Способ сварки плавлением

 

1. СПОСОБ Ш1АВЛЕ- ,.НИЕМ, при котором ,в хвостовой части сварочной ванны устанавливают отражатель волн жидкого металла и перемещают его одновременно с источником энергии, отличающийс я тем, что, с целью повыаения качества при сварке погруженным источником энергии путем гашения волновых движений жидкого металла сварочной ванны, отражатель волн погружают в жидкий металл сварочной ванны и подают его со скоростью, равной скорости оплавления или испарения его торца до прекращения колебаний поверхности жидкого металла сварочной ванны. ел СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (Н) .1 511 В . 2 3 К 9/ t 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ðèã. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3707454/25-27 (22) 07.03.84 (46) 30.03.85. Бюл. У 12 (72) Б.Л. Ибатуллин, В.А. Полуаршинов, С.Л. Плискин, Л.П. Майданов, В.В..Коптев, Н.P." Муратшин и В.А. Точилкин (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 218349, кл. В 23 К 9/16, 1966 (прототип) .

, (54) (57) 1. СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕ,.НИЕМ, при котором в хвостовой части .сварочной ванны устанавливают отражатель волн жидкого металла и перемещают его одновременно с источником энергии, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества при сварке погруженным источником энергии путем гашения волновых движений жидкого металла сварочной ванны, отражатель волн погружают s жидкий металл сварочной ванны и подают его со скоростью, равной скорости оплавления или испарения его торца до прекращения коле-, баний поверхности жидкого металла сварочной ванны.

1147532

Ъ„ ъ,- „, ! где Ь

20

2. Способ по п.1, о т л и ч а к1шийся тем, что, с целью уменьшения расхода отражателя волн, его подают под углом к источнику энергии в сторону, противоположную направлению сварки.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве отражателя волн используют тугоплавкий стержень шириной 1 д в плоскости, перпендикулярной к плоскости продольной оси сварочной ванны, L

Г где Ьь - ширина сварочной ванны в зоне расположения отража-

Изобретение относится к сварке плавлением, преимущественно погруженными дугами в среде защитных газов и плазменной струей, а также может быть использовано при сварке электронным и лазерным лучами.

Известен способ сварки с принудительным давлением на сварочную ванну, при котором принудительное давление на ванну создают полэуном, устанавливаемым на поверхности сварочной ванны и перемещаемым вслед за дугой (11 .

Известный способ позволяет повысить скорость сварки и улучшить формирование поверхности металла шва, однако не предупреждают образование дефектов .(особенно внутри металла шва) в широком диапазоне сварочных режимов, например при сварке на формированных режимах, при сварке металла большой толщины за один проход.

При сварке плавлением в широком диапазоне параметров режимов, в частности на повышенных скоростях, появляются дефекты в виде крупной чешуйчатос ги, чередующихся канавок и выпуклостей поверхности металла.

Кроме того, могут иметь место дефекты в виде крупных газовых полостей,. радиус кривизны вогнутого мениска жидкого металла, — радиус кривизны выпуклого меннска жидкого металла.

4. Способ по пп. 1 и 2 о т л ич а ю шийся тем, что, в качестве отражателя волн используют присадочный металл шириной Ьд в плоскости, перпендикулярной к плоскости продольной оси сварочной ванны ширина сварочной ванны в э оне расположения отражателя радиус кривизны вогнутого меникса жидкого металла. замкнутых в объеме металла шва или выходящих на его поверхность.

Одной из причин появления подоб" ных дефектов являются волновые движения жидкого металла сварочной ванны„ происходящие под действием . изменяющихся сил давления источника энергии, поверхностного натяжения и объемных, гидродинамических и массовых сил, воздействующих на поверхность металла.

Для устранения подобных дефектов нужно создать условия гарантированного гашения волн на поверхности жидкого металла °

Цель изобретения — повышение качества при сварке погруженным источником энергии путем гашения вол" новых движений жидкого металла сварочной ванны.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу сварки плавлением, при котором в хвостовой части сварочной ванны устанавливают отражатель волн жидкого металла и перемещают его одновременно с источником энергии, отражатель волн погружают в жидкий металл сварочной

30 ванны и подают его со скоростью, равной скорости оплавления или испа. ренин его торца до прекращения!

147532

ЗО

3 колебаний поверхности жидкого ме талла сварочной ванны.

Отражатель волк подают под углом к источнику энергии в сторону, противоположную направлению сварки.

В качестве отражателя волн используют тугоплавкий стержень или присадочный металл шириной 0 „ в плоскости, перпендикулярной к плоскости продольной оси сварочной ванны:для тугоплавкого стержня ти ов 2 "1+ )

Лю . присадочного металла

Ъ„ВЪ -4„1 где Ь - ширина сварочной ванны в зоне

: расположения отражателя г1 — радиус кривизны вогнутого мениска жидкого металла; г — радиус кривизны выпуклого мениска жидкого металла.

На фиг.! представлена схема процесса сварки с подачей отражателя параллельно источнику энергии; на фиг.2 — то же, с подачей отражателя под углом к источнику энергии.

Отражатель 1, выполненный из присадочного металла или из тугоплавкого материала, погружают в жидкий металл 2 сварочной ванны и подают со скоростью д А в направлении ее глубины. В ходе сварки отражатель перемещают одновременно вслед за сварочным источником энергии со скоростью сварки ca . На фиг.1 сплошная кривая ONKB представляет собой волновую поверхность жидкого металла до погружения отражателя,а пунктирная линия ANCB " поверхность сварочной ванны после погружения отражателя 1.

Волна жидкого металла (фиг ° 1), возбуждаемая в точке 0 в нижней части кратерной полости, достигает поверхности отражающего торца гасителя в точке N и отражается в обратном направлении в противофазе по отношению к несущей волне жидкого металла вследствие того, что область распространения волны ограничена гасителем и имеет длину одной полуволны. В результате проис- ходит сложение энергий двух полуволн, находящихся в противофазе, и суммарная энергия волн сводится к нулю. Волновое движение пре.,ращается, что устраняет возникновение дефектов формирования металла сварного шва.

Для уменьшения расхода стержня гасителя путем снижения нагрева

его боковой поверхности обтекающим высокотемпературным пароплазменным потоком отражатель 1 погружают в жидкий металл 2 и подают его в направлении глубины сварочной ванны под углом в сторону от источника энергии (фиг.2).

В качестве отражателя используют присадочный металл или тугоплавкий стержень, причем размер его в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости сварочной ванны, берут из условий: для плавящегося отражателя для тугоплавкого отражателя

20 т,д - р (" + "х) > где Ъ вЂ” ширина сварочной ванны в зоне расположения отража25 теля р

Г1 — радиус кривизны вогнутого (смачиваемого) мениска жидкого металла; г - радиус кривизны выпуклого (несмачиваемого) мениска жидкого металла.

Выбираемые таким образом размеры отражателя обеспечивают надежное гашение волн и предупреждают за счет использования капиллярных сил

35 прохождение волн жидкого металла в зазоре между отражателем и твердой стенкой сварочной ванны.

В конце сварки перед заваркой кратера погруженную часть отражателя

4О извлекают из жидкого металла.

Способ сварки был опробован при использовании в качестве сварочного источника энергии погруженной дуги, лазерного и электронного лучей.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Производили электроннолучевую сварку титанового сплава ВТ6 толщиной 90 мм пушкой

ПЛ-100. Параметры режима сварки:

5О ток луча I = 600 мА, ток фокусировки I< 103 мА, ускоряющее напряжение V„,„ 60 кВ, рабочеее расстояние от пушки до поверхности изделия 200 мм, скорость сварки

55 18 м/ч. Ширина сварного шва около

5,0 мм со стороны луча и около

3,0 мм со стороны корня. Сварка про водилась вертикальным лучом в ниж1147532

ВНИИБИ Заказ 1458/14 Тираж 1086 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород ул Проектная 4 нем положении. В качестве отражателя использовали присадочную прово-локу диаметром 3 мм, которую погру.жали на глубину 45.мм в хвостовую часть сварочной ванны и подавали со скоростью 120 и/мин под углом

35 от оси электронного луча. В результате применения предложенного способа снизилась неравномерность проплавления в корне шва с

25 мм при базовом процессе до

15 мм, что позволяет уменьшить толщину остави;ихся подкладок. Это в свою очередь позволяет уменьшить величину припусков на послесварочную механическую обработку и ее трудоемкость на 30-40Х.

Пример 2. Производили сварку погруженной дугой на автомате АДСВ-6 образцов из коррозионностойкой стали 12 ° 18 Н10Т толщиной

18,0 мм. Параметры режима сварки: сила тока 1сэ 600 А, напряжение иа дуге 3п 11 В, скорость сварки Ч 40 м/ч, электрод вольфрамовый диаметром 10 мм, угол заточ т кн электрода 15О, Дня гашения волн использовался тугоплавкий отражатель в виде керамического стержня, спеченного из корундового порошка. При ширине сварочной ванны около 18 мм испольэовали керамический стержень в виде пластины с поперечным сечением 16х5 мм и погружали в сварочную ванну на глубину 9 мм.

1О При сварке швов длиной до

300 мм практически не требовалась подача отражателя в направлении глубины сварочной ванны.

В результате достигается устра15 некие газовых полостей и раковин в формируюшемся металле шва, что способствует снижению брака и трудоемкости по его устранению.

Использование предлагаемого

М способа позволяет повысить качество сварки за счет надежного гашения волн расплавленного металла и подавления тем самым дефектов; как крупные газовые полости, чешуйча25 тость, выпуклость поверхности металла.