тока. Шлаковая ванна, перегреваясь, оплавляет свариваемыекромки шини торец электрода 5. В процессе сварки с покрытия электрода испаряется кристаллизационная вода, в результате чего происходит поглощение тепла споверхности электрода. После испарениякристаллизационной воды начинается эндотермическая реакция расщепления карбоната натрия.МЯСО = Ыа 20 + СО 2 - Яр,где й р - теплота, поглощения при расщеплении карбоната натрия,Вероятность прохождения этой реакцииподтверждается выделением из зазорауглекислого газа.В результате поглощения тепла с поверхности электрода по указанным реакциям скорость плавления электрода снижается, что приводит к увеличению погон"ной энергии при сварке, и, как следствие,обеспечению гарантированного равномерного провара свариваемых кромок на глубину 15 - 20 мм, Расплавленный металл свариваемых кромок шин 1 и электрода 5 образовывает металлическую ванну 8, в результате кристаллизации которой формируется качественный плотный сварный шов 9.Сварку выполняют в следующем режиме:Ццс = 44,0 В 1-св = 380 - 41 0 В Эсв= 6,0 - 6,5 кА.Пример 2. Выполняют сварку алюминиевых шин сечением 70 Х 250 мм. На свариваемых шинах 1 (фиг. 2) собирают форми. рующее приспособление аналогично примеру 1. В зазор между шинами 1 вводяталюмьниевый электрод 5. В кармане поддона 2 наводят шлаковую ванну 7 и осуществляют электрошлаковую сварку, Впроцессе сварки на электрод 5 над свариваемыми шинами 1 напыляют ацетон (указано стрелкой), который при испарении споверхности электрода обеспечивает егоохлаждение. В результате сварки получаюткачественное сварное соединение с глубиной провара свариваемых кромок, равной10 - 15 мм. Сварку выполняют на следующем режиме: Ц,= 42,0 В; 1)в = 38,0 -400 В Эсв = 30 - 3,5 КА.Пример 3. Выполняют сварку медныхпоковок сечением 100 Х 100 мм. На свариваемых поковках 1 (фиг, 3) собирают формирующее приспособление аналогично примеру 1. В зазор между поковками 1 вводятмедный электрод 5 и газоподводящие трубки 10. В кармане поддона 2 наводят шлаковую ванну 7 и осуществляют электрошлаковый процесс. В процессе сварки в трубке 10 (показано стрелками) подают азот,охлажденный до температуры его кипения, который обеспечивает охлаждение электрода 5. В результате сварки получают качественное сварное соединение с глубиной, провара, равной 12 - 15 мм, Сварку выполняют на следующем режиме: 1)хх = 46,0 В;1.1 св = 40,0 - 42,0 В; Эсв = 6,0 - 6,5 кА.Пример 4. Выполняют сварку медныхпоковок сечением 100 Х 100 мм. На свариваемых поковках 1 (фиг, 4) собирают формирующее приспособление аналогично примеру 1. В зазор между поковками 1 вводят медный электрод 5, имеющий внут, ренние продольные и поперечные каналы 11и 12. В кармане поддона 2 наводят шлаковую ванну и осуществляют электрошлаковую сварку. В процессе сварки в продольные каналы 11 электрода 5 подают под давлением 0,5 атм охлажденный азот (показано стрелками), который, не доходя до шлаковой ванны, удаляется из электро О да через поперечные каналы 12. Продувкаохлажденного азота обеспечивает охлаждение электрода 5 в процессе сварки и, как следствие, уменьшение скорости его плавления. Сечение продольных каналов 11 круглое с диаметром 6 мм, а поперечных 5 каналов 12 с диаметром 1 мм.Плотность поперечных каналов 12 составляет 9 каналов на 1 дм боковой поверхности электрода 5.Сварку выполняют на следующем режиме: Цз = 44,0 В; У = 40,0 В; Эс =5,5 - 6,0 кА. В результате сварки. получают качественное сварное соединение с глубиной провара равной 12 - 12 мм.Пример Б. Выполняют сварку заготовок изалюминиево-магниевого сплава АМг 6 сечением 140 Х 250 мм. На свариваемых заготовках 1 (фиг. 5) собирают формирующее приспособление аналогично примеру 1.В зазор между заготовками 1 вводят электрод 5 из сплава АМг 6, имек)щий внутренние продольные каналы 11. В кармане поддо на 2 наводят шлаковую ванну 7 и осуществляют электрошлаковую сварку. В процессе сварки в продольные каналы 11 электрода 5 подают охлажденный аргон (показано стрелкой), что обеспечивает барботирование приэлектродных участков 45 шлаковой ванны 7, а это позволяет охладить приэлектродные участки ванны 7 и, как следствие, снизить скорость плавления электрода 5, т. е. повысить погонную энер.гию сварки. В результате сварки получают качественное сварное соединение с глубиной провара 15 - 21 мм. Сварку выполняют на следующем режиме: Ц,= 44,0 В;1 св = 40 0 В; Эсв = 6,5 КА.Пример б. Выполняют сварку заготовокиз алюминиево-магниевого сплава АМг 6 сечением 40 Х 250 мм. На свариваемых заготовках(фиг. 6) собирают формирующее приспособление аналогично примеру 1..2 В зазор между заготовками 1 вводят электрод 5 из сплава АМг 6. В кармане поддона 2 наводят шлаковую ванну 7 и осуществляют электр о шлаковую сварку. В процессе сварки в приэлектродные участки ванны 7 непрерывно подают порошок окиси кальция (показано стрелками), При растворении СаО приэлектродные участки ванны 7 охлаждаются, что позволяет снизить скорость плавления электрода 5 и, как следствие, повысить погонную энергию сварки. В результате сварки получают качественное сварное соединение с глубиной провара 14 - 17 мм.Сварку выполняют на следующем режиме: 1-1 хх = 440 В; Бсъ= 390 - 410 В 3 съ = 6,0 - 6;5 кА.Примечание. В примерах 1 - 6 в качестве шлака используют расплав галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов,Применение предлагаемого способа позволяет получать гарантированный провар свариваемых кромок при сварке элементов большой толщины из металлов с высокой теплопроводностью, снизить удельный расход электроэнергии, а также улучшить условия труда сварщиков,Способ также позволяет обеспечитьгарантированное сплавление наплавленного слоя при электрошлаковой наплавке метал- О лов,. особенно при наплавке легкоплавкихметаллов на тугоплавкие, например алюминий на сталь. Использование способа при выплавке позволяет получать высококачественные металлические слитки.15Внедрение способа на одном из заводов страны, изготавливающих алюминиевую оши новку электролизеров, позволяет получить не менее 100 тыс. руб. экономии в год.1022791 б ощупхин рес К П го комитета ий и открыти Раушская наб,жгород, ул. Пд. 4/5 ектная,Составитель Редактор А. Гулько Техред И. В Заказ 4116/7 Тираж 1106 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Ж - 35,Филиал ППП аПатентэ, г. У
СмотретьЗаявка
2754816, 17.04.1979
ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ ИМ. Е. О. ПАТОНА
САФОННИКОВ АНАТОЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ, АНТОНОВ АНАТОЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
МПК / Метки
МПК: B23K 25/00
Метки: сварки, электрошлаковой
Опубликовано: 15.06.1983
Код ссылки
<a href="https://patents.su/7-1022791-sposob-ehlektroshlakovojj-svarki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ электрошлаковой сварки</a>
Предыдущий патент: Формирующее устройство для электрошлаковой сварки легких металлов
Следующий патент: Флюс для электрошлаковой сварки
Случайный патент: Зубчатая муфта