Способ контактной стыковой сварки оплавлением

 

Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением и может быть использовано при сварке изделий из разнородных материалов. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения. Между деталью из материала с более низкой температурой плавления и зажимными губками машины устанавливают .тфокладки из материала детали с более высокой температурой плавления. При оплавлении в искровом зазоре создают электромагнитное поле с силовыми линиями, направленными перпендикулярно плоскости контакта прокладок и детали из материала с более низкой температурой плавления. Электромагнитное поле создают подключением свариваемых деталей ко вторичному контуру сварочного трансформатора. В результате обеспечивается направленность выбросов металла в процессе оплавления и уменьшается количество неметаллических включений в стыке. 1 ил. w и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645967/27 (22) 06.02,89 (46) 15.12,91, Бюл. М 46 (71) Институт электросварки им, Е.О.Патона и Братское ремонтно-монтажное специализированное управление "Строймоитаж" (72) С.И.Кучук-Яценко, В.Т.Чередничок, Д.И.Беляев, В.Г.Шкурко, Ю.А.Зверев, В.Н.Кузин, В.Л.Кучер и А.П.Жмуров (53) 621.791.762.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1514531, кл. В 23 К 11/04, 1987.

Авторское свидетельство СССР

% 14476)1, кл. В 23 К 11/04, 1967, (54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ

СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением и может быть использовано при сварке иэделий из разноИзобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением и может быть

° использовано при сварке изделий из разнородных материалов.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения.

На чертеже представлена принципиальная конструктивная схема устройства для осуществления способа со следующими обозначениями, где i — пластина из материала с более высокой температурой плавления; 2 — пластина из материала с более низкой температурой плавления; 3 — прокладки из материала пластины 1; 4 — неподвижная зажимиая губка неподвижной колонны; 5 — подвижная эажимная губка неподвижной колонны; 6- неподвижная эажимная губка подвижной колонны; 7 — подвижная зажимная губка подвижной

„„ Ы„„1698010 А1 родных материалов. Цель изобретения — повышение качества сварного соединения.

Между деталью из материала с более низкой температурой плавления и зажимными губками машины устанавливают;прокладки из материала детали с более высокой температурой плавления. При оплавлении в искровом зазоре создают электромагнитное поле с силовыми линиями, направленными перпендикулярно плоскости контакта прокладок и детали из материала с более низкой температурой плавления. Электромагнитное поле создают подключением свариваемых деталей ко вторичному контуру сварочного трансформатора. В результате обеспечивается направленность выбросов металла в процессе оплавления и уменьшается количество неметаллических включений в стыке. 1 ил. колонны; 8 — гибкая шина токоподвода неюЪ подвижной колонны; 9 — жесткий токоподвод неподвижной колонны; 10 — гибкая шина токоподвода подвижной колонны; 11 0 — жесткий токоподвод подвижной колонны; 09

12 — гибкая шина токоподвода подвижной О колонны; 13 — клеммы вторичной обмотки а сварочного трансформатора; 14 — свароч- С ный трансформатор.

Позицией А показано направление силовых линий электромагнитного поля вторичного контура сварочного трансформатора; позицией  — направление силы, действующей на токопроводящую жидкую перемычку.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем, При отсутствии в искровом зазоре внЕшнего электромагнитного поля последо; исходит кристаллизация выплесков металла с более высокой температурой плавления 35

Р0 вэтельность состояний образовавшегося при нагреве контакта (жидкой перемычки) определяется. следующими факторами. В начальной стадии образования контакта благодаря большой плотности тока иа токопроводящем участке происходит интенсивное тепловыделение и местное плавлеиие контакта. При достаточном нагреве торцов ,деталей контакты приобрета!от вид жидких перемычек. На жидкую перемычку действуют силы поверхностного натяжения и объемные электромагнитные сит!ы, которые возникают в связи с протеканием через перемычку тока, Сила поверхностного натяжения стремится увеличить диаметр перемычки, а электромагнитные силы сжать перемычку, В результате этого сечение перемычки в середине станов!п.ся меньше, чем у основания. При этом возникает осевая составляющая электромагнитных сил, которая стремится разорвать перемычку. Стягивание перемычки приводит к повышению плотности тока и интенсивному нагреву.

При достаточно большой плотности тока металл в центре перемычки испаряется и происходит ее разрушение.

При разрушении перемычек, образовавшихся при оплавлении между торцами прокладок и пластин из материала с более высокой температурой плавления, капли жидкого металла попадают на оплавляемый торец пластины из материала с более низкой температурой плавления. При этом прона торце пластины из материала с более . низкой температурой плавления.

Создание в искровом зазоре электромагнитного поля с силовыми линиями, направленными перпендикулярно г!лоскости контакта прокладок и детали из материала с более низкой температурой плавления, позволяет воздействовать на жидкие перемычки и перемещать их, поскольку они представляют собой проводники с током.

Указанная ориентация силовых линий электромагнитного поля обеспечивает возникновение силы, воздействующей иэ перемычки по направлению, лежащему в плоскости торцов вдоль прокладок. Таким образом удается ориентировать движение перемычек и направленность их выбросов.

Перемещение перемычек из материала с более высокой температурой плавления вдоль торца прокладки и выброс капель расплавленного металла в том же направлении позволяет свести к минимуму процент образования вкл!очений из материала с более высокой температурой плавления иа оплав5

25 ляемом торце пластины иэ материала с более низкой температурой плавления.

Наиболее целесообразным приемом создания необходимого электромагнитного поля в зазоре является использование для этой цели электромагнитного поля вторичного контура сварочного трансформатора, Осуществлялась сварка разнородных материалов стали Ст.З и алюминия марки

А7, Из двух материалов алюминий имеет более низкую температуру плавления. К стальному блюмсу сечением 150х200 м приваривался алюминиевый токоподвод — пластина толщи!!ой 70 мм. Толщина прокладок из материала с более высокой температурой плавления (сталь Ст.З) составляла 16 мм, Сварка производилась иа серийной машине К вЂ” 607 при сварочном напряжении 6,8

В. Для создания сварочного контура использовались два серийных трансформатора от машины К вЂ” 190П.

В первом случае трансформаторы подключались к деталям симметрично относительно плоскости пластины, При этом вторичные контуры сварочных трансформаторов создавали электромагнитные поля с силовыми линиями, направленными в искровом зазоре встречно друг другу, что исключало воздействие на жидкие перемычки поля вторичного контура, Во втором случае оба сварочных трансформатора подключались с образованием одного вторичного контура, причем силовые линии были направлены перпендикулярно плоскости контакта прокладок иэ материала сталь Ст.З и алюминиевой пластины, что обеспечивалось расположением свариваемой пластины в одной плоскости со вторичным контуром сварочных трансформаторов, Качество сварки контролировалось двумя способами; по визуальному контролю оплавленных торцов пластин из алюминия: по падению напряжения на сварном соединении готовых изделий при технологических значениях пропускаемого тока, Для визуального контроля оплавление прерывалось иа конечной стадии оплавления перед осадкой. В случае сварки по первому способу характер движения и взрывов перемычек определялся протеканием теплофизических процессов и воздействием на перемычки только сил поверхностного натяжения и собственных объемных электромагнитных сил, Окислеииый металл материала сталь Ст,З был обнаружен на 10 — 20% площади торца пластины из алюминия А7.

Во втором случае, при действии в искровом зазоре электромагнитного поля, к жидким токопроводящим перемычкам прикладывалась сила в плоскости стыка параллельно

1698010

Составитель А.Антошин

Редактор Н.Каменская Техред M,Ìoðãåíòàë "орре"ToÐ H.Kîðîëü

Заказ 4354 Тираж 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 плоскости контакта прокладок и детали из материала с более низкой температурой плавления. Следы материала сталь Ст.3 имелись на краях пластины из алюминия А7 с общей площадью не более 5 .

Испытание на падение напряжения проводилось при пропускании тока 5000 А через сваренное изделие. Такая величина тока соответствует его технологическому значению, при котором работает сваренное соединение в конструкции электролизера.

Поскольку при производстве алюминия в электролизерах потребляется значительное количество электроэнергии, то даже незначительное снижение падения напряжения на элементах токоподвода позволяет снизить- себестоимость производимого алюминия.

Применение сварки разнородных материалов по предложенному изобретению по сравнению со способом по прототипу позволяет снизить падение напряжения на сварном соединении на 20-25ф.

Описанный способ позволяет повысить стабильность процесса образования качест5 венного сварного соединения.

Формула изобретения

Способ контактной стыковой сварки оплавлением деталей из разнородных материалов, включающий оплавление и осадку, при

10 котором между деталью из материала с более низкой температурой плавления и зажимными губками машины устанавливают прокладки из материала детали с более высокой температурой плавления, о т л и ч а ю15 шийся тем, что, с целью повышения качества сварногосоединения,приоплавлении в искровом зазоре создают электромагнитное поле с силовыми линиями, направленными перпендикулярно плоскости контакта про20 кладок и детали из материала с более низкой темпепятурой плавления.