Способ сварки плавлением стыковых соединений

 

Союз Советски к

Социапнстическик

Респубики

О тт И : А Н И Е 1 1899296

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТРРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнр-ву (22) Заявлено 28.05. 80(213 2930646/25-27 с присоеринениеи заявки И (23) Приоритет (51)M. Кл.

В 23 К 9/16 тОСУРаДСТМННЬ1Н Квйктвт

СССР пв делеи нзебретеннй н вткрытнй.

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень J4 3

Дата опубликования описания 25.01.82 (53) УДК 621.791.. 75 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.А. Букаров, В.Г. Лошакова и O Ñ, Ищенко i !

t (71) Заявитель (54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к сварке плавлением стыковых соединений и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства.

В химической, энергетической, пищевой и других отраслях народного хозяйства предъявляются повышенные требования к величине обратного валика и мениска шва, соприкасающегося с продуктом или рабочим телом.

Это достигается применением магнитных полей, которые, взаимодействуя со сварочным током, создают до полнительную силу, участвующую в рав1$ новесии сварочной ванны 1!1.

Недостатками этого способа являются применение дополнительного оборудования и трудность осуществления

его в затесненных условиях сварки.

Применяется также способ создания дополнительного давления, противодействующего силе тяжести расплавленного металла Е23, Недостаток его — создание специального оборудования. Кроме того, этот способ применим для сварки неповоротных стыков труб с толщиной стен" ки более 1, 0 мм.При меньшей толщине очень трудно обеспечить низкие давления для формирования шва.

Известен способ вытягивания жидкого металла сварочной ванны. Осуществление его требует расположения неплавящегося стержня строго в хвостовой части сварочной ванны и необходимости применения присадочной проволоки для создания внешнего усиления шва (31.

Известен также способ сварки плавлением, при котором со стороны дуги на изделие предварительно укладывают присадочный элемент и сварку ведут за два прохода, причем во время первого прохода проплавляют основной металл с частичньвт расплавлением присадочного элемента путем установки

О горелки под углом 60-70 к сваривае-

89929б где B„,—

55

Мому металлу, а при втором проходе расплавляют оставшуюся часть присадочного элемента, располагая горелку над ним, при этом высоту присадочного элемента выбирают равной от .

0,8 до 1,0, а ширину от 0,3 до 0,5 от толщины свариваемого металла (43 .

Недостатками известного способа являются сложность в сборке стыков под сварку, а из-за наклона горелки— получение нестабильных геометрическйх размеров провара, особенно на толщине более 3,0 мм.

Цель изобретения — повышение ка-;

1 чества сварки путем получения стаильных геометрических размеров шва.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сварки плавле нием стыковых соединений, при котором на изделие со стороны дуги предварительно укладывают симметрично относительно стыка присадочный элемент, а сварку осуществляют в два прохода, проплавляя первым проходом основной металл с частичным расплавлением присадочного элемента, а вторым проходом расплавляют оставшуюся часть присадочного элемента, в последнем, выполненHbIM C IIIHpHHOH Бор =- + — + (О, 2-0, 3) а высотой h = {0,3-0,5)P, предварительно образуют V-образную канавку с углом раскрытия о, определяемым из условия

Вш

tgg(, Ъ2h ширина присадочного элемен35 та; энергия дуги при сварке первого прохода; коэффициент теплопроводнос40 ти присадочного элемента; температура плавления при" садочного элемента; высота присадочного элемента; толщина стенки стыкового соединения, при этом присадочный элемент располагают вершиной угла раскрытия по центру стыка, а при сварке второго прохода увеличивают на 20-303 по сравнению с энергией дуги при сварке первого прохода с одновременным увеличением длины дуги в 3-4 раза, На фиг. 1 и фиг. 2 показано соединение под сварку; на фиг. 3 — расположение горелки при выполнении первого прохода; на фиг. 4 — поперечное сечение соединения после выполнения

4 первого прохода; на фиг. 5 — расположение горелки при выполнении второго прохода; на фиг. б — поперечное сечение соединения после сварки.

Приспособление для осуществления предлагаемого способа содержит стыкуемые элементы 1 и 2, присадочный элемент 3, имеющий высоту h и шири - ну В«, в котором выполнена V--образная канавка с углом раскрытия o(.

Между электродом 4 и присадочным элементом 3 горит дуга 5, имеющая длину 11 при сварке первого прохода и длину 8< при сварке второго прохода, при этом после сварки первого прохода шов.имеет ширину В„,, а после сварки второго прохода Вщ .

Способ осуществляется следующим образомом.

Предварительно обрабатывают кроми стыкуемых элементов 1 и 2 и изготавливают присадочньш элемент 3 шириной В р H высотой II . Выполняют в элементе 3 V-образную канавку с углом раскрытия сС . Собирают стык элементов 1 и 2 и располагают элемент 3 таким образом, чтобы вершина угла раскрытия а(разместилась по центру стыка. Для исключения деформации присадочного элемента 3 его прихватывают к элементам 1 и 2. Затем устанавливают электрод 4 над присадочным элементом 3 по центру стыка. После этого возбуждают дугу 5 длиной 1 и производят первым проходом полное проплавление стыкового соединения с частичным расплавлением присадочного элемента 3 и получают шов шириной В>.

После этого для выполнения второго прохода длину дуги 5 увеличивают в

3-4 раза до величины и осуществляют сварку второго прохода с полным оплавлением присадочного элемента 3, получая шов шириной В „ при этом одновременно увеличивают энергию дуги 5 для сварки второго прохода на 20-307 по сравнению с энергией дуги при сварке первого прохода.

Для получения сварного соединения с гарантированными геометрическими размерами шва важно иметь присадочный элемент 3 определенных размеров

1 и В„ .

При выполнении первого прохода ванна верхней поверхностью удерживается выше основного металла, причем величина поднятия ванны присадочного элемента определяется высотой h

При h меньше 0,3 5 сила поверхност5 8 ного натяжения, получаемая за счет искривления при действии веса ванны и давления дуги, не обеспечивает поднятия ванны выше поверхности основного металла. При h больше 0,5 8 возникает вероятность появления непровара, что тоже нежелательно. Оптимальная величина h равна (0,3-0,5)о.

Немаловажное значение имеет ширина присадочного элемента В„1,. При

0,2

Brrp< „ Г + (О, 2-0,3) элемент расплав ляется йолностью, увеличивается объем ванны, что вызывает ее дополнительное провисание и образование черезмерных менисков снаружи и усиления шва со стороны проплава.

0,2

При В р .„ + (0,2-0,3) вознитВAA кает необходимость выполнения допол— нительных проходов для расплавления присадочного элемента.

Предварительное создание V-образной разделки на присадочном элементе способствует: во-первых, более стабильному провару всего соединения, т.е. вершину разделки располагают над стыком и соответственно уменьшают провариваемую толщину; вовторых, разделка изменяет краевой угол смачивания жидкого металла с кромкой, что вызывает дополнительное увеличение кривизны верхней поверхности и соответственно силы поверх— ностного натяжения. Последнее создает условия для лучшего удержания ванны и "вывешиванию" ее выше поверхности о"новного металла. Значения предельного угла раскрытия разделки выбраны из условия, когда кромки разделки сделаны на acro ширину присадочного элемента (В „), а вершина разделки располагается на глубине h, т.е. практически "прорезая" присадочный элеЬ Р мент. В этом случае Ф и

24

Выполнение разделки на всю ширину Brrl. благоприятно сказывается на качество сварного шва. Выполнение же разделки на всю толщину h нежелательно,так как присадочный элемент разделяется на две части, что при сварке вызывает их коробление и прожог. Поэтому вершина разделки не должна выходить за пределы, а угол раскрытия должен быть больше указанной величины, т.е.

Впр 9 2h

П р е р. Способ осуществляют при аргоно-дуговой сварке неплавящимся электродом стыкового соединения

9296

Формула изобретения

Способ сварки плавлением стыковых соединений, при котором на изделие со стороны дуги предварительно укладывают симметрично относительно стыка присадочный элемент, а сварку осуществляют в два прохода, проплавляя .первым проходом основной металл с частичным расплавлением присадочного элемента, а вторьм проходом расплавляют

50 оставшуюся часть присадочного элемента, о тли ч ающи йс я теи, что, с целью повышения качества сварки путем получения стабильных геометрических размеров шва, в присадочном элементе, выполненным с шириной Вор =

0.2 — + (0,2-0, 3) и высотой h пл (0,3-0,5)F, предварительно образу-, 9 6 пластин 100 х 200 из сплава титана ОТЧ-1 толщиной 3,0 мм. Присадочный элемент выполняют в виде полос размером 10 х 200 х 2,0 мм. Угол раскрыо тия канавки o(равен 75 . Сварку осуществляют на макете устройства, представляющего привод перемещения горел" ки относительно изделия.

Режим сварки:

10 l.-ый проход — по флюсу CaF : сваа: рочный ток — 140 А; скорость сварки—

5,5 м/ч; длина дуги — 1,0-1 5 мм; диаметр вольфраиового электрода— о

3,0 ьяч; угол заточки электрода — 30 притупление — 1,0-1,2 мм; расход аргона — 5, 6 л/ мин .

2-ой проход: сварочный ток170-180 А; скорость сварки — 5,5 м/ч, длина дуги — 3-5 мм; диаметр вольфрам мового электрода — 3,0 мм; угол заточки электрода — 30 ; расход аргона — 5-6 л/иин.

Способ позволяет повысить стабиль— ность геометрических размеров шва, И преимущественно при сварке тонкостенных труб малого диаметра, уп1)остить констр кцию сварочных автоьйтов, особенно, в монтажных условиях при обеспечении качественного шва с обратной

ЗО,стороны стыкового соединения.

Применение предлагаемого способа при автоматической сварке неповоротных стыков труб малого диаметра, т.е при сварке беспрнсадочной проволоки позволяет снизить брак н 2-3 раза

35 по сравнению со сваркой с присадочной проволокой.

899296

Составитель Г. Тютченкова

Редактор P. Цуцика Техред К,Харитончик Корректоп Н. Стец

Заказ 12018/17 Тираж 1150 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва ill-35 Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ют У-образную канавку с углом раскрытия 4(, определяемым из условия

Впр

egg 3 где Вяр — ширина присадочного элемента;

, " энергия дуги при сварке первого прохода;

1 — коэффициент теплопроводности присадочного элемента; iþ те - температура плавления присадочного элемента; высота присадочного элемента, толщина стенки стыкового соединения, при этом присадочный элемент располагают вершиной угла раскрытия по центру стыка, а сварку второго прохода осуществляют при увеличении энергии дуги на 20-30% по сравнению с энер" гией дуги при сварке первого прохода с,одновременным увеличением длины дуги в 3-4 раза, Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 30371 кл. 12 В 1 12, 1969.

2 ° Авторское свидетельство СССР

N- 164089, кл. В 23 К 9/00, 1962.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 282553» кл. В 23 К 9/00, 1969,:

° °

4. Авторское свидетельство СССР

- -524641, кл. В 23 К 9/ 16, 1974 (прототип).