Способ электронно-лучевой сварки

 

Изобретение относится к технологии электронно-лучевой сварки конструкций из металлов средних и больших толщин со сквозным проплавлением Цель изобретения - повышение качества сварного соединения путем формирования равномерного корневого валика Свариваемый стык ориентируют вертикально или под углом к вертикальной оси Луч ориентируют по нормали к поверхности соединения, а сварку осуществляют на спуск со скоростью оп ределяемой из выражения, приведенного в формуле изобретения 2 табл 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (я)s В 23 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ”, м/ч, кип. св =К

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744979/27 (22) 05.10.89 (46) 15.11.91. Бюл. ¹ 42 (72) В.П. Морочко, О.М. Новиков, В.О.Токарев, В.И.Мощенко, С.Н,Ковбасенко, В,С.Ларионов и Ю,Л.Яровинский (53) 621.791.72 (088.8) (56) Заявка Японии № 52-36969, кл. В 23 К 15/00, 19.09.77.

Кораб Г.Н. и др. Формирование кольцевых швов на толстостенных трубах при электронно-лучевой сварке. — Автоматическая сварка, 1975, N7,,с. 31 — 34. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ

СВАРКИ

Изобретение относится к технологии электронно-лучевой сварки конструкций из металлов средних и больших толщин со сквозным проплавлением.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения путем формирования равномерного корневого валика.

На фиг.1 представлена схема сил, действующих на металл корневого валика при электронно-лучевой сварке на спуск наклонного стыка; на фиг.2 — схема сил, действующих на металл корневого валика при сварке на спуск вертикального стыка.

Способ заключается в ориентации свариваемого стыка 1 под углом а к вертикальной оси Y. Луч 2 ориентируют по нормали к поверхности соединения 3. Стык 1 устанавливают вертикально или под углом не более

30 к вертикальной оси. Сварку осуществляют на спуск со скоростью, определяемой из выражения

„„5U ÄÄ 1691010 А1 (57) Изобретение относится к технологии электронно-лучевой сварки конструкций из металлов средних и больших толщин со сквозным проплавлением. Цель изобретения — повышение качества сварного соединения путем формирования равномерного корневого валика, Свариваемый стык ориентируют вертикально или под углом к вертикальной оси. Луч ориентируют по нормали к поверхности соединения, а сварку осуществляют на спуск со скоростью. определяемой из выражения, приведенного в формуле изобретения, 2 табл„2 ил. где д — толщина соединения, равная

0,01...0,1 м; а — коэффициент температуропроводности свариваемого металла,м /с;

2 р — плотность свариваемого металла, кг/м;

Snn — теплосодержание сварочной ванны при температуре плавления, Дж/кг;

Ткип. — температура кипения металла сварочной ванны, С;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, равный 3,6 10- м /Дж С.

В процессе отработки технологии сварки установлено, что корневой валик шва формируется равномерно, когда силе тяжести расплавленного металла PT противодействует сила давления Рд в парогазовом канале 4. Это препятствует стеканию расплавленного металла в корневой части шва и формированию его в виде капель. В первом приближении можно принять, что металлоемкость корневого валика постоянна при выбранной технологии сварки. Тогда

1691010 косвенными параметрами, характеризующими это условие, являются плотность р и температура кипения Ткил свариваемого металла, а само условие реализуется при сварке на спуск. Вторым условием стабильного и равномерного формирования корневого валика является снижение теплоотвода в корневой части шва, Перекос металла корневого валика осуществляется импульсами, так как парогазовый канал все время пульсирует, Каждая порция расплавленного металла 5 корневого валика должна слиться с предыдущей порцией 6 до того, как металл закристаллизуется. Параметрами, характеризующими температурную обстановку в корневой части шва, являются коэффициент температуропроводности а и теплосодержание сварочной ванны при температуре плавления Я». Чем меньше а и больше Я», тем лучше формируется корневой валик. Параметром режима, регулирующим температурную обстановку и периодический перенос металла корневого валика, является скорость сварки. Мощность луча является менее значимым фактором и выбирается из условия сквозного проплавления, Поэтому чсв должна выбираться с учетом всех перечисленных выше параметров. С повышением толщины соединения увеличивается Рд, поэтому мощность луча должна уменьшаться, а это реализуется на меньших

<св.

Чем больше а свариваемого металла, те чсв должна быть выше. Большему значению р свариваемого металла должно соответствовать и большее давление Рд для его уравновешивания. Чем выше Titan и Snn свариваемого металла, тем больше должна быть мощность луча, а это реализуется при больших скоростях сварки, Эмпирическую зависимость для выбора vca можно представить в следующем виде: а р S» Т„п

3 д т св — К, м/ч, Коэффициент К выполняет перевод размерности пасв и равен 3,6 10- м /Дж С.

Первое условие равномерного и стабильного формирования корневого валика реализуется при расположении стыка 1 вертикально(фиг.2) или наклонно до 30 (фиг.1), т.е. угол тт между вертикальной осью и стыком 1 выбирают не более ЗОО. При a > 30 увеличивается составляющая Рт, направленная перпендикулярно свариваемой поверхности, которая суммируется с давлением отдачи парового потока и приводит к вытеканию металла сварочной ванны с обратной стороны LliBB.

Выполняли электронно-лучевую сварку сплавов на основе AI/1201/, TI/ÎT×/, Fe/ÝÏ678/, Nl/ÝÏ693/ на спуск. В качестве образцов использовали кольцевые и пло5 ские стыки длиной 2000 мм толщиной 10100 мм.

Сварку выполняли на электрокомплексе ЭЛА-60/60. Исходя из теплофизических свойств сплавов (см. табл.1) определяли оп10 тимальную скорость сварки и подбирали ток сварки, на 30-100 превышающий минимально необходимый для сквозного проплавления. Ток магнитной фокусирующей катушки выбирали из условия максимально15 го проплавления.

Влияние параметров режима на формирование корневого валика приведено в табл,2.

Как видно из табл.2, при ЭЛС на опти20 мальной т/св и при расположении стыка вертикально или наклонно на a = 30 относительно вертикали обеспечивается равномерное и стабильное формирование корневого валика по всей длине шва для

25 всех исследованных сплавов. Отклонение

Чсв от оптимального значения, подсчитанного по предлагаемой формуле, приводит к нарушению стабильности формирования корневого валика шва.

30 Применение предлагаемого способа позволяет повысить качество формирования шва при электронно-лучевой сварке и отказаться от применения подкладок, Формула изобретения

35 Способ электронно-лучевой сварки на весу со сквозным проплавлением стыка, при котором луч ориентируют по нормали к поверхности соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества свар40 ного соединения путем формирования равномерного корневого валика, сварку выполняют на спуск со скоростью, определяемой из выражения

45 зд где а — коэффициент температуропроводности свариваемого металла, м /с;

Р— плотность свариваемого металла, кг/м;

50 San — теплосодержание сварочной ванны при температуре плавления, Дж/кг;

Ткип — температура кипения металла сварочной ванны, С; д — толщина соединения, равная 0,0155 0,1м;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, равный 3,6х10 м /Дж С, а стык располагают вертикально или под углом не более 30 к вертикальной оси.

1691010

Таблица1

Теплофиэические свойства свариваемых сплавов

Таблица

Формирование корневого валика

Протяженность с

Сплав (основа) tt( град (положение стыка) > СВ1 и/ч мм равномерным корневым валиком, Ф к длине соединения

Вертикальное

156

100

1201

150

Равномерное

Il

ll

II (А1) 100

« I l

145

78

78

78

150

« l l»

Капли металла

Ра вноме рное научастках

То же

II

Равномерное

«l I

Равномерное

ОТЧ (Ti) Капли металла

Равномерное на участках

То же

4,2

10 3

18

28

4/0

170

» l I

II

«11»

lI

t I»

»11»

ЭП693 (Ni) Равномерное

l l»

« It»

Ра вномерное на участках

То же

5,3

13,2

49

16

24,5

i 00

150

«11»

Равномерное

«t l»

«1!»

ЭП678 (Fe) Равномерное на участках

То же

4,7

11,8

370

50 l 00

11»

37,5

44

14

22

22

22

Вертикальное

«11»

ll

11

l!»

Вертикальное

Вертикальное

155

Агг. 1

Фиа l

Составитель В.Овчинников

Редактор Л.Веселовская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Заказ 3888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Госуд",ðñòâåííîãî 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