Способ местной защиты титановых сплавов с обратной стороны шва при сварке Советский патент 1983 года по МПК B23K9/02 B23K37/06 

оо а

О5

ел

Изобретение относится к сварке плавлением и может быть использовано при сварке сложных титановых узловбез применения камер с контролируемой атмосферой.

В современной сварочной технологии при сварке титановых узлов все чаще вместо дорогостоящих камер с контролируемой атмосферой применяют способь местной защиты металла от атмосферы воздуха.

Известен способ местной защиты титановых сплавов с обратной стороны шва с помощью «карманов из газонепроницаемых материалов 1.

Недостатком известного способая является его сложность и недостаточное качество защиты.

Известен также способ местной защиты титановых сплавов с обратной стороны щва при сварке, согласно которому самоудерживающееся покрытие в виде флюс-пасты наносят на защищаемые поверхности 2.

Недостаток указанного способа заключается в том, что при одноп}эоходной (с полным приваром) сварке стыковых соединений из титановых сплавов на оптимальдля данной толщины металла режиме, который определяется как щириной щва, так и его коэффициентом формы, и с защитой обратной стороны щва флюсовым покрытием наблюдается несплавление кромок со стороны корня щва, т. е. не формируется обратный валик. Это является следствием не только условий теплопередачи на границе металл - расплавленный флюс, но и в больщой степени окисления кромок кислородом атмосферы в процессе нагрева флюса до его расплавления (диффузия через пустоты между гранулами флюса). При этом интенсивность окисления значительна, так как в силу низкой теплопроводности титана, условий на границе металл - флюс и опережения во времени фазой нагрева металла фазы плавления флюса температура кромок с обратной стороны щва в момент образования сплощного слоя расплавленного флюса достаточно велика и может значительно превыщать температуру перехода флюса в жидкое состояние. Нельзя также исключить диффузию кислорода через флюсовой расплав в процессе сварки. Окисленные кромки имеют более высокую температуру плавления и хуже смачиваются расплавленным металлом, что препятствует формированию обратного валика.

Цель изобретения - обеспечение полного провара при сварке стыковых соединений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу местной защиты титановых сплавов с обратной стороны шва при сварке, .при котором самоудерживаюи ееся :(1Кр1лтие в виде флюс-пасты наносят на , г.шлцаемые поверхности, покрытие выполь от двухслойным, причем первый слой на: :ч-ят узкой полосой на свягжваемые кромки только в зоне требуемого провара и выполняют на основе титанового порощка.

Для определения оптимального количественного соотнощения компонентов в покрытии проводилась аргонно-дуговая сварка плоских образцов из сплава БТ 20 толщиной 2 мм, защищенных с обратной стороны шва исследуемым покрытием, с последующей оценкой прочностных и пластических свойств сварных соединений путем определения предела прочности при статическом разрыве и угла загиба при статическом изгибе.

Полученные прочностные и пластические характеристики сваренных таким путем соединений соответствуют требованиям, предъявляемым к сварным соединениям техническими условиями, действующими в отрасли.

Соотношение компонентов в слоях поQ крытий следущее, вес.%:

Первый слой. Титановый порошок27,5 Акриловая смола72,5 Второй слой. Кальций фтористый765 Натрий хлористый4 Акриловая смола 20 В указанных примерах защитных покрытий в качестве связующего использовали акриловую смолу типа БМК-5 (3 вес./о), разведенную на растворителе Р-5 (77 вес.%) 0 а в качестве титанового порошка - порошок типа ПТМ.

Покрытие наносят перед сваркой на металл с обратной стороны шва. При этом ширина покрытой зоны должна быть не менее ширины зоны высокотемпературного взаимодействия металла с атмосферой, а толщина не менее 1,7-2 мм.

Ширина первого слоя (на основе титанового порошка) должна быть не менее 4-5 мм, толщина не менее 0,8-1 мм. Материал галогенидного наполнителя представляет собой порошок с диаметром гранул 0,10-0,15 мм.

Покрытие наносится шаблонным шпателем методом обмазки. Сушка каждого слоя покрытия осуществляется при Т 200°С в 5 течение 20 мин или при комнатной температуре в течение 8 ч.

Первый слой покрытия в этом случае обеспечивает дополнительную защиту шва от кислорода и способствует формированию обратного валика. Это объясняется тем, что титановый порошок, имея такое же, как основной металл, химическое средство к кислороду, но значительно большую (в силу тонкой грануляции) активную поверхность, в процессе сварочного нагрева окисляется С кислородом, проникшим к зоне формирования обратной стороны щва. Этим первый слой препятствует проникновению значительной части кислорода к кромкам и их ,103 i окислению. При этом большая часть окислов порошка переходит в расплавленный флюс, так как окислы титана хорошо растворимы в растворах фторидов щелочноземельных металлов, в данном случае кальция. Размер первого слоя (количество титанового порошка) берется таким, чтобы осуществляемая дополнительная заш.ита обеспечивала сплавление кромок и качествен16654 ное формирование обратной стороны шва. Например, при аргонно-дуговой сварке сплава ВТ20 с толш,иной листа 2 мм ширина первого слоя составляет 4-5 мм, а толщина - 0,8-1,0 мм. После сварки первый слой удаляется вместе с остальной частью покрытия механическим путем.

СПОСОБ МЕСТНОЙ ЗАЩИТЫ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ С ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ ШВА ПРИ СВАРКЕ, при котором самоудерживающееся покрытие в виде флюс-пасты наносят на защищаемые поверхности, отличающийся тем, что, с целью обеспечения полного провара при сварке стыковых соединений, покрытие выполняют двухслойным, причем первый слой наносят узкой полосой на свариваемые кромки только в зоне требуемого провара и выполняют на основе титанового порощка.