Способ стыковой сварки оплавлением

 

Изобретение относится к стыковой сварке оплавлением и может быть использовано в различных областях машиностроения для соединения вкрест цилиндрических деталей и пластин, установленных на ребро, в частности для сварки труб с поперечными ребрами. Цель изобретения - получение качественного сварного соединения по образующей поверхности цилиндрической детали с плоской, установленной на ребро. Способ стыковой сварки оплавлением включает выполнение в плоской детали сегментной выборки с радиусом, который выбирают из заданного соотношения. Детали устанавливают в зажимах сварочной машины. Приводят детали в соприкосновение и проводят оплавление с последующей осадкой под током. При оплавлении деталей поддерживают плотность тока 1500...2500 А/мм<SP POS="POST">2</SP>. Перед началом осадки уменьшают величину сварочного тока до 0,3...0,6 от первоначального значения. Способ позволяет получить качественное сварное соединение деталей типа пластина - труба - пластина, изготовленных из конструкционных низкоуглеродистых и легированных сталей на серийно выпускаемом оборудовании. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

t5l)5 В 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 С»

) (ф

О

ОО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745246/27 (22) 19.07.89 (46) 07.07,91, Бюл. М 25 (71) Научно-производственное объединение

"Атомкотломаш" (72) Г.M.Âàéëoâ, И,Е.Шульман, В.В,Седов и

А.А. Шатохин (53) 621.791,762.5(088.8) (56) Заявка Японии М 56-165568, кл. В 23 К 11/24, 1981. (54) СПОСОБ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к стыковой сварке оплавлением и может быть использовано в различных областях машиностроения для соединения вкрест цилиндрических деталей и пластин, установленных на ребро, в частности для сварки труб с поперечными ребрами. Цель изобретения — получение каИзобретение относится к стыковой сварке оплавлением и может быть использовано в различных областях машиностроения для соединения вкрест цилиндрических деталей и пластин, установленных на ребро, в частности, для сварки труб с поперечными ребрами.

Цель изобретения — получение качественного сварного соединения по образующей поверхности цилиндрической детали с плоской, установленной на ребро.

На фиг.1 изображено сварное соединение (ребро плоской детали + труба + ребро плоской детали), где h — глубина охвата цилиндрической детали (трубы) плоской деталью, R — радиус трубы; на фиг.2 — детали, приведенные в соприкосновение перед прохождением через них тока, где r — радиус

„„. Ж „„1660898 А1 чественного сварного соединения по образующей поверхности цилиндрической детали с плоской, установленной нэ ребро.

Способ стыковой сварки оплавлением включает выполнение в плоской детали сегментной выборки с радиусом, который выбирают из заданного соотношения. Детали устанавливают в зажимах сварочной машины, Приводят детали в соприкосновение и проводят оплавление с последующей осадкой под током. При оплавлении деталей поддерживают плотность тока 1500...2500 А/мм, Перед началом осадки уменьшают величину сварочного тока до 0,3...0,6 от первоначального значения. Способ позволяет получить качественное сварное соединение деталей типа пластина — труба — пластина, изготовленных из конструкционных низкоуглеродистых и легированных сталей нэ серийно выпускаемом оборудовании. 3 ил. сегментной выборки в плоской детали; а— зазор между точками на поверхности трубы

° и сегментной выборке, расположенными на оси, проходящей через центр сечения трубы и дуги сегмента, h- Л вЂ” глубина выборки в плоской детали, на фиг.3 — график изменения сварочного тока и давления F на свариваемых деталях в процессе цикла сварки.

Суть способа заключается в следующем.

Перед сваркой в плоской детали делают сегментную выборку радиусом, определяемым из зависимости. При этом задаются геометрические размеры выбранного сварного соединения: R — радиус трубы, мм; h— глубина охвата трубы плоской деталью после сварки, мм, 1660898 мм, мм, 30 ребер — сталь 20

Л вЂ” припуск на оплавление и осадку (мм) — определяют в зависимости от толщины пластины: при толщине пластины, равной 1,5 — 2,0

1,5 — 2,0 = 3,0 3,5 мм, при толщине пластины, равной 3,0 — 4,0

Л з,o-,о=2,0 — 2,5 мм, при толщине пластины, равной 5,0 мм.

5,0 = до 1,5 MM.

Максимальную ширину серповидного зазора а выбирают из интервала 0,5 — 2,0 мм.

Глубину сегментной выборки в пласти,не определяют из соотношения h- Л, мм.

Величина зазора а выбирается в зависимости от глубины "охвата" (h- Ь ), чем больше h- A, тем меньше а,и наоборот.

Пластины устанавливают в зажимах сварочной машины и приводят в соприкосновение с трубой с образованием серповидного зазора а в интервале 0,5.„2,0 мм между точками на поверхности трубы и сегментной выборке, расположенными на оси, проходящей через центр сечения трубы и дуги сегмента, Через касающиеся друг друга детали пропускают ток, плотностью I500 — 2500

А/мм . Величина тока зависит от толщины пластины (длина касания), количества мест касания пластины труб и ширины касания, равной 1 мм для всех диапазонов труб и пластин, В первоначальный момент при прохождении сварочного тока происходит разогрев и выплеск металла в точках касания, что свидетельствует о начале процесса сплавления, Процесс сплавления не начнется при плотности тока менее 1500 Аlмм из-за не2 достаточного нагрева металла в местах касания, при плотности тока более 2500 А/мм2 происходит значительный выплеск металла и процесс сплавления прекращается, Процес устойчивого оплавления по всей сопрягаемой поверхности возможен, если зазор а находится в интервале 0,5;..2,0 мм.

При а меньше 0,5 мм за счет увеличения площади контакта скорость расплавления металла уменьшается и наступает затухание процесса оплавления. При a > 2,0 мм происходит затухание процесса оплавления в центральной части серповидного зазора.

После нагрева сопрягаемых поверхно-. стей, сопровождающегося процессом оплавления, к свариваемым деталям под током прикладывается усилие осадки (Р), Момент приложения усилия осадки определяют по уменьшению тока до величины в пределах 0,3...0,6 первоначального значения тока, Величина тока (фиг,3) после разогрева и выплеска металла в местах касания пластины трубы уменьшается до определенной величины, и происходит стабилизация процесса оплавления затуханием по мере увеличения зазора между трубой и пластиной за счет выгорания металла, при этом величина тока уменьшается. Если приложение усилия осадки осуществлять при токе менее 0,3lcs, то произойдет прекращение процесса оплавления, свариваемые поверхности окислятся и получится некачественное сварное соединение. Если осадку осуществлять при значении тока более

0,6l<>, то произойдет недостаточный разогрев свариваемых поверхностей.

Примером выполнения изобретения может служить приварка поперечных ребер к трубам поверхностей нагрева при изготовлении теплообменников котлоагрегата.

Работы проводились с котельными трубами диаметром от 28 до 50 мм и ребрами толщиной от 1,5 до 5 мм. Примером конкретной реализации предлагаемого способа сварки может служить изготовление водяного экономайзера из труб ф28 мм (R = 14 мм), и ребер толщиной 3 мм, охватывающих трубу на глубину h = 10 мм, Сегментная выборка в пластине-ребре выштамповывалась на прессе КД-2128. Материал труб и

Припуск на оплавление и осадку пластин толщиной 3 мм составляет 2,0 — 2,5 мм, принимаем 2,0 мм.

Определяем размеры сегментной выборки в пластине зазор а принимаем равным 1,0 мм, глубина сегментной выборки в пластине равна h-А=10-2=8 мм, тогда r = 13,2 мм, Изготовленные на прессовом оборудовании поперечныс ребра зажимали в электродах машины постоянного тока

IVITB-6002-УХЛ4 и осуществляли их сближение до контакта с трубами с образованием зазора а, равного 1 мм.

Затем через детали, приведенные в соприкосновение, пропускали ток, величину которого определяли из зависимости l=j S, где I — величина тока, j — плотность тока, Я— площадь касания ребра с трубами (S =

=3 4 1 = 12 мм ), 6

1660898,мм, Раг. 7

J — выбираем равной 200 А/мм, тогда!=

= 2000 12 = 24000 А = 24 кА.

После уменьшения тока до величины, равной 12 кА (0,5 l), начинали производить. осадку.

Способ позволяет получить качествен- ное сварное соединение пластина — труба— пластина; изготовленное из конструкционных низкоуглеродистых и легированных сталей. его можно осуществить на оборудовании для контактной сварки, серийно вы,-. пускаемом, не производя никаких переделок.

Формула изобретения

Способ стыковой сварки оплавлением, в соответствии с которым детали устанавливают в зажимах сварочной машины с припуском на оплавление и осадку, приводят детали в соприкосновение, проводят оплавление и осадку под током, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью получения качественного сварного соединения по образующей поверхности цилиндрической детали с плоской деталью, установленной на ребро, в плоской детали -выполняют сегментную вы"= борку с радиусом г, который определяют из соотношения где R — радиус цилиндрической детали, мм;

h — глубина охвата цилиндрической де-.

0 .тали плоской деталью после сварки, мм;

Л вЂ” припуск на оплавление и осадку, мм; а — величина зазора между точками на

15 поверхности цилиндрической детали и сегментной выборке, расположенными на оси, проходящей через центр сечения трубы и дуги сегмента выборки, мм, причем величину зазора а выбирают из ин20 тервала значений 0,5 — 2,0 мм, при оплавлении деталей поддерживают плотность сварочного тока 1500 — 2500 А/мм, а перед началом осадки уменьшают величину сварочного тока до 0,3 — 0,6 первоначального

25 значения.

1660898

Составитель В.Зотин Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Кучерявая

Редактор В.Данко

Заказ 2082 Тираж 5 М Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101