Способ дуговой сварки алюминиевых сплавов



Способ дуговой сварки алюминиевых сплавов
Способ дуговой сварки алюминиевых сплавов
Способ дуговой сварки алюминиевых сплавов

 

B23K103/10 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2561617:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" (RU)

Изобретение относится к способу дуговой сварки в защитных газах изделий из алюминиевого сплава и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из алюминиевых сплавов в авиационной промышленности, в машиностроении, судостроении, атомной энергетике и других отраслях. Свариваемое изделие помещают в климатическую камеру, в которой до начала и в течение всего процесса сварки поверхность изделия обдувают потоком подогретого воздуха со скоростью 0,02 до 0,5 метров в секунду, независимо от скорости истечения защитного газа в процессе сварки. При этом подаваемый воздух подогревают до температуры, превышающей температуру поверхности свариваемого изделия не менее чем на 2˚C. Изобретение позволяет уменьшить порообразование в сварных швах при дуговой сварке алюминия и алюминиевых сплавов посредством удаления с поверхности сорбированной влаги. 3 ил.

 

Изобретение относится к способам дуговой сварки соединений из алюминия и алюминиевых сплавов и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из алюминиевых сплавов в авиационной промышленности, в машиностроении, судостроении, атомной энергетике и других отраслях.

Известен способ дуговой сварки деталей из алюминиевых сплавов (Патент №2018425 РФ). Сущность данного изобретения заключается в том, что детали из алюминиевых сплавов собирают встык без зазора. Сварку ведут на оставшейся подкладке в виде оксидной пленки. Перед сваркой свариваемые кромки со стороны корня шва подвергают нагреву до оплавления слоев металла, прилегающих к оксидной пленке, при этом ширину зоны оплавления берут в 1,3-1,5 раза больше ширины зоны проплава при последующей сварке. Сварку ведут на режиме, при котором высота проплава соответствует толщине оксидной пленки.

Однако сборка деталей встык без зазора, снижает степень его применяемости. Кроме того, исходя из описания данного способа при выполнении сварки крайне трудно обеспечить высоту проплава, равную толщине оксидной пленки, что ограничивает режимы сварки, т.к. в случае проплавления оксидная пленка попадает в сварной шов, что приводит к появлению пористости, а предварительный нагрев свариваемых кромок со стороны корня шва увеличивает трудоемкость.

При проведении патентных исследований среди известных технических решений заявитель не обнаружил технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками заявляемого решения, поэтому совокупность упомянутых существенных признаков позволяет достичь поставленных задач.

Задачей изобретения является решение проблемы пористости при дуговой сварке алюминия и алюминиевых сплавов для конструкций любой сложности и конфигурации.

Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение порообразования в сварных швах при дуговой сварке алюминия и алюминиевых сплавов посредством удаления с поверхности сорбированной на ней влаги.

Для достижения технического результата свариваемое изделие помещают в климатическую камеру, в которой до начала и в течении всего процесса сварки поверхность изделия обдувают потоком подогретого воздуха со скоростью от 0,02 до 0,5 м/с, независимо от скорости истечения защитного газа в процессе сварки, при этом подаваемый воздух подогревают до температуры, превышающей температуру поверхности свариваемого изделия не менее чем на 2°C.

На фиг. 1 схематично представлен один из возможных вариантов реализации заявляемого способа дуговой сварки, включающий в себя климатическую камеру 1, свариваемую конструкцию 2, приспособление 3 для установки свариваемой конструкции 2, сварочную горелку 4. Климатическая камера 1 состоит из корпуса 5, калорифера 6, проемов для рук 7, смотрового окна 8.

Способ осуществляется следующим образом. Сварку проводят, предварительно поместив конструкцию 2 в климатическую камеру 1 на приспособление 3. Далее в климатическую камеру 1 от начала до конца процесса сварки подается подогреваемый воздух при помощи калорифера 6. Сварку проводят на традиционных режимах, используя проемы для рук 7, смотровое окно 8 и сварочную горелку 4. Избыточный воздух, подаваемый в камеру 1, свободно выходит, не создавая избыточного давления и не нарушая условия струйной защиты дуги инертным газом.

Положительный эффект сварки заключается в том, что в процессе самой сварки происходит удаление с поверхности алюминиевых сплавов сорбированной на ней влаги по принципу работы сушильных аппаратов, что обеспечивает отсутствие пор в сварных швах. Процесс осушки описывается i-d диаграммой, называемой диаграммой Молье. Внешний вид диаграммы представлен на фиг.2, где i - энтальпия, d - влагосодержание, φ -относительная влажность воздуха.

Процесс, происходящий при заявляемом способе сварки, показан на фиг.3. Исходное состояние воздуха на поверхности пленки представлено точкой А, состояние этого же воздуха, нагретого на величину температуры ΔT, соответствует точке В (влагосодержание d то же, а относительная влажность φ уже ниже). Энтальпия нагретого окружающего воздуха (точка B) при этом превышает энтальпию воздуха в точке A. Далее по мере повышения температуры на поверхности пленки до температуры в точке В происходит испарение влаги с поверхности пленки за счет разности относительной влажности точек A и B. Испарение влаги требует затрат энергии, что при сохранении энтальпии предварительно подогретого воздуха приводит к снижению его температуры до точки C. В результате этого процесса влагосодержание предварительно подогретого воздуха увеличилось на величину Δd. Общее количество удаленной с поверхности влаги за единицу времени будет соответствовать произведению расхода воздуха на величину увеличения влагосодержания (Δd).

Таким образом, путем анализа процессов влагопереноса, происходящих в атмосфере окружающего воздуха, установлено, что условием максимального разложения гидридов на поверхности алюминия до его расплавления является поступление окружающего воздуха с более высокой энтальпией (более высокой температурой, чем температура тела, испаряющего влагу, в нашем случае это - поверхностная пленка). Если непрерывные поступления более теплого и сухого воздуха до начала сварки алюминия не происходят, то условия разложения гидридов и испарения влаги с поверхности ухудшаются. Еще хуже распад гидридов будет происходить, если до начала сварки на поверхность изделия из алюминия будет поступать окружающий воздух с меньшей энтальпией, чем энтальпия воздуха на поверхности пленки.

Для полной оценки влияния влажности окружающего воздуха на состояние поверхности сплава (его влагосодержание) необходимо знать помимо его температуры (Т) и влажности (φ) еще и скорость (υ) воздушных потоков и разницу энтальпий (температур) воздуха (Δi) на поверхности пленки и поступающего воздуха.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить качественные конструкции из алюминиевых сплавов, к сварным соединениям которых предъявляются повышенные требования к содержанию пор в литом металле сварного шва.

Способ дуговой сварки в защитных газах изделий из алюминиевого сплава, отличающийся тем, что свариваемое изделие помещают в климатическую камеру, в которой до начала и в течение всего процесса сварки поверхность изделия обдувают потоком подогретого воздуха со скоростью 0,02 до 0,5 метров в секунду, независимо от скорости истечения защитного газа в процессе сварки, при этом подаваемый воздух подогревают до температуры, превышающей температуру поверхности свариваемого изделия не менее чем на 2˚C.



 

Похожие патенты:

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.
Изобретение относится к способу автоматической сварки неповоротных кольцевых стыков, расположенных в горизонтальной плоскости. Изобретение может быть использовано при сварке труб из жаростойкого материала типа ВНС-16.

Изобретение относится к способу изготовления из разнородных материалов высокопрочной тонкостенной сварной конструкции, работающей под давлением, состоящей из обечайки со сферическим дном и горловины.

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.

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.

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.

Изобретение относится к дуговой сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов различных металлов и сплавов повышенной толщины, в частности к плоскому соплу для аргонодуговой сварки.

Изобретение относится к способу сварки труб большого диаметра, в частности к сварке сформованных цилиндрических заготовок для улучшения эксплуатационных характеристик труб и повышения производительности сварки.

Изобретение относится к способу изготовления сварных сосудов высокого давления. Обечайку изготавливают путем свертки листовой заготовки со стыковкой кромок в сборочно-сварочных приспособлениях, прихватки кромок по краям с использованием технологических пластин, автоматической сварки с последующей калибровкой по внутреннему диаметру обечайки и рентгенотелевизионного контроля качества сварного шва.

Изобретение относится к способу и машине комбинированной дуговой сварки. Изобретение позволяет достигнуть предотвращение ухудшения ударной вязкости зоны термического влияния за счет поддержания плотности тока газоэлектрической сварки металлическим электродом и дуговой сварки под флюсом в пределах соответствующего диапазона во время сварки стального листа.

Изобретение относится к технологии получения изделий с внутренними полостями с помощью сварки взрывом. Способ включает составление двух трехслойных пакетов с размещением в каждом из них между пластинами из титана медной пластины с соотношением толщин пластин титан-медь-титан 1:(0,75-1,0):1 при толщине титановой пластины, равной 1,0-1,2 мм.

Изобретение может быть использовано при алюминотермитной сварке рельсов методом промежуточного литья, например, при переустройстве действующего звеньевого рельсового пути в бесстыковой путь.

Изобретение относится к способу соединения двух элементов посредством дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (варианты). Свариваемые элементы состоят из самозакаливающегося стального сплава, например из материала T23 или T24.

Изобретение относится к способу диффузионной сварки элементов из литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе. Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих лопаток, дисков газовых турбин и др., которые работают при высоких нагрузках и температурах.
Изобретение относится к способу контактной точечной сварки меди и медных сплавов. Изобретение может быть использовано в приборостроении, при контактной сварке металлов с высокой теплопроводностью, в частности меди и ее сплавов, и металлов с покрытием на их основе.

Изобретение относится к способу изготовления листовых стальных изделий из заготовок из стального листа или стальных лент различной толщины и/или материалов. Заготовки свариваются друг с другом вдоль стыка с получением сварного шва (7), образованного кромками заготовок из стального листа или стальными лентами.

Изобретение может быть использовано в аэрокосмическом машиностроении для изготовления многослойных панелей из титанового сплава ВТ-23. После предварительного отжига листов заполнителя при температуре 680°C с последующей выдержкой на воздухе в течение 25 минут осуществляют сборку в пакет упомянутых листовых заготовок.

Изобретение может быть использовано при контактной стыковой сварке длинномерных изделий, в т.ч. профильного проката и труб.
Изобретение может быть использовано при контактной стыковой сварке труб из углеродистых и легированных сталей. Во внутреннюю полость труб перед сваркой подают инертный газ, в который вводят газообразные галогениды при следующем соотношении инертного газа и газообразных галогенидов, мас.%: инертный газ 80…97, газообразные галогениды 3…20.

Способ может быть использован при получении сварных изделий, имеющих протяженную поверхность с привариваемыми ребрами, в частности, оребренных труб, например, при изготовлении теплообменных аппаратов.

Способ относится к изготовлению осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением. Трубные заготовки обечайки изготавливают из конструкционных легированных сталей для холодного деформирования. Заготовки обечайки подвергают деформационному упрочнению ротационной вытяжкой за несколько переходов. На последнем переходе заготовки обечайки подвергают термодеформационному упрочнению путем закалки с отпуском с термофиксацией заготовки на разжимной оправке, дробеструйной обработки наружной и внутренней поверхности, ротационной вытяжки и отжига. Выполняют токарную обработку с формированием свариваемых кромок. Осуществляют сборку обечайки и колец на разжимной оправке со съемной подкладкой с зазором в стыке, равным 0,15÷0,2 толщины свариваемых кромок с совмещением стыка кромок путем диаметрального растяжения в пределах упругих деформаций на величину (0,1÷0,15)% от фактической длины окружности кромок. Автоматическую сварку выполняют плавящимся электродом в один проход со сквозным проплавлением свариваемых кромок. Затем выполняют низкотемпературный отпуск и рентгенотелевизионный контроль сварных швов, токарную обработку приваренных колец с получением упорных резьб, гидравлические и пневматические испытания оболочки. Способ позволяет обеспечить высокие механические свойства осесимметричных сварных оболочек при низком уровне остаточных внутренних напряжений, высокую точность геометрических размеров. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1пр.
Наверх