Состав защитной атмосферы для дуговой сварки в камере Советский патент 1984 года по МПК B23K35/38 

о

CD Ю

СР СО

1 ,

Изобретение относится к дуговой сварке в среде защитных газов н может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства СССР при сварке конструкций преимущественно из актиЪных материалов,

Известна защитная атмосфера для дуговой сварки, состоящая из аргона с добавлением хлора { .

Эта смесь увеличивает глубину проплавления, но при этом имеет место пористость.

Известен состав защитной атмосфры, состоящий из смеси аргона с фтором 23.

Эта смесь уменьшает пористость, но глубина проплавления при этом увеличивается.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является смесь, состоящая из инертного газа и фтористого бора при следующем соотношении компонентов, об.%:

Фтористый бор 0,01-0,05

Инертный газ Остальное

Эта смесь позволяет увеличить глубину проплавления, измельчить структуру металла шва, а также уменьшить количество пор 3.

Однако введение малых количеств фотористого бора мало влияет на измельчение структуры титановых сплавов, так как при взаимодействи защитной атмосферы с расплавленным металлом сварочной ванны малые количества фтористого бора не успеBaioT проникнуть в расплавленный металл.

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений . путем улучшения механических свойс

Эта цель достигается тем, что в состав защитной атмосферы для дуговой сварки в камере, содержащи инертный газ и фтористый бор, допонительно содержит фтор и хлор при следующем соотношении компонентов, об.%:

Фтор 2-3

Хлор 0,5-1

Фтористый бор 1-2

Инертный газ Остальное

При сварке активных металлов, например титана, основные затруднения связаны с появлением пористост в металле сварного шва.

Поры являются дефектом сварки, нередко приводящим к браку сварных

92992

узлов, с другой стороны,поры являясь концентратором напряжений понижают предел выносливости, а также могут стать причиной появления трещин с сварной конструкции.

Предлагаемый способ позволяет получить высококачественные сварные . соединения без пор из активных

металлов и сталей.

IQ Грименение смеси аргона с фтором и хлором и добавками фтористого бора позволит повысить качество сварного соединения без каких-либо дополнительных технологических j мероприятий.

Фтор, хлор и фтористый бор в газовой фазе взаимодействуют с металлом сварочной ванночкИ;соединяются с водородом по реакции; ВРз в + 3 F И + СЕ КС1 Н ч- F HF TiOj-t- 2F2 02+ TiF 3F TiF + 3HF Ti02+ ACC TiCe К 2 Ti + 2HCE В результате, протекания указанных реакций происходит связывание водорода во фтористый и хлористый водород, который легко удаляется или растворяется в металле, при этом бор играет роль катализатора, ускоряющего протекание реакции.

Так как процесс сварки весьма быстротечный процесс, необходима 5 быстрая дегазация металла сварочной ванны.

Водород, являясь главным источником пористости,, в результате реакции обезвреживается, таким образом 0 происходит предупреждение образования пористости при сварке. Кроме того, парциальное давление водорода в атмосфере дуги снижается, что интенсифицирует процесс его дегазации и 5 выделения из металла сварочной

ваннь ; соединения liF и НСЕ являются летучей газовой фазой, которая может захватывать газовые пузырьки и вместе с ними всплывать из жидкого металла. 0 Кроме того, хлор стабилизирует дугу и резко у1зеличивает глубину проплавления, и уменьшая величину погонной энергии дуги, интенсифицируя процесс дегазации и гашения про5 цесса образования пор в расплавленном металле.

При сварке в контролируемой атмосфере фтор, фтористый бор и хлор

добавляются в аргон согласно указанным объемам при заполнении камер, а затем вся смесь удаляется, после окончания сварки, вакуумным насосом в атмосферу.

Проведенными экспериментами, установлено, что при автоматической . сварке сплава ОТ-4 толщиной 2,0 мм по режиму:

Величина сварочного тока,.АI20

Напряжение дуги, В 8-10 Диаметр электрода, мм 3 Расход аргона, л/мин 8 Скорость сварки, м/ч 12 получены положительные результаты. Сварены 2 партии образцов по 4 и 6 стыков, длиной 300 мм, торцы пластин отфрезерования. Результаты экспериментов приведены в таблице.

При сварке в смеси Аг и менее 27, F, 1% BFj и 0,5% се не наблюдается эффект гашения пористости и стабилизации процесса.

Смесь аргона с более 3% F, 2% BF и 1% се эффективна по предупреждению пористости, но создает некачественное формирование металла шва. Сварка в смеси Аг-+2,5% F + 1,5 BF + -1 % СВ дает положительные результаты. Из полученных результатов видно, что

при сварке в смеси Аг и 2,5% F + +1,5 BFjи С8 - 1% поры отсутствуют, при этом пластичность соединения возврастает. Формирование шва улучшается, шов имеет серебристый цвет.

Данные показывают, что качество сварных соединений, выполненных в смеси Аг + F + С высокие.

Защитная атмосфера проста и не требует больших затрат, позволит

шире внедрять сварные конструкции в производство. Защитная атмосфера для сварки конструкций из титановых и др, активных сплавов может быть рекомендована для широкого использования в промъш1ленности.

Экономический эффект от внедрения защитной атмосферы при сварке, например, узлов типа направляющих аппаратов из титановых сплавов двигателей определяется по ликвидации брака от пористости, несплавлений и других дефектов, и повьш1ения ресурса в 1,5 раза.

СОСТАВ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ В КАМЕРЕ, содержащий инертный газ и фтористый бор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем улучшения механических свойств, он содержит дополнительно фтор и хлор при следующем соотношении компонентов, о6.%: 2-3 Фтор 0,5- Хлор Фтористый 1 бор Инетрный Остальное газ

5 Смесь Ar.+2/oF- -l% То же 7 Ar+ 3%F-t-2%BFj+ U Ct Поры отсутствуют8 Ar+F+CE BFj- смесь То же 2,5%F+l,5%BFj+ 0,75% С 30 пор Ha9S П ,7-19,6 Формирова0,3-0,6 мм ние шва 100 мм хорошее 25 шт. пор 78,7-79,7 на i 00 мм 36шт.пор 77,6-78,2 37шт.пор 77,5-75,5 15 шт.пор 77,2-77,3 90,50,8 мм 19 шт.пор 77,4-77,5 00,3-0,6 мм 80-81,5 67-90 Формирование шва плохое 78-79,5 70-80 Формирование шва нормальное 9Ar+F+C + BFj 2,5%+0,75% .+ 1,5% 10Ar+F-1-C +ВРз Поры от 2,5%+0,75%-И,5% ствуют 1 I Ar+F+гг fBFj 2,5%+0,,5% 12 Ar+F-t-Ce +BF 2,5%+ 0,75%-(-1,5%

Продолжение таблицы 79,5-80,3 65-90 Формирование шва нормальное 78-79,3 70-90 То же 77-78,5 75-90 - 78,5-78,6 82-92