Способ электронно-лучевой сварки конструкций


 


Владельцы патента RU 2527112:

Росссийская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки и может найти применение для сварки стыковых соединений толстолистовых конструкций в различных отраслях машиностроения. Способ заключается в том, что кромки элементов конструкций собирают встык с зазором. Сварку осуществляют в вакууме с разверткой электронного пучка, обеспечивая формирование корня шва и части его сечения, а оставшуюся часть сечения шва с лицевой стороны наплавляют присадочным материалом. При этом одну из кромок выполняют скошенной и обеспечивают увеличение зазора между кромками к лицевой стороне, а центр развертки электронного пучка смещают в сторону скошенной кромки. Величина зазора между кромками с обратной стороны не должна превышать 0,5 мм, а зазор между кромками с лицевой стороны составляет 1-2 мм. Развертку электронного пучка осуществляют по круговой траектории с диаметром d=(3/2)b-(1/2)а, со смещением центра от нескошенной кромки к скошенной на величину Δ=(a+b)/4, где: а - зазор между кромками с обратной стороны, b - зазор между кромками с лицевой стороны. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества электронно-лучевой сварки конструкций больших толщин. 2 з.п. ф-лы.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области способов для электронно-лучевой сварки и может найти применение для сварки стыковых соединений толстолистовых конструкций в различных отраслях машиностроения.

Известны способы электронно-лучевой сварки, при которых величина зазора в стыке свариваемых кромок не превышает 0,1-0,2 мм при толщине металла 3,0-30 мм и 0,3 мм при толщине более 30 мм [1]. Однако при электронно-лучевой сварке конструкций больших толщин (более 15 мм) часто встречаются такие специфические дефекты, как протяженные полости в объеме сварного шва.

Существует также способ электронно-лучевой сварки конструкций [2], например, крыльевых устройств для судов с динамическим принципом поддержания, который заключается в том, что листы обшивки собирают встык с образующимся зазором до 3 мм. Сварку осуществляют электронным пучком в вакууме, при развертке пучка симметрично относительно условной линии оси шва, проходящей посередине зазора между кромками листов обшивки. При этом обеспечивается формирование основного сечения и корня шва без подкладок. Затем недостающую часть сечения и вершину шва с лицевой стороны наплавляют присадочным материалом.

Данный способ ориентирован на сварку стыковых соединений обшивки крыльевых устройств, толщина которых обычно составляет 10-20 мм.

При сварке стыковых соединений при толщине кромок 20-50 мм снижается качество сварки, т.к. наличие равномерного зазора может приводить к возникновению дефектов шва типа протяженные полости и прожогов, что связано с необходимостью увеличения мощности электронного пучка.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества электронно-лучевой сварки конструкций больших толщин.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе электронно-лучевой сварки конструкций, заключающемся в том, что кромки элементов конструкций собирают встык с зазором, сварку осуществляют в вакууме с разверткой электронного пучка, обеспечивая формирование основного сечения и корня шва, а недостающую часть сечения и вершину шва с лицевой стороны наплавляют присадочным материалом, согласно изобретению одну из кромок выполняют скошенной с увеличением зазора к лицевой стороне, а развертку электронного пучка смещают в сторону скошенной кромки.

Величина зазора между кромками с обратной стороны не должна превышать 0,5 мм, а зазор между кромками с лицевой стороны составляет 1-2 мм. Развертку электронного пучка осуществляют по круговой траектории с диаметром d=3/2b-1/2а, со смещением центра от нескошенной кромки в сторону скошенной кромки на величину Δ=(a+b)/4, где: а - зазор между кромками с обратной стороны, b - зазор между кромками с лицевой стороны.

Зазор, формируемый за счет скоса одной из кромок и увеличивающийся к лицевой стороне свариваемых элементов конструкций, улучшает вывод из канала проплавления парогазовой фазы, предотвращая образование дефектов типа протяженные полости, а применение круговой развертки электронного пучка со смещением центра развертки в сторону скошенной кромки обеспечивает равномерное оплавление скошенной и нескошенной кромок.

Во ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» осуществлена реализация предлагаемого способа.

На установке ЭЛУ-20Б произведена сварка стыковых соединений стали 38Х2Н2МА толщиной 50 мм с зазором от 0,3 мм с обратной стороны до 1 мм с лицевой стороны. Металлографический контроль показал отсутствие дефектов типа поры и протяженные полости во всем сечении шва. Разрушение образцов, вырезанных поперек шва и испытанных на статический разрыв, происходило по основному металлу.

По сравнению с прототипом использование предлагаемого способа повышает качество электронно-лучевой сварки конструкций больших толщин за счет уменьшения пористости и исключения сварочных дефектов типа протяженные полости.

Предлагаемый способ может быть рекомендован для электроннолучевой сварки конструкций больших толщин из высокопрочных сталей.

Источники информации

1. Кайдалов А.А. Электронно-лучевая сварка и смежные технологии. Киев, Экотехнология, 2004 г., с.144, 136.

2. Заявка РФ 93029014 - прототип.

1. Способ электронно-лучевой сварки конструкций, включающий сборку элементов конструкции встык с зазором между кромками и сварку в вакууме с разверткой электронного пучка, при этом формируют корень и часть сечения шва, а оставшуюся часть сечения шва с лицевой стороны формируют наплавкой присадочного материала, отличающийся тем, что одну из кромок выполняют скошенной и при сборке элементов конструкций обеспечивают увеличение зазора между кромками к лицевой стороне шва, причем используют круговую развертку электронного пучка со смещением центра развертки в сторону скошенной кромки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величина зазора между кромками с лицевой стороны шва составляет 1-2 мм, а с обратной стороны не превышает 0,5 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр круговой развертки электронного пучка составляет d=(3/2)b-(1/2)a, а смещение центра его развертки от нескошенной кромки к скошенной кромке производят на величину Δ=(a+b)/4, где
a - зазор между кромками с обратной стороны,
b - зазор между кромками с лицевой стороны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу электроннолучевой сварки и позволяет улучшить качество сварных соединений. Способ включает приложение к плоскости стыка свариваемых деталей локального магнитного поля, направление электронного луча на стык с образованием канала проплавления и электроннолучевую сварку деталей в нижнем положении с несквозным проплавлением.
Изобретение относится к способу изготовления сварных изделий, преимущественно сварных каркасов искусственных клапанов сердца ИКС. Способ изготовления каркасов искусственных клапанов сердца из технически чистого титана включает сборку и сварку деформированной волочением проволоки и пластины и термическую обработку.

Изобретение относится к области сварки, в частности к электронно-лучевой сварке в вакууме разнотолщинных деталей. Стыковое замковое соединение осуществляется между деталью с большей толщиной, на торце свариваемой кромки которой выполняют основание замка, и деталью с меньшей толщиной, которая пристыковывается к ней.

Изобретение относится к металлургии, в частности к сварке и пайке металлов, и может быть использовано для изготовления различных изделий в ядерной энергетике и других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в технологии производства ответственных сварных конструкций. .

Изобретение относится к электронно-лучевой обработке и позволяет получить качественные сварные соединения изделий большой толщины путем повышения стабильности формирования шва при глубоком несквозном проплавлении с конструктивно заданным зазором.

Изобретение относится к устройству для удержания деталей при ремонте лопатки моноблочного турбинного диска турбины посредством электронно-лучевой сварки вставки с лопаткой по плоскости стыка.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки немагнитных металлов и сплавов. .

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки и предназначено для получения неразъемных сварных соединений. .

Изобретение относится к способам наплавки при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей ГТД, ГТУ и паровых турбин, а именно лопаток турбомашин. .

Изобретение относится к области корпусного судостроения и может быть применено при соединении сваркой деталей большой толщины. Способ формирования стыка соединяемых деталей большой толщины из титановых сплавов при электронно-лучевой сварке включает образование подкладки из припуска одной из деталей. Подкладку удаляют при механической обработке после сварки стыка при вертикальном положении луча. Толщину и ширину подкладки выполняют равной соответственно 0,25-0,35 и 0,10-0,15 от толщины стыка. С обратной стороны подкладки напротив стыка выполняют риску глубиной 0,004-0,006 от толщины стыка, по которой визуально оценивают отсутствие непровара по выходу проплава. Предлагаемая технология обеспечивает получение высококачественного сварного соединения.2 ил.

Способ электронно-лучевой сварки разнородных металлов или сплавов предназначен для изготовления сварных конструкций больших толщин. Способ включает направление электронного пучка на свариваемый стык с лицевой его стороны. В процессе сварки электронный пучок отклоняют в сторону материала с отрицательным термоэлектрическим потенциалом под острым углом φ(0) к стыку. Обеспечивают отклонение от стыка оси пучка с обратной стороны свариваемой детали под воздействием магнитных полей термоэлектрических токов под углом, равным упомянутому углу φ(0). Величину угла φ(0) определяют в зависимости от заряда и массы электрона, ускоряющего напряжения, магнитной индукции на поверхности стыка, толщины свариваемой детали и коэффициента, учитывающего для каждой пары разнородных материалов параметры стыка и температуру нагрева. Изобретение позволяет повысить качество сварных соединений из разнородных металлов и сплавов большой толщины с отсутствием непроваров по толщине стыка. 2 ил.

Изобретение относится к способу изготовления узла, полученного путем соединения первого конструктивного компонента (1) со вторым конструктивным компонентом. Подготавливают первый конструктивный компонент (1) путем формирования группы удлиненных выступов (3) на его соединительной поверхности (2). Каждый выступ (3) имеет осевую линию, конец и основание. Осевая линия на конце каждого выступа (3) ориентирована под углом относительно перпендикуляра к соединительной поверхности (2) у основания выступа, и угловая ориентация осевых линий, проходящих через концы выступов, изменяется в пределах группы выступов (3). Затем первый конструктивный компонент и множество отверждаемых гибких ламинатных слоев соединяют таким образом, чтобы ввести выступы (3) в по меньшей мере некоторые отверждаемые гибкие ламинатные слои, и осуществляют отверждение гибких слоев для получения второго конструктивного компонента. Использование способа позволяет обеспечить повышение прочности получаемых узлов конструктивных элементов. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления зубца (18) вил для погрузочно-транспортных устройств с, по существу, горизонтальной в рабочем положении лопастью (5) вил и прилегающей к ней через изгиб вил, по существу, вертикальной спинкой (20) вил, которая снабжена присоединительными элементами (2, 3) для транспортных устройств, причем зубец вил состоит из нескольких соединенных друг с другом частей, заключается в том, что, по крайней мере, некоторое количество частей сваривается друг с другом. При этом части зубца вил свариваются друг с другом посредством электронно-лучевой сварки и/или лазерной сварки. Сварной шов между прилегающими друг к другу поверхностями частей проводится с двух сторон по поверхности на глубину минимум 15 мм. Изобретение обеспечивает повышение прочности зубца. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу электронно-лучевой сварки немагнитных металлов и сплавов в вакууме. Способ включает несквозное проплавление стыка (3) свариваемых деталей (4) электронным лучом (2) и создание постоянного магнитного поля внутри свариваемых деталей, величина которого максимальна в зоне корня шва. В процессе сварки отклоняют луч (2) и вместе с ним острие канала проплава (11) вдоль стыка в направлении хода шва или в противоположную сторону. Способ улучшает качество сварных соединений немагнитных металлов и сплавов при несквозном проплавлении за счет устранения колебания глубины канала провара и снижения вероятности возникновения дефектов и расширяет технологические возможности. 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области изготовления ротора турбины газотурбинного двигателя, состоящего из двух и более деталей, изготовленных преимущественно из никелевого жаропрочного сплава с применением электронно-лучевой сварки. Способ включает получение по меньшей мере двух заготовок компонентов ротора из высокопрочного деформируемого никелевого сплава, предварительную термическую обработку заготовок, их соединение посредством электронно-лучевой сварки с формированием сварного шва и окончательную термическую обработку сварной конструкции ротора. Формирование сварного шва производят путем перемещения свариваемых заготовок относительно источника излучения со скоростью 5-30 м/ч, заготовки компонентов ротора получают из жаропрочного деформируемого никелевого сплава, содержащего, мас.%: углерод 0,05-0,07, хром 14-16, кобальт 15-17, молибден 4,5-5, вольфрам 1-1,8, ниобий 4,2-4,7, суммарное содержание алюминия и титана 2,5-3, цирконий 0,5-0,8, бор 0,001-0,003, магний 0,01-0,03, лантан 0,01-0,03 и неизбежные примеси и никель - остальное. Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение работоспособности конструкции ротора при температуре до 750°C, повышение надежности сварных соединений, повышение прочности сварного шва и основного металла заготовок. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх