Способ контактной стыковой сварки оплавлением полос

 

СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ ПОЛОС преимущественно из высокоуглеродистых закаливающихся сталей, при котором полосы сварившот, зажатое в электродах сварное соединение термообрабатывают путем пропускания через него тока по заданной программе в три стадии: нагрев , изотермическая выдержка и регулируемое охлаждение, и зачищают от грата, отличающийся тем, .что, с целью повьшения качества сварного соединения, зачистку грата совмещают по времени с первой стадией термообработки. (Л с

«Е «11

СОЮЗ СООЕТСНИХ

OIUWMllN

РЕСПУБЛИН

4(51) В 23 К 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н *втавсиомт свидттвъствм!

ОС)ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЛЮ и (21) 3647254/25-27 (22) 28. 09. 83 (46) 15.01.85. Бюл. Р 2 (72) А.Ф. Новицкий, Б.A. Ðûññ, С. Г. Иолчадский и Н.С.Кабанов (7.!) Всесоюзный ордена Ленина научноисследовательский ипроектно- конструкторский институт металлургического машиностроения (53) 62!.791.762.5(088.8) (56) !. Орлов Б.Д. и др. Технология и оборудование контактной сварки. И., "Иащиностроение", 1975, с. 251.

2. Иашина специализированная типа ИСО-3201Ó4 для контактной стыковой сварки полос. Паспорт 3IOP.

942.163ПС, 1975 с. 26 (прототип). (54) (57) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ

СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕИ ПОЛОС преимущест— венно иэ высокоуглеродистых закаливающихся сталей, при котором полосы сваривают, зажатое в электродах сварное соединение термообрабатывают путем пропускания через него тока по заданной программе в три стадии: нагрев, иэотермическая выдержка и регулируемое охлаждение, и зачищают от грата, отличающийся тем, .что, с целью повыщения качества сварного соединения, зачистку грата совмещают по времени с первой стадией термообработки.

11343

Изобретение относится к сварочнои технике, а именно к контактной стыковой сварке оплавлением стальных полос.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в сварочных комплексах, установленных в высокопроизводительных агрегатах травления, укрупнения рулонов,.профилегибочных и трубных станах, где сваркой обес- 10 печивается непрерывность процесса переработки полос, а сварные соединения подвергаются холодной прокатке с большими обжатиями, формовке в профиль или трубу и многократным перегибам при транспортировке полосы в роликах. Поэтому соединения должны обладать достаточной пластичностью и прочностью, не иметь превышения над полосой по толщине, а цикл сварки из условий обеспечения непрерывности работы агрегатов дол— жен бить минимальным.

Известен способ контактной стыковой сварки оплавлением полос, при котором полосы сваривают, а зажатое в электродах сварное соединение зачищают от грата резцовым гратоснимателем непосредственно в сварочной, машине (1) .

Этот способ наиболее производи" телен и широко используется в металлургическом производстве для соединения полос из низкоуглеродистых стелей. Однако твердость металла соединения при сварке по этому способу даже у полос иэ низкоуглеродистых стапей заметно вьппе твердости основного металла. С повьппением содержания углерода в стали пластич40 ность соединения резко снижается изэа закалки и повышения твердости в стыке„ а при твердости в стыке

400-600 НЧ (для сталей с содержанием углерода 0,5-1,07) его дальнейшая обработка (а иногда даже транс 5 портировка) становятся невозможными.

Поэтому повышение качества сварного соединения полос из высокоуглеродистых сталей за счет снижения твердости стыка без существенного умень- 50 шения .производительности металлургического агрегата является актуальной задачей.

Известен также способ контактной стыковой сварки оплавлением полос, при котором полосы сваривают, зажатое в электродах сварное соединение тер31 2 мообрабатывают путем пропускания через него тока по заданной программе в три стадии: нагрев, изотермическая выдержка и регулируемое охлаждение, и зачищают от грата (2) .

Недостатком известного способа является низкое качество сварного соединения полос из высокоуглеродистых сталей из-за зачистки грата после регулируемого охлаждения при температурах ниже 400-300 С (к тому же непрерывно снижающихся к концу ре эания еще на 100-150 C), что резко снижает качество зачищенной поверхности соединения с образованием поперечных (относительно оси полос) рисок иэ-эа высокого сопротивления резанию обрабатываемого металла при этих температурах. Риски, являясь концентраторами напряжений, вызывают быстрое разрушение соединений при дальнейшей транспортировке и переработке сваренных полос, сопровождающихся неизбежными знакопеременными изгибами. Степень зачистки соединений полос для последующей прокатки и формовки должна быть не ниже

5-6 класса, что достигается алмазной заточкой резцов и выбором оптимальных для пары "резец †матери" температур и скоростей резания.

Кроме того, зачистка грата при низких температурах уменьшает стойкость режущего инструмента, а контроль температур нагрева применяемыми в настоящее время оптическими пирометрами по излучению незачищенных от грата соединений снижает качество термообработки, так как температура перегретого метапла грата по крайней мере сразу после сварки отличается от истинной температуры в стыке и коэффициент излучения поверхности грата отличен от коэффициента излучения полосы, что не позволяет достаточно точно измерять температуру металла стыка.

Цель изобретения — повьппение качества сварного соединения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контактной стыковой сварки оплавлением полос, преимущественно из высокоуглеродистых эакаливающихся сталей, при котором полосы сваривают, зажатое в электродах сварное соединение термообрабатывают путем пропускания через него тока по заданной программе в три стадии: нагрев, изотермическая выдержка и регулируемое охлаждение, и зачищают от грата, зачистку грата совмещают по времени с первой стадией термообработки.

На чертеже представлены графики изменения во времени температуры в стыке Т С и тока 1 при сварке и термообработке, а также совмещенная с ними по времени циклограмма рабо- tO ты сварочного комплекса.

На чертеже приняты следующие обозначения: оплавление 1; осадка 2; перехват 3 стыка", нагрев 4 стыка, изотермическая выдержка 5; регулируе- t5 мое охлаждение 6; зачистка 7 грата..

Пример. После установки концов полос и их зажатия в электродах включают сварочный трансформатор и привод перемещения подвижной станины стыкосварочной машины. Происходит оплавление 1 и нагрев торцов. Сварочный ток нарастает к концу оплавления эа счет постоянного увеличения скорости сближения торцов полос и резко увеличивается при коротком замыкании торцов в момент осадки 2. Температура металла полос вблизи стыка постепенно увеличивается во время оплавления за счет теплопередачи от .оплавляемых торцов и несколько возрастает при осадке, так как сварочый трансформатор выключают через определенное время после формирования стыка. После отключения тока производят перехват 3 стыка, при кото- 85 ром электроды поднимают, отводят подвижную станину на расстояние, обеспечивающее свободный проход гратоснимателя, устанавливают стык посеРедИне этого расстояния и вновь 40 зажимают полосы электродами. Температура стыка за время перехвата быстро снижается из-эа теплоотвода в более холодные слои металла, в электроды и атмосферу, но при быст- 45 ром перехвате (5-6 с) не опускается ниже 500-550 С.

После перехвата 3 включают сварочный трансформатор по заданной временной программе тока и осущест- 50 вляют термообработку соединения в три стадии: первая — нагрев 4 стыка, вторая — изотермическая выдержка 5 и третья — регулируемое охлаждение 6.

При этом аустенит в стыке за мини- 55 мальное время без мартенситного превращения сразу распадается в пластичную ферритно-карбидную смесь с твер1134331 4 достык, близкой или равной твердости исходного металла. Так, например, в соединениях полос иэ сталей 50, 65Г,70,У8ГА твердость металла стыка—

200-210 HV при твердости исходного металла — 180-200 Н . Зачистку 7 грата производят при включен ном токе во время первой стадии термообработки (нагреве) от температур о перехвата 500-550 С до температур изотермической выдержки 680-720оС

Выбор момента зачистки определяется тем, что на первой стадии (нагреве) скорость достижения температур изотермической выдержки и ее некоторое изменение во время зачистки не сказываются на качестве термообработки.

Гораздо важнее для качества соединения строгое поддерживание температур изотермической выдержки и заданных регулируемых скоростей охлаждения металла стыка. Так как часть тока при нагреве, совмещенном с зачисткой, отводится через неизолированный от земли резец, это несколько сказы.— вается на интенсивности нагрева, что однако может быть скомпенсировано программой тока.

Выполнение предлагаемого способа контактной стыковой сварки полос из высокоуглеродистых сталей позволяет повысить качество сварного соеди-. нения, как в отношении равномерности термообработки, так и в отношении чистоты зачищенной поверхности соединения потому, что зачистку грата совмещают по времени с первой стадией термообработки (нагревом). В результате того, что нагрев соединения при термообработке начинают сразу . после сварки с сохранением концентратора нагрева в виде полоски металла с температурой не ниже 500 С обеспечивается равномерное распределение температур по длине стыка, а благодаря тому, что зачистку производят до окончания нагрева до температур фазовых превращений, созданы усло,вия для контроля истинной температу.ры стыка по излучению зачищенного металла, повышающие точность ста\ бильность и качество термообработки.

Так как зачистку соединения производят непосредственно после сварки и при пропускании тока через стык, созданы оптимальные температурные режимы резания, обеспечивающие отсутствие рисок и трещин на зачищенной по" верхности. При прохождении тока че1134331 рез срезаемый слой грата выделяется теплота, создаощая в прирезцовой soне тонкий слой перегретого металла, вследствйе, чего снижается давление на резец, а при взаимодействии с кислородом-воздуха на контактируе мых поверхностях воэникаот пленки окислов (естественная смазка}, предупреждающие схватывание стружки с резцом, тем самым повьваается качество эачищаемой поверхности и стойкость режущего инструмента. Кроме того, так как операции зачистки и термообработки совмещены по, времени цикл сварки соединения с термообработкой сокращается, что позволяет исполь9OB8Tb 9TOT e B IhlcOKOIIpOH330 дительных металлургических агрегатах. Для повышения стойкости резаов н чистоты эачищаемой поверхности способ целесообразно применять и для полос из низкоуглеродистых сталей, совмещая зачистку с подогревом сое5 динения. Наиболее объективным критерием качества. соединений, его прочностных и пластических свойств, а также чистоты зачистки является прокатываемость соединений без обрывов.

10 По предварительной оценке прокатываемость соединений высокоуглеродистых полос повышается с ба (при использовании известных способов) до 85, 90 Й . Кроме .того, предлагаемый

35 способ позволяет повысить стойкость резцов в. 2 — 3 раза и сократить расход электроэнергии за счет уменьшения цикла сварки на 10 — 15Ж.

1134331

Т С

Составитель И.Фелицина

Редактор С.Лисина Техред А.Кикемезей Корректор И. Муска

Закан. 10006/11 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная,4