Способ лазерно-дуговой сварки вертикальных стыков толстолистовых стальных конструкций



Способ лазерно-дуговой сварки вертикальных стыков толстолистовых стальных конструкций
Способ лазерно-дуговой сварки вертикальных стыков толстолистовых стальных конструкций

 


Владельцы патента RU 2578303:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение относится к способу лазерно-дуговой сварки толстолистовых стальных конструкций и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Используют гибридную лазерно-дуговую головку. Дуговую горелку располагают перед лазерным лучом по ходу его движения, разделку кромок выполняют Х-образной формы, угол раскрытия которой не более 20° с каждой ее стороны, а притупление составляет от 40 до 50% от толщины заготовок. Сварку притупления Х-образной разделки выполняют за один проход на все сечение притупления, при движении гибридной лазерно-дуговой сварочной головки сверху вниз с расположением лазерного луча перпендикулярно участку поверхности зоны соединения. Последующее заполнение разделки с каждой ее стороны выполняют с поперечными колебаниями лазерно-дуговой головки. Достигается высокое качество сварных соединений за счет повышения прочности, отсутствия несплавлений и уменьшения размеров зоны термического влияния. 1 ил.

 

Изобретение относится к стыковой сварке стальных толстолистовых конструкций в вертикальном положении и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен способ лазерно-дуговой сварки стыков толстостенных сварных труб из сталей повышенной прочности по патенту РФ №2412032. Способ позволяет сваривать толстостенные трубы в горизонтальном положении, осуществляя сначала лазерно-дуговую сварку внешнего шва X-образной разделки плавящимся электродом в импульсно-периодическом режиме. После чего выполняют сварку внутреннего шва за один проход электрической дугой в защитном газе или под слоем флюса.

Однако этот способ не может применяться для сварки изделий в вертикальном положении при изготовлении металлических конструкций, имеющих толщину 40 мм и более. Применяемая в этом способе X-образная разделка несимметричной формы имеет маленькое по глубине притупление и большой угол раскрытия разделки на внутреннем шве, для заполнения которой требуется много присадочного материала и длительное время.

Известен способ лазерно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминия и алюминиевых сплавов по патенту РФ №2440221, принятый за прототип. Согласно этому способу сварку деталей производят при одновременном воздействии лазерного луча и дуги в одну сварочную ванну в среде инертного газа. При сварке дуговую горелку располагают перед лазерным лучом по ходу его движения и направляют сварочную проволоку в точку пересечения лазерного луча с поверхностью свариваемых деталей, при этом лазерный луч наклоняют на 10-20°, а дуговую горелку - на 30-40° в противоположные стороны относительно нормали к поверхности свариваемых деталей. Однако этим способом нельзя сваривать толстостенные детали при вертикальном расположении свариваемого стыка, т.к. из-за высокой мощности лазерного излучения и дуги в металл в единицу времени происходит образование большой массы расплавленного металла, что приведет к стеканию сварочной ванны при вертикальном расположении сварочного шва.

Задачей настоящего изобретения является создание способа сварки толстолистовых конструкций при вертикальном расположении свариваемых стыков.

Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является уменьшение размеров зоны термического влияния и оптимизация формы разделки.

Согласно заявляемому способу лазерно-дуговой сварки вертикальных стыков толстолистовых стальных конструкций сварку стыковых соединений производят плавящимся электродом в среде защитных газов с предварительной X-образной разделкой толстолистовых стальных заготовок. Дуговую горелку располагают перед лазерным лучом по ходу его движения и сварку ведут при одновременном воздействии лазерного луча и дуги в одну сварочную ванну. Свариваемые сварные соединения имеют увеличенное притупление, составляющее от 40 до 50% от их толщины, угол раскрытия разделки не более 20° с каждой стороны X-образной разделки. Сварка кромок корневого прохода и последующее заполнение разделки с каждой стороны производится при движении лазерно-дуговой сварочной головки сверху вниз, при этом лазерный луч перпендикулярен участку поверхности зоны соединения, причем сварка притупления X-образной разделки производится за один проход на все сечение притупления, а заполнение разделки осуществляется с поперечными колебаниями лазерно-дуговой головки.

При сварке сверху вниз и расположении дуговой горелки перед лазерным лучом последний формирует в жидком металле сварочной ванны узкий глубокий парогазовый канал, способствующий глубокому проплавлению свариваемого металла, а столб дуги оказывает силовое воздействие на сварочную ванну и таким образом удерживает ее от выливания. Сварка вертикально расположенных стыков толстолистовых стальных конструкций позволяет изготавливать крупногабаритные объемные конструкции, сварка которых в нижнем положении затруднительна или невозможна, например обечайки прочного корпуса подводных лодок.

При использовании X-образной разделки с небольшим углом ее раскрытия, составляющим не более 20° с каждой стороны, и притуплению, увеличенному до 40-50% от толщины изделия, для получения готового сварного соединения требуется меньшее количество проходов, что повышает производительность сварки в 2-3 раза. На заполнение разделки расходуется меньше наплавочного металла, благодаря чему достигается существенная экономия на сварочных материалах.

Заполнение разделки с поперечными колебаниями лазерно-дуговой головки обеспечивает изготовление с высокой скоростью сварного соединения с требуемыми геометрическими и прочностными характеристиками.

Кроме того, высокое качество сварных соединений обеспечивается за счет повышения прочности, отсутствия несплавлений и уменьшения размеров зоны термического влияния, а экономичность - за счет уменьшения количества наплавленного металла и исключения необходимости ремонта некачественных сварных соединений.

Сущность изобретения поясняется рисунком (фиг. 1), на котором изображена X-образная разделка стыковых соединений толстолистовых стальных заготовок, где S - толщина заготовки, b - величина зазора между свариваемыми заготовками, d - величина притупления, α - угол разделки.

В качестве присадочного материала используется сплошная или металлопорошковая проволока, химический состав которой обеспечивает требуемый химический состав металла шва.

Способ опробован на сварке вертикальных стыков из стали Е36 толщиной S=48 мм. Была выполнена X-образная разделка, где α=15°, d=20 мм. Зазор между свариваемыми кромками b=(1,0÷1,5) мм (фиг. 1).

Лазерно-дуговую сварку проводили на волоконном лазере ЛС-25 с оптическим волокном диаметром 400 мкм при средней мощности лазерного излучения 15 кВт и с использованием дугового сварочного источника питания Jackle InnoMIG 500, со средними значениями сварочного тока IСВ=410 А и напряжения UСВ=23,7 В.

В качестве плавящегося электрода использовали сплошную проволоку ОК Autrod 12.51 диаметром 1,2 мм, при скорости подачи проволоки 15,5 м/мин, скорости сварки 1,4 м/мин, защитном газе с составом: 5% CO2+95% Ar. Получили сварной шов глубиной 20 мм.

Затем поочередно осуществляли автоматическую лазерно-дуговую сварку с поперечными колебаниями сварочной головки внутреннего и внешнего шва при скорости подачи проволоки 6 м/мин и скорости сварки 0,9 м/мин.

Способ лазерно-дуговой сварки толстолистовых стальных конструкций, включающий предварительное выполнение разделки кромок стыкового соединения с притуплением свариваемых кромок и одновременное воздействие лазерного луча и дуги плавящегося электрода в одну сварочную ванну в среде защитных газов, при этом используют гибридную лазерно-дуговую головку, в которой дуговая горелка расположена перед лазерным лучом по ходу его движения, отличающийся тем, что разделку кромок выполняют Х-образной формы, угол раскрытия которой не более 20° с каждой ее стороны, а притупление составляет от 40 до 50% от толщины заготовок, при этом сварку притупления Х-образной разделки выполняют за один проход на все сечение притупления, при движении гибридной лазерно-дуговой сварочной головки сверху вниз с расположением лазерного луча перпендикулярно участку поверхности зоны соединения, а последующее заполнение разделки с каждой ее стороны выполняют с поперечными колебаниями лазерно-дуговой головки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу сварки роторов для генерации энергии (газовых турбин, паровых турбин, генераторов), которые содержат множество роторных дисков, размещенных вдоль оси ротора.

Изобретение относится к способу многопроходной автоматической аргонодуговой сварки изделий из низколегированной стали перлитного класса толщиной более 30 мм и может быть использовано в энергетическом машиностроении, при изготовлении, монтаже и ремонте ответственных металлических конструкций и трубопроводов.

Изобретение относится к способу сварки деталей различного диаметра и разной толщины и может быть использовано в приборостроении, в электронной и радиотехнической промышленности.

Изобретение относится к способу изготовления оребренных обечаек для топливных баков ракетных двигателей, цистерн для транспортирования и хранения различных сред и пр.

Изобретение относится к сварной стальной детали и способу ее изготовления. Заготовка детали получена сваркой встык, по меньшей мере, одного первого и одного второго листа.

Изобретение относится к способу сварки трубопроводов из высокопрочных труб. Разделывают кромки соединяющих торцов труб под сварку с соотношением суммарной ширины разделки кромок к толщине свариваемых элементов в диапазоне от 1,3 до 2,0.

Способ относится к изготовлению осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением. Трубные заготовки обечайки изготавливают из конструкционных легированных сталей для холодного деформирования.

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 импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов. Изобретение может быть использовано в судостроении, авиастроении, ракетостроении и других отраслях машиностроения.

Способ сварки деталей 1 и 2 разной толщины из разнородных металлов может быть использован в авиастроении, приборостроении, в атомной энергетике. Формируют технологические бурты 3 и 4 на толстостенной 2 и тонкостенной 1 деталях.

Изобретение относится к лазерной сварке алюминиевых сплавов и может быть использовано в различных областях машиностроения, судостроения, авиационно-космической промышленности.

Изобретение относится к способам резки хрупких неметаллических материалов, в частности кварцевого стекла и других хрупких термостойких материалов. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение возможностей способа резки хрупких неметаллических материалов за счет осуществления резки кварцевого стекла и других хрупких термостойких материалов методом ЛУТ.

Изобретение относится к способам сварки разнородных металлов лазерным излучением и может быть использовано, в том числе, в области машиностроения. .

Изобретение относится к способам и устройствам изготовления плоских пьезокерамических изделий изготовления плоских пьезокерамических изделий. .
Изобретение относится к области соединения разнородных материалов, в частности к способу соединения монокристаллов алмаза с металлами, и может быть использован для создания различного рода однокристального обрабатывающего инструмента, медицинского инструмента, для создания на поверхности полупроводниковых и иных алмазов электрических контактов с металлом.

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к способу лазерной резки пирографита, и может быть использовано в приборостроении, преимущественно в электронной технике.

Изобретение относится к износостойким и трибологически оптимизированным рабочим поверхностям цилиндров. .

Изобретение относится к технологии ла зерной химико-термической обработки и может быть использовано для изменения физико-химических и механических свойств поверхностей деталей из сплавов на основе алюминия.

Изобретение относится к способу обработки поверхности для повышения степени ее черноты перед нанесением основного покрытия и может быть использовано при производстве светопоглащающих элементов объективов, гелиотермических преобразователей.

Изобретение относится к конструкции (10) соединения керамического слоя (1), содержащего термоизоляционный материал, с металлическим слоем (2) и способу ее получения.
Наверх