СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ЧУГУНА СО СТАЛЬЮ Российский патент 2007 года по МПК B23K9/173 B23K9/23 B23K103/04 B23K103/06 

Описание патента на изобретение RU2308360C1

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при сварке чугунных деталей с деталями из стали в различных отраслях народного хозяйства.

Известен дуговой процесс сварки чугуна со сталью, при котором сваривают трубу из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом со сталью [1]. Сварку ведут специальными электродами.

Недостатком является то, что при этом сложно выполнить за один проход кольцевой шов, который не всегда получается прочным. Процесс сварки не снижает вероятность образования трещин в околошовной зоне.

Известна холодная дуговая сварка серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью безникелевым электродом [2].

Сварка в данном способе велась без предварительного подогрева на постоянном токе обратной полярности. Режимы сварки были следующими: диаметр электрода 3 мм, Jсв.=60-80 А, положение шва - нижнее, диаметр электрода 4 мм, Jсв.=90-110 А, положение - нижнее.

Недостаток способа заключается в том, что после сварки данными электродами шов не имеет достаточной пластичности для существенного повышения возможности релаксации сварочных напряжений, что увеличивает вероятность образования трещин в сварном соединении. При сварке на границе шва образуются участки со структурой, имеющей ледебурит и мартенсит, что повышает твердость и снижает сопротивляемость к образованию трещин в околошовной зоне.

За прототип выбран способ холодной электросварки чугуна с применением стального электрода, включающий установку в зоне сварки стальной и чугунной деталей, подачу стальной электродной проволоки и сварку [3]. Сварка чугуна стальным электродом под слоем флюса, состоящего из буры, каустической соды, кузнечной окалины и мела производилась без подогрева, при силе тока в 55-60 А на 1 мм диаметра электрода. Сварка чугуна стальным электродом без подогрева при повышенной силе тока обеспечивает отсутствие отбели, однако недостаток данного способа заключается в том, что шов имеет низкую пластичность, недостаточную для релаксации сварных напряжений внутри шва и в переходной зоне. На границе шва образуется крупнозернистый мартенсит, что способствует образованию трещин и препятствует получению требуемой работоспособности сварных соединений. Недостатком прототипа является также низкое качество сварного соединения.

Задачей изобретения является повышение качества сварного нахлесточного соединения чугун-сталь.

Технический результат - снижение вероятности появления трещин, устранение причин, вызывающих зарождение дополнительных внутренних напряжений от усадки металла шва по линии соприкосновения стали и чугуна.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе электродуговой сварки чугуна со сталью, включающем установку в зоне сварки стальной и чугунной деталей, подачу стальной электродной проволоки и сварку, стальную и чугунную детали устанавливают в зоне сварки с зазором 0,15-0,45 мм для получения нахлесточного сварного соединения, а сварку ведут в полуавтоматическом режиме электрозаклепками при времени сварки 2-5 с и с перерывами между ними в смеси углекислого газа и кислорода при соотношении 83-99% СО2 и 1-17% О2 на токе 90-180 А и напряжении на 0,5-3,5 В меньше установленного для заданного тока, при этом после выполнения четырех электрозаклепок зону сварки охлаждают струей сжатого воздуха до температуры ниже 50°С, после чего сварку продолжают.

Заклепки устанавливают с перерывами не менее трех секунд.

Ведение сварки в смеси углекислого газа и кислорода позволяет снизить содержание углерода в расплаве и переходной зоне металла шва, что повышает его пластичность, снижает хрупкость и устраняет возможность появления трещин.

Одним из отличительных признаков является то, что напряжение сварки снижают на 0,5...3,5 В меньше установленного для заданного тока, и это позволяет более интенсивно перемешивать жидкий расплав металла шва за счет погружения дуги в расплав сварочной ванны, что влияет на распределение содержания углерода и легирующих элементов и соответственно на равномерность свойств по сечению шва и получение оптимальной структуры металла шва.

Отличительным признаком является также то, что перед сваркой между деталями устанавливается зазор 0,15...0,45 мм, что способствует устранению появления дополнительных напряжений от усадки металла шва при остывании до температуры окружающей среды и снижению внутренних напряжений в сварном соединении. Так называемый «усадочный зазор» необходим для устранения явления самоотрыва стали от чугуна, т.е. разрушения сварного соединения от повышенных внутренних напряжений, создаваемых усадкой металла шва.

Отличительным признаком заявляемого изобретения является также ведение сварки электрозаклепками короткими швами с ограничением времени горения электрической дуги в пределах от двух до пяти секунд, т.е. с минимальным тепловым вкладом в чугунную деталь и, как следствие, незначительным содержанием составляющих отбеленного чугуна ледебурита и мартенсита, и последующим охлаждением струей сжатого воздуха до температуры ниже 50°С, что также приводит к снижению временного тепловложения в сварное соединение и одновременно к понижению уровня образования остаточных напряжений в сварном соединении.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Для балансировки чугунного махового колеса, в котором нет возможности применить балансировку за счет удаления материала колеса, производят приварку стальных пластин. Приварку стальных пластин проводят на сварочном полуавтомате шведской фирмы «ESAB» модели «Aristo LUD-450W» плавящейся электродной проволокой Св-08Г2С диаметром 1,0 мм при следующих режимах: зазор между деталями 0,2 мм, ток сварки 110 А, напряжение 16,7 В, что на 1,8 В меньше требуемого для указанного тока. Пластины приваривают в смеси углекислого газа и кислорода при их соотношении 99%:1% соответственно электрозаклепками со стороны стальной детали при времени сварки 3 с и перерывами между ними 5 с. После приварки 4-х электрозаклепок производят охлаждение зоны сварки струей сжатого воздуха до снижения температуры сварного соединения ниже 50°С, после чего продолжают сварку.

Проверку качества сварного соединения производят ультразвуковым прибором модели УД2-12. Проверка сварного соединения сразу после сварки и через 18 часов не выявила наличия трещин, что указывает на высокое качество выполненной сварки.

Прочность сварного соединения определяли на образцах из чугунных и стальных пластин с использованием разрывной испытательной машины модели Р-10. Параметры заявляемого способа и полученные показатели качества сварного соединения сведены в таблицу.

Остальные примеры (см. Таблицу) выполнены аналогично первому, отличаются маркой сварочной проволоки, ее диаметром, заявляемыми параметрами и приведены в таблице.

В примере 1 и 2 приведены параметры проведения электродуговой сварки чугуна со сталью в среде углекислого газа.

Во всех примерах выполнения способа получено сварное соединение высокого качества, без трещин; при охлаждении зоны сварки струей сжатого воздуха до температуры ниже 50°С получено сварное соединение с повышенной прочностью.

Источники информации

1. Свидетельство РФ на полезную модель №25565. «Комбинированная труба». МПК F16L 9/08, публ. 10.10.2002 г.

2. Патент РФ на изобретение №2151677. «Безникелевый электрод для холодной дуговой сварки серого и высокопрочного чугуна и чугуна со сталью». МПК В23К 35/22, 35/365, публ. 27.06.2000 г.

3. А.С. СССР №96988. «Способ холодной электросварки чугуна с применением стального электрода». МПК В23К 9/18, публ. 01.01.1954 г.

ТаблицаПараметры заявляемого способа и полученные показатели качества сварного соединения№№ примеровМарка сварочной проволокиДиаметр проволоки, ммЗазор между деталями, ммТок сварки, АВеличина занижения напряжения, ВВремя сварки, сПерерыв между электрозаклепками, сСмесь защитных газов, СО22, %Температура сварного соединения после охлаждения сжатым воздухом, °СПрочность сварного соединения, кN1.Св-08А1,00,15900,552100:052 (запр.)38,02.Св-08А1,00,15900,552100:04446,03.Св-08А1,20,451803,52399:14348,54.Св-08А1,20,451803,52399:151 (запр.)39,65.Св-08А1,20,451803,55283:174843,06.Св-08А1,20,451803,55283:1752 (запр.)38,77.Св-08Г2С1,20,151502,53498:24746,68.Св-08Г2С1,20,151502,53498:253 (запр.)37,29.Св-08А1,00,21202,04596:44645,010.Св-08А1,00,21202,04596:452 (запр.)37,3Сокращение, указанное в скобках (запр.), означает запредельное значение заявляемого параметра

Похожие патенты RU2308360C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ЧУГУНА СО СТАЛЬЮ 2006
  • Головаченко Александр Федорович
  • Горовой Александр Алексеевич
RU2308361C1
Способ сварки электрозаклепками плавящимся электродом в среде защитных газов 1983
  • Хейфец Александр Львович
  • Помазан Александр Александрович
  • Худяков Александр Иванович
  • Гиндин Игорь Абрамович
SU1082581A1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ЧУГУНА 1994
  • Козлов Василий Петрович
RU2076027C1
Способ сварки плавящимся электродом и устройство для его осуществления 1976
  • Петров Алексей Михайлович
  • Сегал Борис Аншелевич
  • Кузьмин Юрий Павлович
  • Найштут Дмитрий Владимирович
SU727360A2
Состав электродного покрытия 1982
  • Лужанский Илья Борисович
  • Яровинский Крисанф Лазаревич
  • Батурин Алексей Иванович
  • Гусев Виктор Васильевич
  • Захаров Николай Иванович
  • Лачугин Федор Степанович
SU1050837A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2009
  • Макаровец Николай Александрович
  • Кобылин Рудольф Анатольевич
  • Заболотнов Владимир Михайлович
  • Хабаров Александр Николаевич
  • Ерохин Владимир Евгеньевич
  • Гаевский Валерий Владимирович
RU2409457C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА И КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ 2001
  • Зуев А.А.
  • Цыплаков В.Г.
  • Федорищев А.А.
RU2235009C2
СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ МЕДИ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ СО СТАЛЬЮ 2011
  • Орыщенко Алексей Сергеевич
  • Вайнерман Абрам Ефимович
  • Баранов Александр Владимирович
  • Пичужкин Сергей Александрович
  • Вайнерман Александр Абрамович
RU2470752C1
Способ сварки электрозаклепками 1976
  • Нехорошев Николай Пантелеевич
SU662294A1
СПОСОБ СВАРКИ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СТАЛИ ТИПА АК 1996
  • Шуляковский О.Б.
  • Шанин Е.Н.
  • Шевелкин В.И.
  • Клещев В.Г.
RU2089363C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ЧУГУНА СО СТАЛЬЮ

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к сварке чугунных деталей с деталями из стали. В зоне сварки с зазором 0,15-0,45 мм для получения нахлесточного сварного соединения устанавливают стальную и чугунную детали. Подают стальную электродную проволоку и осуществляют сварку в полуавтоматическом режиме электрозаклепками при времени сварки 2-5 с и с перерывами между ними не менее 3 с. Сварку ведут в смеси углекислого газа и кислорода при соотношении 83-99% СО2 и 1-17% О2 на токе 90-180 А и напряжении на 0,5-3,5 В меньше установленного для заданного тока. После выполнения четырех электрозаклепок зону сварки охлаждают струей сжатого воздуха до температуры ниже 50°С, после чего сварку продолжают. Повышается качество сварного соединения за счет снижения вероятности появления трещин. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 308 360 C1

1. Способ электродуговой сварки чугуна со сталью, включающий установку в зоне сварки стальной и чугунной деталей, подачу стальной электродной проволоки и сварку, отличающийся тем, что стальную и чугунную детали устанавливают в зоне сварки с зазором 0,15-0,45 мм для получения нахлесточного сварного соединения, а сварку ведут в полуавтоматическом режиме электрозаклепками при времени сварки 2-5 с и с перерывами между ними в смеси углекислого газа и кислорода при соотношении 83-99% СО2 и 1-17% О2 на токе 90-180 А и напряжении на 0,5-3,5 В меньше установленного для заданного тока, при этом после выполнения четырех электрозаклепок зону сварки охлаждают струей сжатого воздуха до температуры ниже 50°С, после чего сварку продолжают.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заклепки устанавливают с перерывами не менее 3 с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2308360C1

Способ холодной электросварки чугуна с применением стального электрода 1951
  • Савченко Р.С.
SU96988A1
Способ электродуговой сварки чугуна со сталью и наплавки чугуна на сталь 1955
  • Зеленов А.И.
SU101726A2
Способ холодной электродуговой сварки и наплавки 1950
  • Бродович Н.В.
  • Вельмин А.А.
  • Назаров А.Г.
  • Обухов А.В.
SU92974A1
Способ электродуговой сварки чугуна 1989
  • Козлов Василий Петрович
  • Бабиков Леонид Георгиевич
SU1811458A3
Стол для оптических измерительных устройств 1982
  • Чудов Владимир Алексеевич
  • Филиппов Андрей Николаевич
SU1442818A1
JP 11199921 А, 27.07.1999
Устройство для фотопечати негативов деталей 1973
  • Зинченко Анатолий Григорьевич
SU561164A1
JP 7060483 A, 07.03.1995
DE 3600813 A, 16.07.1987
WO 2004058441 A, 15.07.2004.

RU 2 308 360 C1

Авторы

Головаченко Александр Федорович

Горовой Александр Алексеевич

Даты

2007-10-20Публикация

2006-06-08Подача