Способ дуговой многопроходной сварки деталей Советский патент 1989 года по МПК B23K9/00 B23K28/00 

J

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных изделий из вы- сокотеппопроводных металлов больших толщин.

Цель изобретения - предупреждение образования в сварном соединении трещин при выполнении протяженных швов на высокотеппопроводном металле.

Способ осуществляют следукщим образом.

10

Производят предварительный подогрев, причем подогрев заготовок производят на участках, удаленных от свариваемых кромок. При этом оси нагрева располагают параллельно линии стыка на расстоянии, равном 5-8 толщинам металла, а заготовки нагревают до достижения участками по оси нагрева температуры, близкой к 0,5 Т„ , а сваривае1«ыми кромками - близкой к 0,25 Тпд (Т„д - температура плавления металла),

При таком подогреве картина возникающих в свариваемых заготовках напряжений будет следующей. Металл, прилегающий к сваривае№1м кромкам, также будет нагреваться вследствие тегшопроводности, но до более низких температур. В результате этого он будет препятство1454599

ком (по оси нагрева) для обеспечения максимально возможных растягивающих напряжений в металле у кромки, gВыполнение указанных условий достигается при расположении оси нагрева параплельно линии стыка (срезу кромки) на расстоянии 450 - 700 мм от нее и при достижении участками по 10 оси нагрева температуры 540 - (время нагрева составляло около 2 ч) Установленные пределы размещения оси нагрева от линии стыка составляют 5-8 толщин металла,

При нагреве свыше металл заметно теряет упругость, что в итоге приводит к снижению растягивающих напряжений в металле у кромки.

Оптимальной Является температура 540-550 С, что для меди практически составляет 0,5 „, ,

При расположении оси нагрева на расстоянии от линии стыка менее 450 мм уменьшается градиент темперавать расширению металла, находящегося в зоне нагрева и, следовательно, испытывать напряжения растяжения, При последующем наложении сварочного термического цикла эти участки также начнут расширяться,Так как при этом вна- с чале происходит компенсация напряже- ний растяжения, то в-пбследующем напряжения сжатия не приобретают опасных значений. При таких условиях пластическая деформация металла не возни- g кает или развивается незначительно и разрушение металла не происходит.

Опытами на образцах было установлено, что при многопрохЬдной сварке

меди надежное сплавление швов с о сва- з Уменьшается градиент темпера- ривае ж металлом обеспечивается ког- большем, чем 700 мм из-за

- имеющих место неизбежных потерь тепла в окружающую атмосферу, невозможно достичь на свариваемой кромке температуры не ниже 250 С даже при более 30 длительном нагреве. В этом случае необходимо подогревать участки до более высоких температур, что ведет к увеличению временных и материальных затрат.

35 Промышленное испытание предлагаемого способа проведено на ПО Новокраматорский машиностроительный завод при сварке поддонов кристаллизаторов для печей ЭШП из меди больших 40 толщин.

До разработки предлагаемого способа была предпринята попытка многопроходной сварки под-флюсом поддона из меди толщиной 90 мм с предварите- 45 льным подогревом непосредственно свариваемых кромок. Сварку заготовок предполагалось выполнять с двух сторон с разделкой кромок (режим сварки см. ниже). Кромки подогревали до тем- 50 пературы в пределах 550-600 с. Однако уже при выполнении швов с одной стороны после четвертого прохода в сварном соединении было обнаружено

Ратуры, близкой к о 25 трещин, расположенne4 L; с; ав ГниГшвов Г Р-Рн практически по всей основным металлом; макси-по Раскрытия трещин

мапьно возможного тетера- ° ° «« заключение, что

тур меаду КРОМКОЙ и гревае Гучж:т- -Р°-Д- в околошовных участ - ., tkv/lB IVkJi -

да его температура не ниже 250°С. При меньших температурах в сварном соединении появляются несплавления.

Подогрев сваривae ix кромок выше 300 С также нецелесообразен, так как при этом уменьшается градиент температур между ними и нагреваеьыми участ тками, что приводит к уменьшению растягивающих напряжений в участках металла у кромок и, следовательно, к меньшей компенсации последующих сжиIмакщих напряжений, которые возникают

1 в этих участках под действием терми-.. ческих сварочных циклов.

Оптимальной является .температура сваривае№1х кромок, равная 270-275 С,

I что для меди практически составляет

|0.25 Т„д .

Опыты по обработке нагрева прово- . ;дили на медной заготовке размерами :90 X 1175 1800 мм. Подогрев заготовки осуществляли длиннофакельной ин- жекционной горелкой. Заготовку нагревали по длине 1800 мм.

Исходили из следующих условий: получение на свариваемой кромке темпехл, ,

1454599

ком (по оси нагрева) для обеспечения максимально возможных растягивающих напряжений в металле у кромки, gВыполнение указанных условий достигается при расположении оси нагрева параплельно линии стыка (срезу кромки) на расстоянии 450 - 700 мм от нее и при достижении участками по 0 оси нагрева температуры 540 - (время нагрева составляло около 2 ч). Установленные пределы размещения оси нагрева от линии стыка составляют 5-8 толщин металла,

При нагреве свыше металл заметно теряет упругость, что в итоге приводит к снижению растягивающих напряжений в металле у кромки.

Оптимальной Является температура 540-550 С, что для меди практически составляет 0,5 „, ,

При расположении оси нагрева на расстоянии от линии стыка менее 450 мм уменьшается градиент темперас

Уменьшается градиент темпера- большем, чем 700 мм из-за

По предлагаемому способу сваривали два поддона размерами ISOOx /2350 мм из меди толщиной 90 мм и 2000 2240 мм из меди толщиной 105 им Длина швов составляла соответственно 1800 и 2240 мм.

Швы выполняли автоматической сваркой под флюсом на установке, смонтированной на базе головки ABC и источника питания ВСЖ-1602. В качестве сварочных материалов использовали гфо волоку БрХГО 6-0,5 диаметром 5 мм и флюс АН-М13.

Поддоны сваривали из дёух заготовок. Сварку производили также с двух сторон с разделкой кромок. Предварительный подогрев заготовок осуществляли двумя длиннофакельными инжек- ционными горелками, расположенными п обе стороны от стыка. Горелки располагали так, чтобы оси нагрева были параллельны линии стыка и отстояли от нее на 600 - 650 мм. Для уменьшения потерь тепла заготовки укрывали несколькими слоями асбестовой ткани.

Регулируя модность факела, загог товки нагревали до достижения участками по оси нагрева температуры 540- , а кромками - 250-300 С, Температуру нагрева контролировали контактными термопарами.

10

Сварку выполняли на режиме: V,,8 м/ч,- м/ч, и. 50 В, les 850-900 А,

После каждого прохода швы подвергали осмотру. При этом трещин не было обнаружено. Механическая обработка рабочих поверхностей поддонов после сварки показала отсутствие дефектов в сварных швах. Гидроиспытания поддонов также подтвердили удовлетворите-г льное качество сварных соединений. Указанные поддоны установлены на печи ЭШП и эксплуатируются.

15

формула изобрет ени.я

5

Способ дуговой многопроходной сварки деталей, преимущественно толстостенных, при котором осуществляют .-., предварительный подогрев участков, , удаленных от свариваемлх кромок и параллельных продольной оси шва, до оп- . ределенной температуры, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью предупреждения образования в сварном соединении трещин при выполнении протяженных швов на высокотеплопроводном металле, подогрев производят на участках, удаленных от сваривае№1х кромок на расстояние, равное 5-8 толщинам детали, и до достижения на этих участках температуры, близкой 0,5 „, , а сваривaei ii M кромками - 0,25 Тр , где Тпл температура плавления.

0

Изобретение относится к сварке, в частности к способу дуговой многопроходной сварки, и найдет применение в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения - предупреждение образования в сварном соединении трещин при выполнении протяженных швов на высокотеплопроводном металле больших толщин. Соединения выполняют многопроходной сваркой с предварительным подогревом заготовок, который производят на участках, удаленных от свариваемых кромок. При зтом оси нагрева располагают параллельно линии стыка на расстоянии, равном 5-8 толщинам металла. Заготовки нагревают до достижения участками по оси нагрева температуры, близкой к 0,5 Т,, , а свариваекыми кромками - температуры близкой к 0,25 Тп„ , где T„ - температура плавления металла. При такой схеме подогрева в зоне нагрева металл испытывает напряжения растяжения. При последующем наложении сварочного цикла эти участки также начинают расширяться. Т.к. происходит компенсация напряжений растяжения, то в последующем напряжения сжатия не приобретают опасных значений, следовательно разрушения не происходит. i (/