Способ стыковой электроконтактной сварки оплавлением

 

Использование: при стыковой электроконтактной сварке металлов оплавлением, Сущность изобретения: способ стыковой электроконтактной сварки оплавлением включает операции центровки свариваемых изделий, их рплавление до получения на оплавляемых торцах пленки жидкого металла и осадку. Давление в процессе осадки изменяют со скоростью Vp 20 (кг/мм )/с до достижения им значения, полученного расчетным путем из определенного соотношения . 1 табл.

СГЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 B 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ж

О

0,22 — 0,24

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4881883/08 (22) 12.11.90 (46) 15.05.93. Бюл. ¹ 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (72) В.И.Хоменко, О.С.Папков и А.С.Зандберг (56) Лившиц B.Ñ., Литвинчук M.Ä. Прессовые методы сварки магистральных и промысловых трубопроводов, — М,: Недра, 1970, с. 29-30, 88-90.

Гельман А.С. Основы сварки давлением.

М.: Машиностроение, 1970, с. 130, 167-168.

Изобретение относится к прессовым методам сварки, в частности к стыковой злектроконтактыой сварке металлов оплавлением, Целью изобретения является повышение качества сварного соединения.

Способ осуществляют следующим образом.

Свариваемые иэделия центрируют. торцы изделий оплавляют при непрерывном йх сближении до получения требуемого температурного поля с образованием на торцах пленки жидкого металла.. после чего осуществляют осадку изделий, причем в процессе осадки давление изменяют со скоростью чр 20(кг/мм )/с до достижения определяемого из соотношения {1).

Проводились экспериментальные исследования процесса стыковой контактной сварки оплавлением. Были взяты 72 пластины размером 200 х 200 х 20 мм из трубной стали класса прочности К-60. Пластины сва- ривали попарно на сварочной машине для

„„ЯЦ„„1815072 А1 о

:(54) СПОСОБ СТЫКОВОЙ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛ Е НИ ЕМ (57) Использование: при стыковой электроконтактной сварке металлов оплавлением, Сущность изобретения; способ стыковой электраконтактной сварки оплавлением включает операции центровки свариваемых иэделий, их оплавление до получения на оплавляемых торцах пленки жидкого метал ла и осадку, Давление в процессе осадки изменяют со скоростью чр 20 (кг/мм )/с до достижения им значения, полученного расчетным путем из определенного соотношения. 1 табл. электроконтактной сварки марки К вЂ” 584.

При этом, в соответствии с предлагаемым способом пластины центровали; затем проводили оплавление. Режим оплавления задавали следующими параметрами:

Первичное напряжение сварочного трансформатора, 8 390-410

Программируемая скорость оплавления, мм/с

Время оплавления на программируемой скорости, с 160 — 180

Время форсировки. с 8 — 12

Комечная скорость форсяровки, мм/с 0,9 — 1.2. обеспечивающими создание необходимого температурного поля и образование на свариваемых поверхностях пленки жидкого металла. Осадку, всоответствии с предлагаемым способом, проводили по программе нагружения путем задания перед сваркой

1815072 а скорости нагружения, отношения площадей поперечного сечения центра сварного соединения до и после сварки и ограничения максимального давления осадки величиной.

Скорость нагружения задавали путем изменения положения регулятора расхода жидкости гидросистемой сварочной машины, шкала которого была протарирована в единицах скорости нагружения, а именно в (кг/мм )/с.

Измерение давления осадки осуществляли 10 путем регистрации сигнала от тензодатчика на динамометре, установленном последовательно с изделием и штоком гидроцилиндра сварочной машины. Полученный сигнал сравнивали с расчетным значением нагрузки и при их равенстве нагружающую систему отключали и осадку прекращали. При этом, с целью сравнения качества получаемых сварных соединений варьировали значениями скорости нагружения и отношения площадей 20 поперечного сечения. часть значений этих параметров соответствовала требованиям предлагаемого способа, а другие отличались в большую или меньшую стороны. Дополнительно в процессе осадки регистрировали 25 относительное перемещение зажимов сварочной машины с целью определения ско. рости осадки.

В результате сварки было получено 36 сварных стыков. С каждого стыка сначала удалили неметаллический грат и с целью контроля воспроизводимости задаваемого (в соответствии с предлагаемым способом) показателя степени деформации центра стыка проводили замеры максимальной ве- 35 личины усиления сварного шва; после чего определяли фактическую площадь поперечного сечения сварного стыка и фактическое . отношение площадей поперечного сечения сварного стыка. Затем усиление удаляли с 40 обеих сторон полностью до уровня основного металла фрезерованием. Для оценки качества сварки испытывались плоские образцы на изгиб. Для этого из каждой пластины вырезали по 5 образцов типа XXYll 45 по ГОСТ 6996-66, Испытания проводили на испытательной машине PM — 50 пуансоном диаметра 20 мм при расстоянии между опорами 90 мм до разрушения образца, либо до момента достижения параллельности его 50 . сторон, В случае разрушения образца измеряли угол изгиба, при котором произошло разрушение. Среднее значение угла изгиба для образцов из одного сварного стыка принималось за показатель качества данного 55 сварного соединения.

Исходные параметры осадки и данные замеров приведены в таблице. Анализ приведенных данных (см. табл,), показал, что максимальная пластичность сварных стыков соответствующая среднему углу изгиба

180 имеет место во всех случаях проведения процесса осадки в соответствии с предлагаемым способом (см. примеры 6 — 9, 12 — 15, 26-29 в таблице), а именно: когда скорость нагружения больше либо равна

20 (кг/мм )/с, задаваемый показатель k стег пени деформации стыка имеет значения в интервале (1,5-2,5), соответствующем требованиям предлагаемого способа, э задаваемый эмпирический коэффициент р лежит в интервале (1,5 — 1,7).

В случае малой скорости нагружения, равной 10 (кг/мм )/с, значение которой наг ходится за пределами, рекомендуемыми предлагаемым способом, (примеры 1 — 4) пластичность стыков, характеризуется значениями угла изгиба 20 — 40 . Этот эффект понижения качества связан с малой скоростью деформации центра стыка, которая не обеспечивает удаление из стыка жидких окислов до момента начала их кристаллизации, Окислы остаются в стыке и ослабляют металлическую связь в сварном соединении, что приводит к уменьшению пластичности.

Если задаваемый показатель k степени деформации стыка не соответствует рекомендуемому в предлагаемом способе пределу, происходит неполный вынос окислов за пределы рабочего сечения сварного стыка, образующегося после снятия грата, и пластичность стыка остается на невысоком уровне, соответствующем углу изгиба 4050 (примеры 5, 11, 25). Увеличение степени деформации сварного стыка за указанные пределы хотя и приводит к полному удалению. из рабочего сечения сварного стыка окислов, сопровождается значительным расходованием запаса пластичности металла сварного шва, в результате которого конечная пластичность сварного соединения также остается на низком уровне, 40 — 50 (примеры 10, 16, 30), 8 случае, когда значение эмпирического коэффициента рберется за пределами, рекомендованными предлагаемым способом, (примеры М 17-24) качество сварного стыка также не обеспечивается, в связи с тем. что вычисляемые значения давления осадки, при которых следует прекратить осадку, в одном случае занижены, а в другом завышены.

Анализ полученных данных также показывает, что предлагаемый способ более точно определяет параметры процесса осадки, которые обеспечивают получение качест венного сварного соединения, Так. в способе по прототипу при показателе степени деформации стыка больше 2.5. например

1815072

2,7: 3,01 и т.д,. когда согласно прототипу качество сварного стыка должно быть хорошим, полученные данные свидетельствуют о снижении качества (см, графу 7 таблицы.. 5 примеры 31 — 36). .Таким образом, проведенный анализ показал, что йредлагаемый способ сварки обеспечивает повышение качества сварных соединений. 10

Формула изобретения

Способ стыковой злектроконтактной сварки оплавлением, включающий центровб ку свариваемых иэделий, их оплавленив до. получения на оплавляемых торцах пленки жидкого металла и осадку, отл и ч а ю щи йс я тем. что, с целью повышения качества сварного соединения, давление в процессе осадки изменяют со скоростью vp>20 (кг/мм )/с до достижения им значения, определяемого иэ соотноШения Р= фй(К)47р, где К-1,5-2,5 †.показатель степени деформации сварного стыка

p — 1,5-1,7 ((кгl мм )/с)о — эмпирический коэффициент

10

1,58

20 а

1,70

1,4

1,8

1,58

63

88

220

2

3 а

6

8

11

12

13

14

16

17

18

19

21

22

23

24

26

27

28

29

31

32

33

34

Показатель степени део мации

1,50

1,75

2,25

2,50

1,25

1,50

1,75

2,25

2,50

2,75

1,25

1,50

1,75

2,25

2,50

2,75

1,50

1,75

2,25

2.50

1,50

1,75

2,25

2,50

1,25

1,50

1,75

2,25

2,50

2,75

2,70

3,01

3.53

4.10

4,56

5,02

Скорость нагружен ия, v кг/мм /с по прототипу

Эмпирический коэффииент по прототипу

Давление осадки. Р кг/мм

1,99

2,79

4,0

4,52

1,49

2,71

3,74

5,43

6,12

6,70

1,93

3,77

5,21

7,55

8,53

9,31

3,59

4,94

7,17

8,12 .5,15

7,11

10,31

11,65

2,49

4,52

6,24

9,05

10,23

11,2

Начальная скорость оса ки. мм/с

Угол изгиба, о

180 . 180

68

43

34

76

68.

180 .

42

34

36