Способ сварки под флюсом

 

E.È.Åãoðîâ и А.Г.Меркулов

1

Новосибирский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева

g (72) Авторы иэобретеиия

v (71) Заявитель (54) СПОСОБ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ

Изобретение относится к автоматической сварке под слоем флюса.

По основному авт. св. В 496128 известен способ сварки под флюсом с подачей в зону дуги остальной электродной проволоки, при котором в зазор между листами свариваемого металла помещают металлическую гранулированную присадку, в состав присадки вводят от 10 до 1007. к ее весу окислы элементов с малым сродством к кислороду и активный раскислитель . в жидком состоянии, для чего перед дугой, горящей под флюсом, помещают дугу, горящую в инертном газе, в которую подается проволока из активного раскислителя (алюминий, титан и др.) (1).

Недостатком этого способа является то, что активный раскислитель располагается после введения, главным образом, в верхней части зазора и плохо проникает в нижнюю часть.

Поэтому в верхней части зазора всегда наблюдается недостаток окислов металлов, а. в нижней части — недостаток активного раскислителя. В связи с этим заметно уменьшается тепловыделение в зоне сварки, производительность сварки и глубина про.плавления металла. При сварке стали большой толщины в корне швов могут возникать непровары,. а но сечению швов неметаллические включения невосстановившихся окислов и тугоплавкой окиси алюминия.

Цель иэобретения — повышение степени полноты экэотермических реакций и увеличение тепловыделения, производительности сварки, глубины проплавления металла, повышение качест-. ва сварных швов и соединений и обеспечение возможности сварки стали большой толщины за счет увеличения тепловыделения в зоне сварки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сварки под флюсом перед сваркой в металлическую

8721О5 4 достаток жидкого активного раскисли теля, не проникающего в эту зону.

Поэтому в предложенном способе в нижние слои металлической присадки до5 полнительно вводится порошок алюми- ния (как известно, при взаимодействии 1 r алюминия с окисью железа выделяется 3660 кал. а с закисью железа более 6ООО кал). Количество

10 вводимого порошка алюминия должно соответствовать количеству окислов металлов присадки, засыпаемых на

1 п. м, скорости сварки, толщине свариваемого металла и глубине слоя

И, которая изменяется в интервале

, йН и может быть определено

4 по формуле

А= РЧ„ „ Н .

25

45

SO гранулированную присадку, засыпаемую в нижиОю часть зазора послОйно до бавляют определенное количество актив ного.раскислителя — порошка алюминия возрастающее по иере увеличения глубины слоя и количества окислов металлов в присадке, в головную часть сварочной ванны. дуги, горящей в инерт ном rase вводят кислород, количество которого в основном определяется толщиной свариваемого металла и коли чеством жидкого активного раскислителя, поступающего в зону сварки.

Количество вводимого послойно порошка активного раскислителя определяют по формуле Ь Н

Ы где А — количество порошка активногораскислителя, вводимого в данный слой, г;

П вЂ” количество окислов в металлической присадке, г/м;

Ч вЂ” скорость сварки, м/с;

h — глубина слоя, мм;

Н толщина свариваемого металла, MM

К вЂ” коэффициент, определяемый

4 соотношением между окислами присадки и активного раскислителя.

Количество вводимого кислорода

Определяют по формуле

Ф где 02 — количество вводимого кислорода, л/с;

З,Ч0 +диаметр, мм, скорость подачи м/с, удельный вес, г/см 2. соответственно проволоки из материала раскислителя; — глубина проникновения жидко2.

ro раскислителя в зазор„ мм;

К - коэффициент, определяемый количеством кислорода, л, необходимым для образования эакиси железа, требуемой для окисления 1 r активного раскислителя;

К вЂ” коэффициент, определяемый соотношением между плотностью жидкого раскислителя и окислов присадки с учетом пористости в зазоре.

Сварка осуществляется двумя дугами, одновременно или за два прохода.

При сварке по известному способу в нижней части зазора образуется нег.27

Коэффициент . q 2 э =0,3375 определяется из соотношения между окислами присадки и алюминием, соответствующего реакции Fe O<+2Al=2Fe+.А1 Оу

Сразу же после прохождения дуги, горящей в инертном газе, и возбуждения экзотермических реакций дальнейшую сварку осуществляют на повышенном режиме дугой, горящей под флюсом, с подачей в нее .стальной проволоки. При этом избыток алюминия (титана) может взаимодействовать с окислами металлов, входящими в состав флюса, и восстанавливать их.

Этим обеспечивается дополнительное раскисление и легирование металла шва эа,счет элементов, входящих во флюс, а также увеличение коэффициента направления и выделения тепла..

В начале сварки основной и присадочный металлы расплавляются дугой, горящей в инертном газе, в которую подается проволока из металла активного раскислителя. При этом в сварочной ванне и верхней части зазора образуется избыток жидкого активного раскислителя и недостаток окислов металлов, что может существенно уменьшить интенсивность экзотермических реакций. Для устранения дис.баланса именно в эту зону подается кислород, количество которого соизмеряется с величиной избытка активного раскислителя, объемом сварочной ванны, толщиной свариваемого ме талла и т.д. Так, например, количе5 8721 ство подаваемого кислорода можно определить по формуле à ы

o ="2. 4 КПРТ "Р СВ Н) И

Первый член в скобках формулы (1) определяет количество жидкого металла раскислителя, вводимого дугой, горящей в инертном газе, а второй член — количество активного раски10 слителя, уходящего из зоны взаимодействия с кислородом в нижнюю часть зазора.

Коэффициент К определяет количество кислорода в литрах, потребное для образования закиси железа, необходимой для окисления 1 r активного раскислителя в соответствии с реакцией

25

В результате суммарного тепла, образующегося при окислении жидкого металла кислородом, в процессе экзотермических реакций алюминия (.титана ) с окислами в сварочной ванне, присадке и флюсе объем расплавляемого металла и производительность сварки повьппается на 7-153 по сравнению с известным способом. В связи с введением алюминиевого порошка в нижнюю часть зазора возрастает глубина проплавления металла на 2-3 мм,. что равносильно увеличению сварочного тока на 150-300 А.

Несмотря на дополнительные затраты, связанные с применением кислорода, общая сумма затрат на 1 кг направленного металла уменьшается на

8-10 .

2A1+3Fe0=A120 +Зле

Величина этбго коэффициента равна

8.16.22,4

=оЫ. г.г7 ьг

Другой коэффициент К зависит от соотношения между плотностью жидкого раскислителя и окислов присадки и с учетом порозности в зазоре выбирается в интервале 0,45-1,04.

При использовании в качестве активного раскислителя титана коэффициенты К, К, расчитываются аналогично

Пример. Производится сварка 35 по предлоежнному способу малоуглеродистой стали Ст. 3 сп с толщиной листа д =30 мм с подачей в дугу

/ сварочного трактора .АДС-1000-2, горящую под флюсом АН-348А, сварочной 40 проволоки марки Св=08А ф 4 мм со скоростью 120 м/ч при силе тока 800 А и скорости сварки 10 м/ч. В дугу, горящую в инертном газе, с помощью держателя полуавтомата с гибким 45 шлангом подается алюминиевая проволока ф 1,6 мм со скоростью 3,5 м/мин и газ аргон в количестве 8-10 л/мин.

Перед сваркой в зазор 8-10 мм помещается металлическая присадка, содержащая наряду с крупкой окислы железа в количестве 100 r на погонный.метр. В нижележащие слои присадки вводится дополнительно порошок алюминия: в слой на глубине от !6 до

20 мм — 19 r, в слой на глубине 2125 ьпк — 26 r и в слой на глубине

26-30 мм — 31,5 r на погонный метр.

05 6

На каретке автомата в специальнон суппорте установлены корундовая трубка и регулирующий кран для подачи кислорода в сварочную ванну в зону поступления жидкого активного раскислителя. Конструкция суппорта обеспечивает возможность изменения расстояния от торца кислородопровода до оси дуги, углов между плоскостью основного металла, направлением сварки и осью трубки и перемещение трубки в суппорте по оси.

Кислород вводится в соответствии с формулой (1 ) в количестве 0,25 л/с или 15 л/мин. .При интенсивном окислении железа, кремния и марганца в зоне сварки выделяется большое количество тепла. Так, например, при окислении

1 г железа выделяется 1150 кал и обруЪобразуется 1,26 г закиси железа. Образовавшаяся закись железа в активном состоянии энергично взаимодействует с жидким раскислителем (алюминий, титан) и при этом на 1,26 r закиси железа выделяется 6880 кал.

Восстановившееся железо в количестве

1 г переходит в сварной шов. Таким образом, всего в результате экзотермических реакций на 1 r окисленного железа выделяется 8030 кал. что доГ статочно для нагрева до температуры плавления и расплавления 28,5 r стали.

Точно также при взаимодействии

1 r алюминия, помещенного в нижние слои присадки, с ее окислами выделя-ется еще 3660 кал.

Ввиду увеличения глубины проплавления металла количество непроваров и других дефектов уменьшается.

Формула изобретения

1. Способ сварки дод флюсом по авт. св. У 496128, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения глубины проплавления, повышения производительности процесса и улучшения качества сварных соединений при сварке стали большой толщины за счет увеличения тепловыделения в зоне сварки, в металлическую присадку, находящуюся в нижней.часта зазора, послойно вводят порошок активного раскислителя, количество которого определяют в зависимости от количества окислов присадки, а в зоне дуги, горящей в инертном газе, н сварочную ванну вводят кислород, количество которо- го определяют в зависимости от диаметра и скорости подачи проволоки из материала раскислителя, глубины его проникновения в зазор и коли чества окислов присадки, вводимых на погонный метр.

2. Способ сварки по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем,".что количество вводимого послойно порошка активного раскислителя определяют . по формуле

4и .A=<<» q где А — количество порошка актив-. ного раскислителя, вводимого в данный слой, г;

П вЂ” количество окислов в металлической присадке, г/м;

8  — скорость сварки, м/с;

Ъ | — глубина слоя, мм;

Н вЂ” толщина свариваемого металла, мм;

К вЂ” коэффициент, определяемый соотношением между окислами присадки и активного раскислителя.

3. Способ сварки по пп. 1 и 2, 10 .отличающийся тем, что количество вводимого кислорода определяют по формуле

872105

Э (И

15 О =К 1 Мир)- ПЧСВ Н!

35 с где Π— количество вводимого кисло2 рода, л/с;

20 D è )" — диаметр (.мм ), скорость подачи (м/с), удельный вес (г/см5)соответственно проволоки иэ материала-раскислителя;

25 h — глубина проникновения жидкого раскислителя в зазор, мм;

К вЂ” коэффициент, определяемый количеством кислорода в

30 литрах, необходимым для образования закиси железа, требуемой для окисления

r активного раскислителя;

К вЂ” коэффициент, определяемый соотношением между плотностью жидкого раскислителя и окислов присадки с учетом пористости в зазора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 496128, кл. В 28 К 9/18, 13.06.74.

Составитель Т.Арест

Редактор Л.Пписак Техред А. Бабинец Корректор Л.Вокшан

Заказ 8890 18 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по,делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент - r. Ужгород, ул. Проектная, 4