СПОСОБ СВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2017 года по МПК B23K9/09 

Описание патента на изобретение RU2607296C1

Способ сварки металлических изделий относится к области сварочных технологий и может быть применен для сварки любых конструкций, в т.ч. крупногабаритных, для улучшения однородности структуры металла сварных швов и снижения остаточных напряжений в околошовной зоне.

Известен способ снятия остаточных напряжений и улучшения структуры металла путем ввода ультразвуковых колебаний (УЗК) в околошовную зону (патент РФ №2270441, кл. G01N 29/04). Ультразвук оказывает комплексное воздействие на сварочную ванну, вызывает образование новых центров кристаллизации в условиях развитой кавитации, что позволяет получить измельченную структуру кристаллизирующейся ванны и вывести газовые поры из застывающего металла шва. Однако введение УЗК в околошовную зону требует наличия надежного акустического контакта с металлом свариваемой детали, что выполнить при высокой температуре этой зоны затруднительно, а при необходимости варить длинные швы - особенно, потому что скользящий акустический контакт недопустим из-за своей ненадежности.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ сварки импульсной дугой (патент SU №1782197), при котором дугу питают импульсами тока длительностью 4-20 мкс и частотой 15-20 кГц и формируют ее синхронным зажиганием двух или более дуг от параллельных электродов.

Недостатком этого способа является воздействие на сварочную ванну только однополярными ультразвуковыми колебаниями (это происходит при синхронном зажигании дуг) и только в ее ограниченном объеме - в зоне расположения электродов. Это снижает влияние обработки колебаниями на структуру сварного шва, ведь ее формирование продолжается даже после затвердевания металла.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение механических свойств металла сварного шва за счет улучшения его структуры и снижения остаточных напряжений в околошовной зоне за счет генерации двухполярных высокочастотных колебаний непосредственно в кристаллизующемся металле вплоть до окончания в нем структурных превращений.

Технический результат достигается тем, что при сварке по меньшей мере двумя электродами импульсы тока одной и той же ультразвуковой частоты от источников подают на разные электроды с разной полярностью (суммы токов положительной и отрицательной полярностей делают при этом по возможности примерно равными) и в разные моменты времени - сдвиг положительных импульсов относительно отрицательных должен быть равным 180 эл. град., а общий провод всех источников тока подключают к свариваемому изделию в начале сварки так, чтобы через кристаллизующуюся сварочную ванну протекал суммарный от всех дуг разнополярный ток с частотой источников питания. Кроме того, для повышения эффективности обработки по всей длине сварочной ванны, где еще продолжаются процессы структурных преобразований, воздействуют магнитным полем в плоскости, перпендикулярной оси шва.

Протекание разнополярного тока вызывает реверсивные с той же частотой механические колебания решетки, что повышает эффективность воздействия ультразвуковых колебаний металла. Это воздействие вызывает дробление зарождающихся кристаллов, релаксацию внутренних напряжений в околошовной зоне.

Механизм воздействия колебаний электрического тока в ультразвуковом диапазоне частот на структуру кристаллизующегося металла подобен действию ультразвука, только вместо внешних акустических колебаний на образующуюся кристаллическую решетку, обладающую собственным электромагнитным полем, воздействует электромагнитное поле высокочастотной составляющей протекающего через нее электрического тока. Для усиления механических колебаний, воздействующих на кристаллизующийся металл ванны, вокруг нее создают постоянное или, чтобы избежать остаточного намагничивания, низкочастотное переменное магнитное поле в плоскости, перпендикулярной оси шва. В этом случае векторы тока ультразвуковой частоты и магнитного потока в ванне тоже расположены под прямым углом и обеспечивают максимальные механические усилия на частицы металла в ванне. Направление этих сил определяется правилом «левой руки» и его можно менять, изменяя направление магнитного потока в той же плоскости. Время необходимого воздействия полем должно быть не меньше, чем время, необходимое для окончания структурных превращений в металле шва, которое зависит от многих факторов - энергии сварки и ее скорости, толщины и химического состава свариваемого металла, количества дуг, условий охлаждения и др.

Способ иллюстрируется на фиг. 1.

Способ может быть осуществлен при использовании инверторных источников питания 1 и 2, токи I1 и I2 которых содержат пульсации на частоте преобразования (15÷30) кГц, подсоединением обратного провода 3 в начале свариваемого шва 4 так, чтобы разнополярный суммарный ток от всех дуг проходил через сварочную ванну при сопровождении движущейся зоны кристаллизации магнитной системой 5 соответствующего типа.

На фиг. 2 - осциллограмма тока в общем проводе тока, проходящего через сварочную ванну.

Предлагаемый способ позволяет повысить ударную вязкость металла шва, как минимум, в 1,5 раза.

Похожие патенты RU2607296C1

название год авторы номер документа
Способ сварки сформованной трубной заготовки с индукционным подогревом 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Булыгин Алексей Александрович
RU2660540C1
Способ изготовления труб сваркой 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
RU2637039C1
СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ 2005
  • Глущенков Владимир Александрович
  • Иголкин Алексей Юрьевич
  • Родин Николай Петрович
  • Бобринский Владимир Иванович
  • Фомичева Людмила Федоровна
  • Юсупов Ринат Юнусович
RU2288823C2
Способ устранения дефекта сварного шва трубной сформованной заготовки, выполненного с использованием лазера 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Булыгин Алексей Александрович
  • Стратулат Василий Юрьевич
RU2668621C1
СПОСОБ ГИБРИДНОЙ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА С УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКОЙ 2018
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Булыгин Алексей Александрович
RU2697685C1
Способ бездефектной гибридной лазерно-дуговой сварки толстостенных стыковых соединений 2018
  • Романцов Игорь Александрович
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Мурзин Дмитрий Алексеевич
  • Мустафин Марат Равилевич
  • Булыгин Алексей Александрович
RU2697754C1
СПОСОБ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ 2011
  • Хаванов Владимир Александрович
  • Хорев Виталий Николаевич
  • Келин Михаил Сергеевич
  • Козлов Виталий Евгеньевич
  • Губа Сергей Валерьевич
RU2475344C1
Способ устранения дефекта сварного шва трубной сформованной заготовки, выполненного с использованием лазера 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Булыгин Алексей Александрович
  • Стратулат Василий Юрьевич
RU2668623C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ 2018
  • Стрельников Илья Владимирович
RU2683990C1
СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ 2003
  • Леонтьев А.Б.
  • Горячев В.Ф.
RU2253551C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 607 296 C1

Реферат патента 2017 года СПОСОБ СВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к способу сварки металлических изделий. Сварку осуществляют по меньшей мере двумя электродами с подачей импульсов тока ультразвуковой частоты. Импульсы тока от источников, питающих электроды, подают на разные электроды с разной полярностью и с одинаковой частотой и сдвигают положительные импульсы относительно отрицательных на 180 эл. град. В начале сварки общий провод источников тока подключают к свариваемому изделию с обеспечением протекания суммарного от дуг разнополярного тока с частотой источников питания через кристаллизующуюся сварочную ванну. По всей длине сварочной ванны в процессе ее кристаллизации воздействуют магнитным полем в плоскости, перпендикулярной оси шва. Изобретение позволяет повысить механические свойства металла сварного шва за счет улучшения его структуры и снижения остаточных напряжений в околошовной зоне. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 607 296 C1

Способ сварки металлических изделий, включающий сварку по меньшей мере двумя электродами с подачей импульсов тока ультразвуковой частоты, отличающийся тем, что импульсы тока от источников, питающих электроды, подают на разные электроды с разной полярностью и с одинаковой частотой и сдвигают положительные импульсы относительно отрицательных на 180 эл. град., причем в начале сварки общий провод источников тока подключают к свариваемому изделию с обеспечением протекания суммарного разнополярного тока с частотой источников питания через кристаллизующуюся сварочную ванну, при этом по всей длине сварочной ванны в процессе ее кристаллизации воздействуют магнитным полем в плоскости, перпендикулярной оси шва.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2607296C1

Способ сварки импульсной дугой 1989
  • Батухтин Вячеслав Афанасьевич
  • Стрекаловская Светлана Витальевна
SU1782197A3
0
  • Б. Е. Патон, С. Л. Мандельберг, Б. Г. Сидоренко, В. Е. Лопата,
  • В. Ф. Мошкин Р. И. Гаркалюк
  • Институт Электросварки Е. О. Патока
SU353800A1
Способ четырехдуговой сварки 1984
  • Мандельберг Симон Львович
  • Сидоренко Борис Григорьевич
  • Лопата Всеволод Ефимович
  • Малицкий Валерий Валентинович
  • Мошкин Венедикт Феофанович
  • Гаркалюк Родимир Иванович
SU1199527A1
Способ дуговой сварки 1976
  • Дорошенко Федор Евгеньевич
  • Фролов Василий Васильевич
  • Чернышов Георгий Георгиевич
SU647075A1
US 6225598 B1, 01.05.2001.

RU 2 607 296 C1

Авторы

Романцов Игорь Александрович

Романцов Александр Игоревич

Шандер Сергей Викторович

Даты

2017-01-10Публикация

2015-06-30Подача