Способ дуговой сварки

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа, и может быть применено для сварки изделий цилиндрических конструкций, в том числе при герметизации изделий активных зон ядерных реакторов в обычных и в дистанционных условиях. Для этого изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Дж/мм2с и величине вылета изделия из цанги, равной (0,2…0,4)d, где d - диаметр свариваемого изделия, (мм). В результате обеспечивается заданная глубина проплавления без дефектов.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено для сварки изделий цилиндрических конструкций, в том числе при герметизации изделий активных зон ядерных реакторов в обычных и в дистанционных условиях.

Известен способ герметизации тепловыделяющих элементов (способ герметизации оболочки твэла, патент США, №3045108), при котором сварка осуществляется путем оплавления торца оболочки совместно с заглушкой неплавящимся электродом в среде защитных газов. При этом дуга зажигается путем контакта электрода на цилиндрический выступ заглушки, который при этом испаряется и образуется сварочная дуга. Формирование сварного шва получается за счет плавления части заглушки, трубки и неиспарившегося выступа. Таким способом создаются необходимые условия для формирования сварного шва. Однако при контактном способе зажигания дуги в сварочную ванну попадают включения вольфрама, что снижает сплошность сварного шва. К тому же при контактном зажигании дуги значительно повышается износ вольфрамового электрода и возникает необходимость его постоянной замены, тем самым усложняя процесс сварки в дистанционных условиях. Кроме того, изготовление заглушки с выступом и сборка изделия усложняет процесс и повышает его трудоемкость.

Известен способ сварки (Разработка технологии сварки дугой, управляемой магнитным полем, тонкостенных оболочек из высоколегированных сталей и химически активных металлов / Б.Р.Рябиченко, М.П.Андреев, М.С.Гриценко // Вопросы атомной науки и техники: Сер. Сварка в ядерной технологии. 1986. Вып.1. С.29-19), принятый за прототип, при котором процесс сварки ведут с наложением магнитного поля. Свариваемое изделие (корпус с заглушкой) фиксируют в медной цанге, закрепляют в сварочной установке, электрод располагают по центру торца изделия на расстоянии 2..4 мм от поверхности, подают защитный газ от баллона и контактным способом зажигают сварочную дугу, которая отклоняется магнитным полем и вращается с заданной скоростью по торцу изделия. В результате оплавления торца изделия образуется сварной шов. Такой способ, например, используется при изготовлении твэлов «быстрых» реакторов. При этом время сварки составляет от 1,5 до 5 с, а вылет изделия из цанги (h) равен 1/3-d·(d - диаметр изделия).

Однако при применении данного способа металл сварочной ванны длительное время находится в расплавленном состоянии за счет продолжительного времени сварки. При герметизации изделий с малым свободным объемом длительный сварочный цикл может привести к выплескам жидкого металла сварочной ванны в результате расширения газа внутри изделия и образованию дефектов типа свищей и газовых полостей. Также при сварке металлов, склонных к образованию пор (например, алюминия, никеля, сталей, изготовленных методом порошковой металлургии и т.д.), данный способ не обеспечивает решение задачи уменьшения порообразования. Кроме того, контактный способ зажигания дуги приводит к образованию вольфрамовых включений в сварном шве, что также снижает качество сварных соединений. Реализация такого способа сварки требует применения дополнительного оборудования.

Задачей данного технического решения является повышение качества сварных швов при герметизации изделий с торцовой конструкцией путем уменьшения пор, вольфрамовых включений, газовых полостей и выплесков.

Для этого в способе дуговой сварки в среде защитного газа, при котором оплавляют неплавящимся электродом торец свариваемого цилиндрического изделия при вылете h изделия из цанги при его вертикальном расположении в цанге сварочной установки, отличающийся тем, что изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Дж/мм2с и величине вылета изделия из цанги, равной h (0,2…0,4)d, при этом длительность процесса сварки выбирают из соотношения , (с), где d -диаметр свариваемого изделия, (мм).

Экспериментально установлено, что если длительность времени сварки из указанного диапазона увеличить, то это приведет к образованию выплесков и газовых полостей при герметизации изделий с малым внутренним объемом. При времени сварки меньше данного диапазона наблюдается непровар сварного шва. Если вылет изделия из цанги превысит значение 0,4d, то происходит нарушение геометрической формы шва в виде наплывов по диаметру сварного шва, при вылете меньше 0,2d получается непровар сварного шва из-за недостатка металла для образования соединения. Если значение плотности теплового потока меньше 20 Дж/(мм2с), то это приведет к непровару сварного шва, если больше 400 Дж/(мм2с) - к выплескам металла шва, прожогам и нарушению геометрической формы.

Изобретение позволяет значительно повысить качество сварных соединений при герметизации изделий с малым замкнутым объемом газа типа источников ионизирующих излучений, а также при сварке изделий из металлов, склонных к порообразованию за счет ограничения времени на образование газовых пузырьков в диапазоне при плотности теплового потока 20...400 Дж/мм2с и вылете изделия из цанги (0,2…0,4)d. При этом не происходит образование выплесков жидкого металла сварочной ванны и пор. Бесконтактный способ зажигания дуги исключает попадание включений вольфрама в сварной шов. Данный способ сварки легко реализуется в дистанционные условия защитных камер и боксов.

Такое сочетание новых признаков заявляемого решения с известными позволяет повысить качество и работоспособность сварных соединений.

Предлагаемый способ сварки был применен в процессе изготовления источника ионизирующего излучения из стали 12Х18Н10Т, состоящего из корпуса диаметром 2 мм и заглушки. Собранный корпус с заглушкой устанавливали в медную цангу и патрон сварочной установки. Вольфрамовый электрод диаметром 3 мм закрепляли в сварочной горелке и устанавливали по центру торца корпуса с длиной дуги 2 мм. Сварку выполняли на режиме: ток сварки - 30 А, время сварки - 0,5 с, вылет из цанги - 0,6 мм, расход защитного газа - 6 л/мин.

Указанный режим обеспечивает заданную глубину проплавления и такое время существования сварочной ванны, при котором газовый пузырь не успевает вырасти до браковочного размера и всплыть к поверхности сварочной ванны для образования выплеска расплавленного металла. При этом купол сварного шва формируется в виде правильного полушара.

Данный способ сварки был применен также при герметизации оболочек диаметром 6,9 мм, изготовленных методом порошковой металлургии. Сварку выполняли на режиме: ток сварки - 250 А, время сварки - 0,8 с, вылет из цанги - 2,0 мм, расход защитного газа - 6 л/мин. При таких условиях сварки время существования сварочной ванны не превышает время, позволяющее зародышам микропор вырасти в поры браковочного размера.

Качество сварных соединений корпусов источников, полученных с применением данного способа, оценивали рентгенографическим контролем и металлографическими исследованиями на 100 образцах. Результаты контроля показали, что количество забракованных сварных соединений по выплескам и газовым полостям, по сравнению с прототипом, уменьшилось на 15%. Количество образцов, забракованных по вольфрамовым включениям, уменьшилось на 10%. В случае герметизации оболочек, изготовленных методом порошковой металлургии, количество забракованных сварных соединений уменьшилось на 70…80%.

Сварка может вестись в среде гелия или аргона, которые могут подаваться в зону сварки любым известным способом.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.

Способ дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа, включающий оплавление торца свариваемого цилиндрического изделия при его вертикальном расположении в цанге сварочной установки, отличающийся тем, что изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Дж/мм2с и величине вылета изделия из цанги, равной (0,2…0,4)d, где d - диаметр свариваемого изделия, мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сварки, в частности, к области придания особого профиля отдельных участков кромок при изготовлении стыковых сварных соединений, и может найти применение при автоматической аргонодуговой сварке встык труб и пластин из стали, снабженных плакирующим слоем.

Способ предназначен для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, одна из которых тонкостенная, другая толстостенная.

Изобретение относится к способу многодуговой сварки листовых сварных заготовок для получения из них методами холодной штамповки деталей кузова автомобиля. Предварительно определяют ток и скорость сварки первой дуги из условия обеспечения проплавления на всю толщину листовой заготовки и изотерму плавления на поверхности листов со стороны сварки.

Изобретение относится к водоохлаждаемой горелке для дуговой сварки как плавящимся, так и неплавящимся электродами, и может найти широкое применение во всех отраслях народного хозяйства, связанных с применением сварки черных и цветных металлов, а также их сплавов.

Изобретение относится к способу сварки неплавящимся электродом в защитных газах и может быть использовано в различных отраслях промышленности при изготовлении, монтаже и ремонте ответственных металлических конструкций из сталей перлитного класса, к качеству которых предъявляются высокие требования.
Изобретение относится к области сварки и может быть использовано в машиностроении, судостроении, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности при изготовлении различных изделий, конструкций и узлов, включающих соединения из меди или ее сплавов и стали.

Изобретение относится к сварке металлических деталей, в частности, в самолетостроении и особенно при изготовлении газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления высокопрочных тонкостенных осесимметричных стальных оболочковых корпусов ответственного назначения, и может быть использовано при сварке конструкций в виде сосудов, работающих под высоким давлением.

Изобретение относится к способу дуговой сварки в среде защитных газов полос на специализированных машинах, которые устанавливаются в непрерывных металлургических агрегатах, например травильных линиях, агрегатах укрупнения или формирования рулонов.

Изобретение относится к области дуговой сварки и может быть использовано преимущественно в орбитальной сварке неповоротных стыков трубопроводов. Способ включает сварку корневого шва, заполняющих и облицовочных швов стыков с колебаниями неплавящегося электрода поперек шва. Причем, для этих швов посредством последовательных касаний противоположных кромок стыка неплавящимся электродом определяют расстояние между кромками стыка, находят координаты продольных осей каждого прохода в данном шве относительно одной из кромок стыка и амплитуду колебаний неплавящегося электрода. Устройство для сварки содержит сварочный источник питания, блок управления автомата для сварки, контроллер цикла сварки, колебатель неплавящегося электрода с приводом и контроллером, механизм поперечного перемещения горелки, вспомогательный низковольтный источник питания, датчик тестового тока, вычислительно-программное устройство, блок первичной обработки информационных сигналов и блок ввода/вывода информационных и управляющих сигналов. Изобретение позволяет расширить технологические возможности сварки и повысить качество сварных соединений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу изготовления из разнородных материалов высокопрочной тонкостенной сварной конструкции, работающей под давлением, состоящей из обечайки со сферическим дном и горловины. Предварительно из кружка высокопрочной стали типа СП-28 или ВП-30 листового проката формируют обечайку с наружным концевым утолщением цилиндрической части и сферическим дном переменного сечения. Из углеродистой стали 35 формируют усиленную горловину. Толщину сварочной кромки горловины выбирают в соотношении 2:1 к толщине сварочной кромки обечайки. Осуществляют сборку конструкции в сварочно-сборочном приспособлении со съемной подкладкой с обеспечением соосности и кольцевого технологического зазора в стыке, равного 0,10…0,16 толщины сварочной кромки обечайки. Сварку выполняют в среде защитных газов. Изобретение обеспечивает качество сварного соединения из разнородных сталей и равнопрочность сварного соединения. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при плазменной сварке постоянным током на обратной полярности в среде защитного газа алюминия и его сплавов, а также цветных металлов больших толщин. Неплавящийся электрод содержит электропроводный корпус, в котором закреплен медный стакан с установленной в нем вольфрамовой вставкой, которая выступает из стакана на величину, равную толщине его дна, при этом геометрические размеры вольфрамовой вставки и медного стакана выбирают из заданных соотношений. В полости стакана размещена водоохлаждаемая трубка, посредством которой осуществляют охлаждение внутренней поверхности электрода. Охлаждающую жидкость подают со скоростью от 4 до 5 м/с и при этом поддерживают температуру торца вольфрамовой вставки в пределах 2300-2500°C, а сварку ведут на токах 500-700 А. Использование изобретений позволяет повысить качество сварного шва за счет устойчивого горения дуги на больших токах, а также увеличить ресурс электрода. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горелкам для сварки в защитных газах и может быть использовано в машиностроении при изготовлении сварных конструкций, ремонтно-восстановительных работах и исправлении дефектов в металле. Горелка снабжена регулируемым коллектором для подачи атмосферного воздуха в пристеночную зону сопла. Одновременно в зону пористого вкладыша горелки подается природный газ (пропан). Форма вкладыша горелки приближена к оживальной, обеспечивающей ламинарный поток, как одно из условий надежной защиты сопла горелки и дуги. Технический результат заключается в обеспечении авторегулирования предварительно настроенного процесса горения защитного газа, обеспечении стабильных оптимальных температурных условий в зоне сопла и для дуги за счет использования в качестве защитного газа продуктов диффузионного горения природного газа при атмосферном давлении в сварочной горелке с неплавящимся электродом, кроме того, от продуктов сгорания горючего газа возможен прогрев металла перед сваркой или отпуск сварного соединения после нее. 3 ил.

Техническое решение относится к головке горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов. Головка содержит корпус с каналом для подачи защитного газа, цангу для крепления неплавящегося электрода, сопло и сопряженную с соплом оправку со сквозными отверстиями. Канал охлаждения дополнительно содержит гильзу, выполненную с отверстием под цангу, с резьбой на концах и с фланцем с отверстиями. Цанга выполнена составной из наконечника с зажимными кулачками и пустотелого штока и размещена в гильзе. Канал охлаждения выполнен внутри пустотелого штока цанги в направляющем отверстии для электрода в виде винтовой образующей, замкнутой поверхностью электрода, и с двумя радиальными канавками по краям, при этом одна из канавок выполнена с входным отверстием для подачи защитного газа, а вторая - с выходным отверстием для прохода защитного газа внутрь оправки, причем канавки снабжены соосно им выполненными радиальными отверстиями в гильзе, а радиальная канавка на выходе примыкает к торцу наконечника с зажимными кулачками цанги. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения электрода, цанги, оправки, сопла. 1 ил.

Изобретение относится к способу сварки роторов для генерации энергии (газовых турбин, паровых турбин, генераторов), которые содержат множество роторных дисков, размещенных вдоль оси ротора. Кованые и испытанные посредством NDT роторные диски (26) обрабатывают для подготовки под сварку. Выполняют внутренний узкий зазор под сварку TIG и примыкающий внешний зазор под сварку SAW. Стапелируют диски (26) сверху друг над другом. Проверяют выход стапелированных дисков (26) друг относительно друга и при необходимости регулируют их крепление. Осуществляют расплавление корня сварки без заполнения шва, используя сварку TIG. Увеличивают высоту шва сваркой TIG в узком зазоре с наполнителем сварки из основного металла, чтобы обеспечивать наклон ротора в горизонтальном положении. Наклоняют ротор в горизонтальном положении. Заканчивают сварку заполнением внешнего зазора сваркой SAW. Проверяют швы ротора с помощью методов неразрушающего контроля, используя ультразвуковое испытание. Получают сварное соединение высокого качества при упрощении технологии за счет исключения дорогостоящего и времязатратного этапа дополнительной обработки сварного шва. 4 ил.

Изобретение относится к сварочной головке (1) для сварки вручную сварочной дугой (3) в инертном газе (WIG). Головка содержит теплостойкий электрод (2). Электрод (2) установлен с возможностью перемещения и может также приводиться в движение с помощью устройства (20). Электрод (2) выполняет вращательное движение вокруг своей оси или осциллирующее движение. В процессе сварки при непроизвольном контакте между электродом (2) и свариваемым изделием исключается нежелательное сваривание. В случае подачи присадочного материала предотвращается постоянно возникающее прихватывание разжиженного присадочного материала электродом (2). Связь подвижного электрода (2) с источником напряжения может осуществляться либо с помощью контактного уголька, либо электропроводящей жидкости, окружающей электрод (2). 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу изготовлению сварных корпусов сосудов высокого давления из высокопрочных легированных сталей. Вначале получают тонкостенную оболочку путем резки труб из стали типа 28Х3СНМВФА на заготовки, калибровки, рекристаллизационного отжига, механической обработки, ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточными отжигами деформирующими роликами с треугольным профилем со скругленными по радиусу или (и) плоскими вершинами, установленными с различными зазорами относительно оправки. Затем производят отрезку технологических утолщений торцов оболочки с последующей подрезкой ее кромок. Получают утолщенные кольца из легированной стали типа 28Х3СНМВФА резкой труб на заготовки, калибровкой по наружному диаметру, рекристаллизационным смягчающим отжигом, механической обработкой с подрезкой торцов и формированием конического участка и цилиндрического участка под сварку. Осуществляют сборку и сварку оболочки и двух утолщенных колец. Выполняют высокий отпуск сварных швов не позднее 8 часов после сварки. Осуществляют рентгенотелевизионный контроль сварных швов, упрочняющую термообработку корпуса закалкой и отпуском не менее 1520 МПа, отпуск колец до предела прочности не менее 1050 МПа и окончательную механическую обработку. 10 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу аргонодуговой сварки кольцевых стыков трубчатых деталей, одна из которых выполнена в форме стакана с центральным отверстием в донной части, а другая трубчатой формы. Формируют пакет из трубчатых деталей путем установки трубчатой детали на опору и установки на ее торец упомянутой детали в форме стакана дном вверх. На сформированный пакет трубчатых деталей надевают центратор, выполненный в виде стакана с диаметрально выполненными в его стенке отверстиями. Прикладывают осевое сжимающее усилие к донной части центратора и осуществляют фиксацию трубчатых деталей локальной аргонодуговой сваркой стыка по его наружной поверхности через отверстия центратора. После чего снимают осевое сжимающее усилие, удаляют центратор и проводят сварку стыка с внутренней стороны пакета трубчатых деталей в импульсном режиме. В результате устраняется вероятность возникновения несоосности свариваемых трубчатых деталей, а также вероятность возникновения растягивающих напряжений в металле шва, которые значительно снижают его прочность в готовом изделии. 2 ил., 1 пр.

Группа изобретений относится к способу сварки внутренних швов труб и устройству ля его осуществления. Согласно способу на одной из труб выполняют буртик, который располагают над свариваемым торцом другой трубы. Горелку устанавливают в свариваемые трубы с расположением оси поворота электрода и конца электрода по разные стороны относительно оси вращения горелки и осуществляют поворот электрода на величину эксцентриситета. При этом сварку осуществляют за два прохода электрода, причем при первом проходе выполняют корневой шов, а при втором проходе не него наплавляют металл буртика. Устройство содержит горелку, держатель и эндоскоп, установленный в выполненном в горелке сквозном канале. Горелка установлена с возможностью вращения, а держатель электрода установлен на горелке с возможностью эксцентричного поворота относительно оси вращения горелки. Группа изобретений позволяет осуществлять сварку заглубленных равнопрочных швов изнутри, когда диаметр свариваемого стыка превышает диметр входного канала, через который обеспечивается доступ к месту сварки, 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа, и может быть применено для сварки изделий цилиндрических конструкций, в том числе при герметизации изделий активных зон ядерных реакторов в обычных и в дистанционных условиях. Для этого изделие сваривают при плотности теплового потока в пределах 20…400 Джмм2с и величине вылета изделия из цанги, равной d, где d - диаметр свариваемого изделия,. В результате обеспечивается заданная глубина проплавления без дефектов.

Наверх