Способ электрошлаковой сварки ленточным электродом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 76520 А 19) ( 1) 23 К 25 00 ЕТЕНИЯ К АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТВ еталлургический ин.И.Корягин, В.ВЕ.И,Сосновскийетельство СССР 9/00, 1975.етельство СССР 9/16, 1972.етельство СССР 9/00, 1973, тельство СССР 25/00, 1985. тельство СССР К 25/00, 1986. реж(54) СП КИ ЛЕ (57) Пр рочном шлако ленточ шлако плавл профи к области свадефектов вной сварке.Изаестерасщепленнкотором ленну сваркишва, к котощены своейМ 397288, клных электроимеют разлми и передн вар н так ымл точнь симм рой л шир . В 23 да, и ичное ими к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ(56) Авторское свидМ 707710. кл. В 23 КАвторское свидМ 397288, кл, В 23 КАвторское свидМ 502721, кл, В 23 КАвторское свидеМ 1374605, кл,В 23 КАвторское свидеМ 1441637, кл, В 23 ОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРНТОЧНЫМ ЭЛЕКТРОДОМедлагаемый способ относится к свау производству, а именно к электровой сварке с использованием ных электродов, В процессе электроой сварки в шлаковой ванне расют ленточный электрод, который ируют при его подаче. РаспределеИзобретение относитсярочного производства.Известен способ электродуговой многопроходной сварки ленточным электродом (см, авт,св, М 707710. кл. В 23 К 9/00, 1975), при котором ленточному электроду придают Ч-образную форму, причем по мере заполнения разделки от одного прохода к другому меняют длину сторон Ч-образного ленточного электрода. Недостатком указанного способа является низкая производительность процесса и возможность образования ние тока по сечению электрода производят путем подъема свариваемого изделия на угол а =. 8 - 60 к горизонтальной плоскости и ведения процесса сварки в электрошлакодуговом режиме. В шлаковую ванну подают расщепленный ленточный электрод, у которого спрофилированные в процессе подачи части располагают с регулируемым расстоянием между ними и параллельно друг другу и свариваемым кромкам в их средней зоне. Ленточные части электрода в процессе подачи профилируют в передней части по радиусу Й, определяемому из следующей зависимости 2 акт/кЙОраз - 4, где 1 акт - размер активного пятна дуги по ширине на торце ленточного электрода, мм: ьраз - зазор (ширина разделки) между свариваемыми кромками, мм. Кроме того в процессе сварки осуществляют раскрытие задних кромок электрода в хвостовой части шлаковой ванны. Спрофилированкые в процессе подачи ленточные части электрода располагают в передней части шлаковой ванны либо скругленными кромками друг против друга, либо скругленными кромками внахлестку. 2 з.п. ф-лы, 14 ил. м шве при многопроход же способ дуговой сварки енточным электродом, при е электроды подают в зо етрично продольной оси енточные электро,"ы абра окой стороной (см. авт.св К 9/16, 1972). Два ленточодаваемых в зону сваркирасстояние между задниромками, причем расстоя 177652010 20 30 40 45 50 55 ние между задними кромками больше, чем между передними, и его можно регулировать, изменяя форму провара непосредственно в процессе сварки, Недостатком указанного способа является также низкая производ тельность процесса и возможность образования дефектов в сварном шве при многопроходной сварке.Известен также способ дуговой сварки двумя электродами (см, авт.св. М 502721,кл. В 23 К 9/00, 1973), при котором проволочный электрод располагают впереди ленточного, а ленточный электрод профилируют по проволочному для получе-ния взаимного контакта в зоне горения дуги. Причем ленточному электроду придают О- образную форму с прямолинейными участками, параллельными оси шва в направлении сварки, Недостатком указанного способа является нестабильная подача двух электродов, что приводит к образованию дефектов сварного шва типа подрезав и т.п.Наиболее близким па технической сути и достигаемому результату является, принятый за прототип, способ ЭШС ленточным электродов с регулированием тепласодержания шлаковой ванны по ее длине, для чего ленточному электроду придают в передней части соответствующую форму (профиль) и свариваемое иэделие располагают под углом а = 8-60 к горизонтальной плоскости (см, авт.св. М 1441637, кл. В 23 К 25/00, 1986),На фиг,1, фиг.2 и фиг.3 представлены форма и геометрические размеры ленточного электрода переменного сечения для способа ЭШС, выбранного в качестве прототипа, Однако получение указанной формы (профиля) ленточного электрода требует значительных тянущих (проталкивающих) усилий. Кроме того, способ ЭШС, принятый за прототип, не позволяет регулировать глубину и характер проплавления свариваемых кромок по высоте, обеспечить гарантированный провар корня шва и из-за этого швы обладают невысокой технологической и эксплуатационной прочностью,Целью настоящего изобретения является повышение производительности процесса и улучшения качества сварного соединения путем регулирования глубины проплавления по высоте свариваемых кромок и улучшения провара корня шва,Указанная цель достигается.тем, что в способе ЭШС, при котором расплавляют в шлаковой ванне ленточный электрод, профилируемый в процессе его подачи с приданием его головной зоне скругленной формы, и изменяют распределение тока па сечению электрода путем наклона свариваемого изделий на угол а = 8,60 к горизонтальной плоскости и ведения процесса в электрошлакодуговом режиме, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и улучшения качества сварного соединения путем регулирования глубины проплавления по высоте свариваемых кромок и улучшения провара корня шва, сварку ведут расщепленным электродом, у которого две спрофилированные части располагают с регулируемым расстоянием между ними и параллельно друг другу и свариваемым кромкам в их средней зоне, при этом радиус й, по которому профилируют части электрода в головной зоне, определяют по следующей зависимо- сти 2 актВ Ьраз. - (,где Ы - размер активного пятна дуги поширине на торце электрода, мм;Ьр, - ширина зазора (разделки),а хвостовые участки электрода при профилировании раскрывают,Кроме того дополнительно в процессесварки спрофилированные части электродарасполагают в головной зоне скругленнымикромками друг против друга, либо скругленными кромками внахлестку.На фиг,4 и фиг,5 представлены форма игеометрические размеры расщепленноголенточного электрода по заявляемому способу ЭШС. (Схематическое изображение нафиг,4 соответствует одному из вариантовпредлагаемого способа ЭШС, когда радиусы спрофилированных ленточных электродов расположены встык друг к другу, Фиг,5соответствует другому варианту заявляемого способа ЭШС, когда радиусы спрофилированных ленточных электродоврасположены внахлестку (с перекрытиемдруг к другу).Для предлагаемого способа Э ШС, когдав передней части шлаковой ванны расположены два спрофилированных ленточныхэлектрода, появляется возможность получить два раздельных дуговых процесса, т.е.на каждом иэ электродов будет гореть"своя" дуга, Эффективность такого сочетания достаточно высока. Если же электродырасположены радиусами встык друг к другу,то каждая из дуг, горящая по радиусу ленточного электрода будет проплавлять"свою" свариваемую кромку, т.е, ту, котораяк ней ближе.На фиг.6 представлена схема дуговыхпроцессов в передней части шлаковой ванны для предлагаемого способа ЭШС. Цифрами на фиг.6 обозначены: 1 - ленточные5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 электроды, 2 - свариваемые пластины, 3 - подкладка, 4 - ванна жидкого металла, 5 - жидкий шлак, 6 - место горения дуги на электроде. Для этого случая можно получить общую ванну жидкого металла, которая образовалась в результате плавления электродного металла и свариваемых кромок от раздельно горящих дуг,Если же один ленточный электрод расположен впереди другого, то это соответствует схеме горения дуг, представленной на фиг.7.На фиг.9-14 представлено взаимное расположение ленточных электродов и свариваемых кромок для трех вариантов изменения соотношения средней и хвостовой частей электрода: 1 МК = КК,2 МК = 0,5 КК.3 МК =. 0 при одинаковом радиусе профилирования Впр (ширина и толщина ленточного электрода для всех трех вариантов одинакова). Проведя секущие плоскости 1 - 1, 2 - 2 и 3-3 для всех вариантов, можно убедиться, что перемещение точки К к головной части электрода вызывает и смещение линии К - К к корню шва в сечении сварного соединения. Плавление хвостовой части электрода (за пределами т.К) происходит в электро- шлаковом режиме. Тогда при размещении линии КК (когда МК = О) в нижней части шва, каждое последующее сечение, проведенное за сечением 1-1, показывает, что расстояние между электродом и вертикальной стенкой разделки уменьшается, Следовательно, интенсифицируется процесс расплавления кромки в зависимости от угла раскрытия хвостовой части электрода, Т,о. регулирование протяженности участка электрода МК, вызывает изменение фррмы проплавления вертикальных стенок.На фиг.8 представлена схема, по которой реализуется данный способ. Свариваемое изделие 2, которое устанавливают под углом а к горизонту, представляет собой пластины (листы) средней толщины (длист= =12 - 16 мм), уложенйые на стальную подкладку 3, Расщепленный ленточный электрод 1 устанавливают узкой стороной симметрично относительно свариваемых кромок в направлении Чсв, широкой стороной - вертикально, т.е, перпендикулярно зеркалу шлаковой ванны 6, Для предотвоащения вытекания расплавленного метла (металлической ванны) 7 и шлаковой ванны 6 с задней стороны расщепленного ленточного электрода устанавливают подпружиненный медный водоохлаждаемый кристаллизатор 4, По предлагаемому способу начало процесса рекомендуют выводить на входные планки, При включении подачи ленточного электрода вниз земь кается са.рочная цепь и возбуждается дуговой процесс под флюсом между ленточным электродом и подкладкой. Через некоторое время по мере расплавления флюса в зазоре между свариваемыми кромками устанавливается смешанный процесс плавления. Так дуговой процесс плавления происходит преимущественно в головной части и час. тично на среднем участке ленточного электрода, По мере расплавления электродного металла металлическая ванна 7 заполняет пространство между свариваемыми кромками и закристаллизовавшись, образует металл шва 5. При достижении верхнего уровня шлаковой ванны, либо контрольного уровня кристаллизатора начинается относительное движение расщепленного ленточного электрода и свариваемого изделия со скоростью сварки Чсо.Заявляемый способ ЭШС был опробован на опытных образцах, имитирующих центральный стык балки механизированных шахтных крепей.При отработке технологии ЭШС по заявляемому способу использовали источник питания В СЖс жесткой вол ьтам перной характеристикой, напряжение холостого хода О,х. = 52 В, два ленточных электрода сечением 50,0 х 0,5 мм, угол подъема образцов составлял а= 14 - 18 О, сварочный ток 1 с = 840 - 880 А, скорость подачи электродовЧпод = 46 - 48 м/ч. напряжение шлаковой ванны Ошл,= 32 - 34 В, скорость сварки Чс =- =16,8 - 19,2 м/ч, флю". АН - 60, длина сварочной ванны Ь .=80-88 мм.Предлагаемый способ ЭШС позволяетповысить качество сварного соединения за счет регулирования глубины проплавлениясвариваемых кромок по высоте. Кроме тогоформа расщепленного ленточного электрода обеспечивает концентрацию дуговогопроцесса в передней части сварочной ванны, что гарантирует качественное проплавление в корневой части шва,Применение расщепленного ленточно го электрода интенсифицирует электро- шлаковый процесс, что обуславливает повышение производительности плавленияэлектродного металла.Формула изобретения 1. Способ электрошлаковой сварки ленточным электродом, при котором расплавляют в шлаковой ванне ленточный электрод, профилируемый в процессе его подачи с приданием его головной зоне скругленнойформы, и изменяют распределение тока по сечению электрода путем наклона свариваемого изделия на угол а = 8-60 к горизон,2 У тальной плоскости и ведения процесса в электрошлакодуговом режиме, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности, процесса и улучшения качества сварного соединения путем регулировани глубины проплавления по высоте свариваемых кромок и улучшения провара корня шва, сварку ведут расщепленным электродом, у которого две спрофилированн части располагают с регулируемым расстоянием между ними и параллельно друг другу и свариваемым кромкам в их средней зоне, при этом радиус Й; по которому профилируют части электрода, в головной зоне определяют по следующей зависимости где тракт - размер активного пятна дуги по5 ширине на торце электрода, мм;Ьраз - ширина зазора (разделки),а хвостовые участки электрода при профилировании раскрывают,2. Способ по п.1. о тл и ч а ю щ и й с я10 тем, что спрофилированные части электрода располагают в головной зоне скругленными кромками друг против друга.3. Способ по п 1, о тл и ч а ю щи йс ятем, что спрофилированные части электро 15 да располагают в головной зоне скругленными кромками внахлестку, 1776520"Вид А" И: О. г.1 й.14 Редакто орректор Н. Слободяник изводственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагар Составитель Т. АрестТехред М,Моргентал Заказ 4092 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Рауш Подписноеениям и открытиям при ГКНТ ССая наб 4/5