Способ лучевой сварки

 

Использование: сварка деталей различной жесткости. Сущность изобретения: при лучевой сварке соединений с косым стыком нормально подающий луч направляют на линию, которую располагают от линии стыка , со стороны, обеспечивающей пересечение луча с плоскостью стыка на расстоянии X h tga , где h - требуемая глубина проплавления, аугол наклона плоскости стыка . При этом угол а должен удовлетворять соотношениям а arctgb/2h или arctgb/2h а К arctg Ъ/ггАшв - 1/2 (Ai + ; +A2)/Ai - A2J, где b - ширина шва, h - требу- . емая глубина проплавления; АШв - среднее содержание химического элемента А в сварном шве, Ai - содержание химического элемента А в детали, на поверхность которой направляется луч, А2 - содержание химического элемента А во второй сопрягаемой детали, К - коэффициент, учитывающий потери элемента А на испарение в процессе плавления.1 ил.

СОЮЗ CORF тСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

tsIIs В 23 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4893803/08 (22) 25.12.90 (46) 15,05.93, Бюл, N 18 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (72) Е.Н.Петров, B.È.Ãaâðþcåâ и Л.К,Фомин (56) Заявка Японии N 56-11556, кл. В 23 К 20/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 804298, кл. В 23 К 33/00, 1981.

Патент США ¹ 4352004, кл, В 23 К 15/00, 1982. (54) СПОСОБ ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ (57) Использование: сварка деталей различной жесткости. Сущность изобретения: при лучевой сварке соединений с косым стыком нормально подающий луч направляют на линию, которую располагают от линии стыИзобретение относится к сварочному производству, а именно к технологии лучевых методов сварки. Оно может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется получение стабильного качества сварных швов, в том числе при сварке различных металлов, а также при соединении деталей различной жесткости, например, транспортном машиностроении, приборостроении (гироскопии) и т.д.

Целью изобретения является повышение стабильности качества сварного шва, регулирование химсостава металла шва при сварке различных металлов и распределения тепловложения между свариваемыми деталями.

Цель достигается направлением нор мально падающего луча на линию отстоя щую от линии стыка на расстоянии X -= h Ig тт, „„Я2„„1815080 А1 ка, со стороны, обеспечивающей пересечение луча с плоскостью стыка на расстоянии

X = h tgQ, где h — требуемая глубина проплавления, Q- угол наклона плоскости стыка. При этом угол а должен удовлетворять соотношениям а < arctgb/2h или

arctgb/2h > а == К arctg (Ь/h А - 1/2 (А1+

+A2)/A1 — А2), где b — ширина шва, h — требу. емая глубина проплавления; A å — среднее содержание химического элемента А в сварном шве, А1 — содержание химического элемента А в детали, на поверхность которой направляется луч, А2 — содержание химического элемента А во второй сопрягаемой детали, К вЂ” коэффициент, учитывающий потери элемента А на испарение в процессе плавления. 1 ил. чтобы осевая линия луча пересекалась с поверхностями,выполненными под углом QK этой оси, величина которого должна удовлетворять соотношению

b Ь

Q < arctg — или arctg — — >

2h 2h

1 ша — 2 (АI + А2 )

= K arctg(А А 1 (1)

1 А1 — А2 где Ь -- ширина шва;

h — требуемая глубина проплавления;

А „ — среднее содержание элемента А в сварном шве;

A1-- содержание элемента А в детали, на г1оверхность которой направляют луч;

А2 — содержание элемента А в сопрягаемой детали;

К - коэффициент, учитывающий потери элемента А на испарение.

1815080

При получении узких глубоких швов в результате применения лучевых источников энергии в большинстве случаев форма проплавления близка к равнобедренному треугольнику. В случае наклона поверхностей сопряжения к оси луча на угол при нормальном его падении на поверхность деталей необходимо смещение центра взаимодействия луча с поверхностью на некоторое расстояние от линии стыка, Как видно на чертеже, смещение X = Ь.то а (1) обеспечивает максимальную глубину проплавления сопрягаемых поверхностей при фиксированном режиме. Чтобы свариваемые поверхности находились в зоне плавления по всей глубине шва необходимо ограничение угла

a< arctg 2 и . Незначительное отклонение величины "X" от оптимальной ведет к непровару. При равенстве угла указанной величине стык свариваемых поверхностей совпадает с линией сплавления, Малейшая вогнутость линии сплавления к центру шва, нестабильность режима приведет к несплавлению, что недопустимо. Меняя угол мы изменяем соотношение долей металлов детали 1 и детали 2 в формировании металла шва, Зная химический состав материалов деталей и варьируя угол а можно влиять на химический состав металла шва. Например, если деталь 1 содержит в своем составе элемент "А" в количестве А1, а деталь 2—

Az /, то для получения содержания в шве элемента "А" в количестве Am>, требуется выполнить угол

Ams — { A1 + A2 )

А -А, )() а = К arctg(—

B большинстве случаев инженерных расчетов можно принимать К = 1, При необходимости получения более точных результатов, а также в случае значительной летучести определяемых химических элементов коэффициент может быть определен экспериментально.

Следует отметить, что соотношение (2) не учитывает отличия формы проплавления от равнобедренного треугольника, которая по литературным данным и по мнению авторов является оптимальной, В случае значительных отклонений формы проплавления от указанной необходим пересчет долей участия каждого из свариваемых металлов в составе шва, который может быть выполнен по макрошлифам пробных проплавлений с применением эпидиаскопа, При изменении угла а меняется и распределение тепловлоа от 0 до указанной предельной величины, 30

Формула изобретения

Способ лучевой сварки, при котором стык соединяемых элементов выполняют косым, а нормально падающий луч смещают от линии стыка, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности качества сварного шва, регулирования химсостава металла шва при сварке различных металлов и распределения тепловложения между свариваемыми деталями, луч направляют на линию, которую располагают от линии стыка со стороны, обеспечивающей пересечение луча с плоскостью стыка, на расстоянии X = h tg а, где h — требуемая глубина проплавления, а — угол наклона плоскости стыка, при этом угол йудовлетворяет соотношению c < arctg() где b—

Ь

2h ширина шва, или при сварке разнородных материалов с треугольной формой проплав-. ления угол а определяют по соотношению

55 жения между свариваемыми деталями, остаточные деформации в каждой из них, Пример. На установке электронно-лучевой сварки А.306,13 с энергоблоком У250А сваривали диски, один из которых был изготовлен из электротехнической стали Э12, другой из стали 35, требуемая глубина проплавления 20 мм. При подборе оптимального режима сварки (Un = 28 кВ; In =

=-430 мА; V<> = 10 мм/с) была определена ширина шва b, которая составила 6 мм. По данным химического анализа, содержание углерода в стали 35 — 0,34, в стали 3-12—

0,02;,. Требуемое среднее содержание углерода в металле шва 0,1/,, В этом случае угол а= 3 47, "К" = 1, смещение "Х" =

=-1,32 мм. В процессе токарной обработки деталей были выполнены указанные углы а, на расстоянии "Х" = 1,32 мм была нанесена риска. При сварке луч на риску наводился визуально. После сварки из поперечных макрошлифов сверлом ф2,5 мм из средней части швов была взята стружка. В результате ее химического анализа было определено содержание углерода 0,09 .

Отличие результатов химического анализа от прогнозируемой величины авторы считают допустимым для инженерной практики.

Использование изобретения позволит повысить стабильность качества сварных швов; регулировать химсостав металла шва при сварке различных металлов; регулировать распределение тепловложения между свариваемыми деталями, 1815080

А - >(Ag +Az) а == К агссц(— - ), А -Аг

At — содержание химического элемента

А в детали; на поверхность которой направляют луч;

Аг — содержание химического элемента

5 А во второй сопрягаемой детали;

К вЂ” коэффициент, учитывающий потери элемента А на испарение в процессе плавлени,я. где Ащ — требуемое среднее содержание химического элемента А в сварном шве;

Составитель Е. Петров

Техред М, Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Редактор

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

Заказ 1855 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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