Способ дуговой многопроходной сварки деталей

 

Изобретение относится к сварке, в частности к способу дуговой многопроходной сварки, и найдет применение в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения - предупреждение образования в сварном соединении трещин при выполнении протяженных швов на высокотеплопроводном металле больших толщин. Соединения выполняют многопроходной сваркой с предварительным подогревом заготовок, который производят на участках, удаленных от свариваемых кромок. При зтом оси нагрева располагают параллельно линии стыка на расстоянии, равном 5-8 толщинам металла. Заготовки нагревают до достижения участками по оси нагрева температуры, близкой к 0,5 Т,, , а свариваекыми кромками - температуры близкой к 0,25 Тп„ , где T„ - температура плавления металла. При такой схеме подогрева в зоне нагрева металл испытывает напряжения растяжения. При последующем наложении сварочного цикла эти участки также начинают расширяться . Т.к. происходит компенсация напряжений растяжения, то в последующем напряжения сжатия не приобретают опасных значений, следовательно разрушения не происходит. i (/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

9 А1 (1% (И1 (511 4 В 23 К 9/00, 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ASTGPCHGMV CBMPP THlbCTB Y (21) 4270455/31-27 (22) 29,06.87 (46) 30.01.89, Бюл, М 4 (71) Институт электросварки им, Е,О,Патона и Производственное объединение "Новокраматорский машиностроительный завод" (72) Л,К,Босах, В,И,Илющенко, В.А,Санченко, Л.П.Ерегин, И,П,Бровко и В,А,Плотников (53) 621.791 75,011(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 514024, кл, В 23 К 28/02, 1976, Заявка Японии Ф 55-109591, кп. В 23 К 31/00, 1980, (54 ) СПОСОБ ДУГОВОЙ МНОГОПРОХОДНОЙ

СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к способу дуговой многопроходной сварки, и найдет применение в различных отраслях машиностроения, Цель изобретения — предупреждение образования в сварном соединении треИзобретение относится к сварке и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных изделий иэ высокотеплопроводных металлов больших толщин, Цель изобретения — предупреждение образования в сварном соединении трещин при выполнении протяженных швов на высокотеппопроводном металле, Способ осуществляют следующим образом. щин.при выполнении протяженных швов на высокотеплопроводном металле больших толщин. Соединения выполняют многопроходной сваркой с предварительным подогревом заготовок, который производят на участках, удаленных от свариваемых кромок, При этом оси нагрева располагают параллельно линии стыка на расстоянии, равном 5-8 толщинам металла, Заготовки нагревают до достижения участками по оси нагрева температуры, близкой к 0,5 T„„а сварив аемыми кромками — темпер атуры э близкой к 0,25 Т„„, где T — температура плавления металла, При такой схеме подогрева в зоне нагрева металл испытывает напряжения растяжения, При последующем наложении сварочного цикла эти участки также начинают расширяться, Т. к. происходит компенсация напряжений растяжения, то в последующем напряжения сжатия не приобретают опасных значений, следовательно разрушения не происходит.

Производят предварительный подогрев, причем подогрев заготовок производят на участках, удаленных от свариваемах кромок, При этом оси нагре в а р ас пол аг ают пар аллел ьно линии стыка на р асстоянии, равном 5 — 8 толщинам металла, а заготовки нагревают до достижения участками по оси нагрева температуры, близкой к

0,5 T„„, а свариваемыми кромками— близкой к 0,25 Т„„(Т„„- температура плавления металла), 99

4 ком (по оси нагрева) для обеспечения максимально возможных растягивающих напряжений в металле у кромки, Выполнение указанных условий достигаетт ся при расположении оси нагрева параллельно линии стыка (срезу кромки) на расстоянии 450 — 700 мм от нее и при достижении участками по оси нагрева температуры 540 — 600 С (время нагрева составляло около 2 ч), Установленные пределы размещения оси нагрева от линии стыка составляют

5 — 8 толщин металла, При нагреве свыше 600 С металл заметно теряет упругость, что в итоге приводит к снижению растягивающих напряжений в металле у кромки.

Оптимальной является температура о

540-550 С, что для меди практически составляет 0,5 T„

При расположении оси нагрева на расстоянии от линии стыка менее

450 мм уменьшается градиент температур, а при большем, чем 700 мм из-эа имеющих место неизбежных потерь тепла в окружающую атмосферу, невозможно достичь на свариваемой кромке температуры не ниже 250 С даже при более длительном нагреве, В этом случае необходимо подогревать участки до более высоких температур, что ведет к увеличению временных и материальных затрат, Промышленное испытание предлагаемого способа проведено на ПО "Новокраматорский машиностроительный sаtI вод при сварке поддонов кристаллизаторов для печей ЭЛП из меди больших толщин

До разработки предлагаемого способа была предпринята попытка многопроходной сварки под флюсом поддона из меди толщиной 90 мм с предварительным подогревом непосредственно свариваемых кромок, Сварку заготовок предполагалось выполнять с двух сторон с разделкой кромок (режим сварки см. ниже), Кромки подогревали до тем" пературы в пределах 550-600 С. Однако уже при выполнении швов с одной стороны после четвертого прохода в сварном соединении было обнаружено пять поперечных трещин, расположенных равномерно практически по всей его длине, Характер раскрытия трещин позволяет сделать заключение, что они зарождаются в околошовных участках, 30

Подогрев свариваемых кромок выше о

300 С также нецелесообразен, так как при этом уменьшается градиент темпе» ратур между ними и нагреваеьыми учас тками, что приводит к уменьшению растягивающих напряжений в участках ме35 талла у кромок и, следовательно к меньшей компенсации последующих сжи, мающих напряжений, которые возникают

, в этих участках под действием терми-. 40

, ческих сварочных циклов °

Оптимальной является температура. о свариваемых кромок, равная 270-275 С,, что для меди практически составляет Ор25 Т„» °

Опыты по обработке. нагрева прово- .

: дили на медной заготовке размерами

90 > 1175 i 1800 мм, Подогрев заготовки осуществляли длиннофакельной ин50 жекционной горелкой, Заготовку нагревали по длине 1800 мм.

Исходили из следующих условий: получение на свариваемой кромке темпе" ратуры, близкой к О 25 Т для обес-.

Пл 55 печЕния надежного сппавления швов с основным метаплом; получение максимапьно возможного градиента температур между кромкой и нагреваемым участ! 4545

При таком подогреве картина возникающих в сварив аемых заготовках напряжений будет следующей, Иеталл, прилегающий к свариваемым кромкам э 5 также будет нагреваться вследствие теппопроводности, но до бо" ле е низ ких темпер атур, В ре зул ьтате этого он будет препятствовать расширению металла находящего9 10 ся в зоне нагрева и, следовательно, испытывать напряжения растяжения, При последующем наложении сварочного термического цикла эти участки также начнут расширяться.Так как при этом вна15 чале происходит компенсация напряжений р ас тяже ния, то в пб следующем н апряжения сжатия не приобретают опасных значений, При таких условиях пластическая деформация металла не возни.

20 кает или развивается незначительно и разрушение металла не происходит.

Опытами на образцах было установлено, что при многопрохбдной сварке меди надежное сплавление швов со сва- 25 риваемым металлом обеспечивается, ког да его температура не ниже 250 С. При меньших температурах в сварном соединении появляются несплавления, 5 1454599 6

По предлагаемому способу сварива- Сварку выполняли на режиме: ли два поддона размерами 1800»" V, =6,8 м/ч; Ч„О =142 м/ч, <2350 мм из меди толщиной 90 мм и U 50 В, Т =850-900 А, 2000 2240 мм иэ меди толщиной 105 мм, После каждого прохода швы подверДлина швов составляла соответственно гали осмотру, При этом трещин не было

1800 и 2240 мм, обнаружено, Механическая обработка рабочих поверхностей поддонов после

Швы выполняли автоматической свар- сварки показала отсутствие дефектов кой под флюсом на установке, смонти- 1О в сварных швах. Гидроиспытания поддо". рованной на базе головки АВС и источ- нов также подтвердили удовлетворите". ника питания ВСЖ-1602. В качестве льное качество сварных соединений. сварочных материалов использовали про- Указанные поддоны установлены на печи волоку БрХТО 6 " 0,5 диаметром 5 мм и ЭШП и эксплуатируются, флюс АН-М13, 15

Ф о р. м у л а и з о б р е т е н и .я

Регулируя мощность факела, заго-. товки нагревали до достижения участками по оси нагрева температуры 540600 С, а кромками - 250-300 С. Температуру нагрева контролировали контактными термопарами, ьотавитель Л, Наэ арова

Техред М. Ходанич

Корректор В, Гирняк

Редактор Н, Киштулинец

Заказ 7388/17 Тирам 892 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Поддоны сваривали из двух заготовок, Сварку производили также с двух сторон с разделкой кромок, Предварительный подогрев заготовок осуществляли двумя длиннофакельными инжек" ционными горелками, расположенными по обе стороны от стыка. Горелки распо" лагали так, чтобы оси нагрева были параллельны линии стыка и отстояли от нее на 600 — 650 мм, Для уменьшения потерь тепла заготовки укрывали несколькими слоями асбестовой ткани, Способ дуговой многопроходной сваркй деталей, преимущественно толсто20 стенных ° предварительный подогрев участков, удаленных от свариваемах кромок и параплельных продольной оси шва, до оп-. ределенной температуры, о т л и ч а25 ю шийся тем, что, с целью предупреждения образования в сварном сое" динении трещин при выполнении протяженных швов на высокотеппопроводном металле, подогрев производят на учас-.

30 тках, удапенных от свариваемых кромок на расстояние, равное 5 — 8 толщинам детали, и до достижения на этих участках температуры, близкой 0,5 Т„„, . а свариваемыми кромками — 0,25 T„„, где Т,„- температура плавления.