СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ Российский патент 1995 года по МПК B23K9/16 B23K35/38 

Изобретение относится к способам легирования сварного соединения тугоплавких металлов в процессе дуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в защитной атмосфере.

В способе, реализованном в решении-прототипе (авт. св. СССР N 764908, кл. B 23 K 35/38, 1975), легирование ведется в процессе дуговой сварки в контролируемой защитной атмосфере, состоящей из пропана в концентрации от 0,5 до 5 об.%, остальное гелий. Защитная контролируемая атмосфера создается в герметичной камере при давлении 1˙10^-5 тор.

Способ-прототип имеет недостатки. Применение для его осуществления герметичной камеры, требующее создания сложной вакуумной системы, системы откачки и заполнения газом, чрезвычайно дорого. Кроме того, обгорает вольфрамовый электрод из-за выделения на нем углерода в процессе разложения углеводородов в дуге, вследствие чего нарушается процесс сварки и формируется дефектное сварное соединение.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно удешевление способа с сохранением качественных показателей способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе легирования тугоплавких металлов в процессе дуговой сварки вольфрамовым электродом из газовой фазы защитной атмосферы, согласно изобретению, со стороны корня сварного шва подают защитную атмосферу, состоящую из бинарной смеси углеродсодержащего газа и инертного газа, а на поверхность сварного шва и вольфрамовый электрод подают чистый инертный газ.

При этом состав защитной атмосферы включает ацетилен в диапазоне от 3,0 до 4,0 об.%, остальное аргон.

Положительный эффект в предлагаемом изобретении достигается следующим образом.

Подача со стороны корня шва защитной атмосферы, состоящей из бинарной смеси углеродсодержащего газа и инертного газа предлагаемого состава, а на поверхность сварного шва и вольфрамовый электрод чистого инертного газа позволяет получить высокие механические характеристики сварного шва, зоны термического влияния, а также длительный срок эксплуатации вольфрамового электрода. Это происходит, за счет того что на конец вольфрамового электрода не попадает углерод, образующийся в процессе разложения углеводорода в дуговом промежутке. В отличие от прототипа предлагаемый способ не требует использования дорогостоящего оборудования, каким является вакуумная камера, и дорогостоящих технологических процессов (подготовка камеры под сварку, поддержание определенного состава атмосферы по примесям внедрения). Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет при сохранении качественных показателей существенно удешевить способ легирования тугоплавких металлов в процессе дуговой сварки вольфрамовым электродом из газовой фазы защитной атмосферы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Во время дуговой сварки к корню сварного шва с помощью специального устройства подают защитную атмосферу, состоящую из бинарной смеси углеродсодержащего инертного газа, конкретно ацетилена в концентрации от 3,0 до 4,0 об.%, остальное аргон.

В то же время на поверхность сварного шва и конец вольфрамового электрода подают чистый инертный газ. В процессе дуговой сварки происходит легирование сварного соединения из газовой фазы защитной атмосферы. При этом инертный газ, подаваемый на поверхность сварного шва и вольфрамовый электрод, не допускает обгорания вольфрамового электрода.

Из сказанного выше следует, что предлагаемый способ дешевле прототипа.

П р и м е р 1. Со стороны корня сварного шва подавали через специальное устройство защитную атмосферу в составе: ацетилен 3,0 об.%, остальное аргон, на поверхность сварного шва и вольфрамовый электрод подавали чистый аргон.

Полученный сварной шов имеет следующие механические характеристики: предел прочности σ_в= 390 МПа; относительное удлинение δ=25%; угол загиба α= 180^о.

П р и м е р 2. Производили те же операции, что и в примере 1, но состав защитной атмосферы выбирали следующим: ацетилен 3,2 об.%, остальное аргон.

Механические характеристики полученного сварного шва: σ_в= 405 МПа; δ = 27%; α=180^о.

П р и м е р 3. Производили те же операции, что и в примере 1, но состав защитной атмосферы выбирали следующий: ацетилен 4,0 об.%, остальное аргон.

Механические характеристики полученного сварного шва: σ_в= 420 МПа; δ= 24%; α=180^о.

Содержание ацетилена в аргоне менее 3,0 об.% не приводит к эффективному росту механических свойств, так как образующего в процессе сварки углерода недостаточно для их обеспечения.

Содержание ацетилена в аргоне выше 4,0 об.% приводит к охрупчиванию сварного соединения из-за образования большого количества карбидной фазы.

Использование: для легирования сварного соединения тугоплавких металлов в процессе дуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в защитной атмосфере. Сущность изобретения: для легирования сварного соединения тугоплавких металлов в процессе дуговой сварки в защитной атмосфере предусматривают подачу защитной атмосферы, состоящей из бинарной смеси углеродсодержащего газа и инертного газа, в корень шва, а на поверхность сварного шва и вольфрамовый электрод подают чистый газ. При этом состав защитной атмосферы может включать ацетилен в диапазоне концентраций от 3,0 до 4,0 об.%, остальное - аргон. 1 с. и 1 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ, при котором легирование осуществляют углеродосодержащим газом, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса и повышения качества, инертный газ подают со стороны вольфрамового электрода, а со стороны корня шва подают смесь инертного и углеродосодержащего газов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродосодержащего газа используют ацетилен, а в качестве инертного газа - аргон, при этом содержание ацетилена в смеси составляет 3,0 - 4,0 об.%.