Способ механизированной сварки плавящимся электродом в среде защитных газов


 


Владельцы патента RU 2509717:

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к механизированной дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов. Защитный газ вводят через ниппель и осевой канал инжектора в смесительную камеру. Создают разрежение в канале между смесительной камерой и накопителем для подсасывания наноструктурированных порошков из накопителя. Посредством защитного газа через дуговой промежуток порошок подают в сварочную ванну. Введение наноструктурированных порошков в сварочную ванну создает дополнительные центры кристаллизации образования зерна микроструктуры металла сварного шва. Это позволяет повысить долговечность и эксплуатационную надежность сварных соединений. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к механизированной дуговой сварке металлов и сплавов плавящимся электродом в среде защитных газов при сварке металлоконструкций.

Известен способ сварки с введением микрогранул никеля, содержащих нанодисперсные частицы монокарбида вольфрама, в основное покрытие сварочных электродов. В процессе сварки такими электродами микрогранулы из покрытий, частично сплавляясь на границе высокотемпературной зоны плазмы дуги, попадают в сварочную ванну. В результате происходит модифицирование металла шва, улучшение ударной вязкости и твердости наплавленного металла (Соколов Г.Н., Трошков А.С.; Лысак И.В., Самохин А.В., Благовещенский Ю.В., Алексеев А.Н., Цветков Ю.В. Влияние нанодисперстных карбидов WC и никеля на структуру и свойства наплавленного металла. // Сварка и диагностика. - 2011. - №3. - с.36-38.).

Недостатком данного способа являются невозможность контролирования количества микрогранул, попавших в сварочную ванну и низкая производительность процесса.

Известен способ электрошлаковой сварки с введением наноструктурированных компонентов в сварочную ванну при помощи переплава дополнительного трубчатого электрода на никелевой основе, внутренняя полость которого заполняется наноструктурированным порошком для повышения свойств металла шва (Е.Н. Еремин Применение наночастиц тугоплавких соединений для повышения качества сварных соединений из жаропрочных сплавов. // Омский научный вестник. - 2009. - №3. - с.63-67).

Недостатком данного способа являются высокая стоимость электродов на никелевой основе, применение дополнительного оборудования, возможность сварки только деталей большой толщины в вертикальном положении.

Известен способ механизированной сварки плавящимся электродом в среде защитных газов с нанесением наноструктурированных частиц на поверхность сварочной проволоки путем создания на проволоке микрокомпозиционного покрытия из ультра- и наноструктурированного порошка галогенидов в медной матрице. Обработку поверхности проволоки производят в электролитах с ультра- и наноструктурированными порошками. В результате происходит улучшение формирования сварного шва и повышение производительности процесса сварки. (С.Г. Паршин MIG-сварка стали с применением наноструктурированных электродных материалов. // Сварочное производство, 2011, №10, с.27-31).

Недостатком данного способа являются сложность нанесения наноструктурированных частиц и возможность отслаивания наноструктурированного порошка с поверхности проволоки при ее движении через ролики и направляющий канал горелки.

Задача способа - повышение долговечности и эксплуатационной надежности сварных металлоконструкций, за счет формирования мелкозернистой равновесной микроструктуры сварного соединения.

В способе механизированной сварки плавящимся электродом в среде защитных газов наноструктурированные порошки вводят в зону сварки и формируют сварной шов. Защитный газ, проходящий через ниппель и осевой канал инжектора, попадает в смесительную камеру, что создает разряжение в канале между смесительной камерой и накопителем, приводящее к подсасыванию наноструктурированных порошков из накопителя. Наноструктурированные порошки через защитный газ проходят дуговой промежуток, и, попадая в сварочную ванну, служат дополнительными центрами кристаллизации при образовании зерна микроструктуры сварного шва, т.к. не растворяются в жидкой сварочной ванне в связи с их высокой температурой плавления. Увеличение количества центров кристаллизации в жидкой сварочной ванне приводит к образованию мелкодисперсной, однородной микроструктуры сварного соединения.

Реализация способа сварки поясняется принципиальной схемой. На фигуре представлена схема способа. Через ниппель 1 подают защитный газ, который, проходя через осевой канал инжектора 2, попадает в смесительную камеру 3 и создает разряжение 80-300 мм. рт.ст. в канале 4, соединяющем смесительную камеру 3 и накопитель 5. Это приводит к подсасыванию наноструктурированных тугоплавких частиц из накопителя 5. Регулировка концентрации наноструктурированных тугоплавких частиц в защитном газе осуществляется регулировочным вентилем 6. Для исключения попадания в защитный газ с наноструктурированным порошком воздуха, одновременно в накопитель 5 через ниппель 7 подают защитный газ. Затем смесь защитного газа с наноструктурированным порошком, проходя дуговой промежуток 8, попадает в жидкую сварочную ванну 9.

Использование всей совокупности существенных признаков заявляемого способа, позволяет управлять формированием фазового состава металла шва и получать мелкозернистую однородную микроструктуру, используя стандартные источники питания (ВС-300Б, Nebula 315, ВДГ-401, Magtronic) и стандартные системы подачи сварочной проволоки (ПДГ-506, ПДГ-421, ПДГ-401, PDE 7FV).

Технический результат, полученный при использовании предложенного способа, состоит в следующем:

1) появляется возможность контролировать количество центров кристаллизации за счет регулировки концентрации наноструктурированных порошков в защитной газовой смеси;

2) в таблице представлены данные по размерам дендрита. Происходит уменьшение размера зерна металла шва. Размер дендрита уменьшается по толщине на 33%, по ширине на 42%;

Таблица.
№ опыта Размер дендрита, мкм. Прототип Размер дендрита, мкм. Заявляемый способ.
Толщина Ширина Δl Толщина Ширина Δl
1 1,5 21±7 14 0,9 11±4 8
2 1,7 22±7 14 1 12±4 8
3 1,8 24±7 14 1,1 13±4 8
4 1,4 20±7 14 1 12±4 8
5 1,6 21±7 14 0,8 9±4 8

3) происходит образование однородной микроструктуры (прототип: Δl=14 мкм, заявляемый способ: Δl=8 мкм; Δl - разность между самым большим и самым маленьким дендритом).

4) происходит увеличение долговечности и эксплуатационной надежности сварных металлоконструкций на 15-20%.

Способ механизированной сварки плавящимся электродом в среде защитных газов, включающий введение наноструктурированных порошков в сварочную ванну и формирование сварного шва, отличающийся тем, что введением наноструктурированных порошков создают дополнительные центры кристаллизации образования зерна микроструктуры металла сварного шва, при этом защитный газ вводят через ниппель и осевой канал инжектора в смесительную камеру, создают разряжение в канале между смесительной камерой и накопителем для подсасывания наноструктурированных порошков из накопителя, которые посредством защитного газа через дуговой промежуток подают в сварочную ванну.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам синтезирования новых материалов с заданными электрофизическими характеристиками и может быть применено для создания функциональных материалов с управляемыми характеристиками для нужд современной микро- и наноэлектроники.

Изобретение относится к области нефтехимического аппаратостроения, а именно, к оборудованию установок для получения нефтяных битумов различных марок путем окисления нефтяного сырья, используемых в различных областях промышленности, а более конкретно для проведения тепломассообменных процессов получения олигомерного битума.

Группа изобретений относится к области молекулярной биологии и электрохимии. По первому варианту способ осуществляют путем регистрации циклических вольтамперограмм рабочего электрода, модифицированного углеродными нанотрубками с нековалентно иммобилизованным на их поверхности олигонуклеотидным зондом, до и после внесения в исследуемый раствор образца нуклеиновой кислоты и по изменению емкостной характеристики делают вывод о наличии или отсутствии в образце участка, комплементарного олигонуклеотидному зонду.

Изобретение относится к способу получения биосовместимого биодеградируемого композиционного волокна и к волокну, полученному таким способом. Способ получения волокна заключается в смешивании предварительно диспергированного в водной среде с рН 5-7 в ультразвуковом поле с частотой v=20-100 кГц в течение 5-60 мин гидросиликатного наполнителя с хитозаном в количестве, соответствующем его концентрации в растворе 1 - 4 мас.%, при этом количество наполнителя составляет 0,05 - 2% от массы хитозана.

Способ формирования серебряных наночастиц в стекле относится к технологии оптических материалов и может быть использован в интегральной оптике и биосенсорных технологиях.
Изобретение может быть использовано в биологических и медицинских исследованиях. Пористые частицы карбоната кальция формируют в результате реакции CaCl2+2NaHCO3→CaCO3↓+2NaCl+2H+, причем водный раствор квантовых точек, модифицированных избыточным количеством меркаптоуксусной кислоты, имеющей концентрацию 0,05-4 мг/мл, при интенсивном перемешивании приливают к 0,3 М раствору NaHCO3.

Изобретение может быть использовано как добавка к бетонам, полимерам, существенно улучшающая их эксплуатационные свойства. Способ получения углеродного наноматериала включает предварительную подготовку сфагнового мха, в ходе которой его освобождают от инородных примесей, просушивают до влажности не более 10% и подвергают измельчению, затем измельченный материал подвергают пиролизу при температуре 850-950°C в течение 1-2 ч, охлаждают до комнатной температуры, после чего аморфный углерод, полученный в процессе пиролиза, подвергают механоактивации в варио-планетарной мельнице в течение 7-10 часов.
Клей // 2508306
Изобретение относится к области клеев на основе фенолоформальдегидных смол, которые могут быть использованы в металлургической, авиакосмической, автомобильной и других отраслях техники, где на клеевые соединения воздействуют умеренные (до 10-15 МПа) механические нагрузки и температуры от нормальной (20°C) до высокой (1100-1200°C) в инертной или слабокислой средах.

Изобретение может быть использовано в качестве модификаторов сплавов, в порошковой металлургии, при получении защитных покрытий, в производстве инструментов и катализе.
Изобретение относится к области очистки воды. В качестве средства для очистки воды используют объемный материал из стеклянных волокон диаметром от 100 до 400 нм с объемной плотностью 12-26 кг/м3.

Изобретение относится к сварочной проволоке из нержавеющей стали с флюсовым сердечником для сварки стального оцинкованного листа. .

Изобретение относится к механизированной дуговой сварке металлов плавящимся электродом в среде защитных газов и под слоем флюса с постоянной подачей сварочной проволоки.

Изобретение относится к способам сборки под сварку изделий коробчатой формы на специализированных устройствах. .

Изобретение относится к устройству для электродуговой сварки плавящимся электродом сплошного сечения, порошковыми проволоками и самозащитными проволоками в среде активных и инертных газов и их смесях на обратной и прямой полярности в различных пространственных положениях.
Изобретение относится к способу автоматической электродуговой сварки рельсов. .

Изобретение относится к аппарату автоматической сварки типа MIG/MAG и может найти применение при прокладке трубопроводов для транспортировки газа, нефти или воды. .

Изобретение относится к способу ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током. .

Изобретение относится к способу сварки обрабатываемой детали плавящейся проволокой (13). .

Изобретение относится к сварочному аппарату и способу дуговой сварки расходуемыми проволоками. Аппарат содержит первый трубчатый токоподвод (2) для направления первого расходуемого электрода (4) к сварочной ванне (6) и передачи сварочного тока к первому расходуемому электроду (4) и второй трубчатый токоподвод (10) для направления второго расходуемого электрода (12) к упомянутой сварочной ванне (6) и передачи сварочного тока ко второму расходуемому электроду (12). Один источник питания (16) подключен к упомянутому первому и второму трубчатым токоподводам (2, 10) для создания одинакового напряжения на упомянутых двух расходуемых электродах (4, 12). В результате обеспечивается увеличение производительности сварки при высоком качестве сварки. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх