Способ сварки и наплавки и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B23K13/00 B23K25/00 

Фиг. 2

Изобретение относится к сварке и наплавке, может быть использовано во всех отраслях машиностроения для сварки и наплавки при изготовлении и восстановлении деталей, получения многослойных изделий и покрытий, нанесения износостойких и антикоррозионных покрытий.

Целью изобретения является расширение области применения способа и устройства для сварки швов в потолочном и вертикальном положении, в том числе для сварки протяженных швов.

Для нагрева, плавления и поддержания температуры ванны дополнительного материала используют индукционный нагрев, перемещают изделия от ванны дополнительного материала, в качестве которого используют металл ,не растворяющий при температуре процесса присадочный и основной металлы, к ванне присадочного металла, используемый при сварке тигель-кристаллизатор снабжают дополнительной перегородкой, разделяющей его внутренний объем на два сообщающихся, причем перегородка выполняет либо только роль ограничителя ванны присадочного материала, либо еще и роль кристаллизатора.

На фиг. 1 изображена схема сварки деталей из металла с потолочным положением шва; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема индук- ционно-шлаковой сварки кольцевого с горизонтальной осью вращения шва деталей.

Сварка деталей 1 из металла, например бериллия, с потолочным положением шва осуществляется расплавленным присадочным материалом 2 (бериллием), нагретым, например, до температуры 1350- 1400°С, достаточной для расплавления основного металла поверхностей кромок свариваемых деталей и образования прочного сварного соединения основного и присадочного металлов. Расплавление и нагрев присадочного металла осуществляется теплом дополнительной ванны 3 и вихревыми токами индуктора тигля-индуктора 4, имеющего магнитопровод 5 и медный водоохлаж- даемый охладитель (кристаллизатор) б, перегородку 7, закрывающую разделку кромок свариваемых деталей, боковые стенки 8 и заднюю стенку, ограничивающие расплавленный металл с четырех сторон и предотвращающие его растекание.

Тигель-индуктор работает на токах промышленной и повышенной частот. Материалом дополнительной занны 3 служит олово, имеющее плотность, равную 7,3 г/см3. Плотность бериллия составляет около 1,8 г/см3 (олово и бериллий практически не растворяются друг в друге).

Через отверстие в тигле в нагретую до рабочей температуры, например 1400°С, дополнительную ванну подается присадочный металл 9 в виде ленты сплошного

0

или несплошного (сетчатого) сечения. Лента нагревается и расплавляется, затем расплавленный присадочный металл, вследствие меньшей плотности, чем металл шлаковой

5 ванны, поднимается вверх и скапливается в ограниченном пространстве формующего устройства. Нагретый выше температуры плавления присадочный металл соприкасается с кромками свариваемых деталей,

0 которые соответственно подготовлены к сварке, в том числе возможен предварительный подогрев, оплавляет основной металл, перемешивается с ним и при перемещении тигля-индуктора вдоль шва охлаждается охладителем (кристаллизатором)

5 6 и образует сварной шов 10. Режимы процесса выбираются эмпирически.

Высота формующего устройства выбирается такой, чтобы расплавленный металл 2 мог бы вытекать поверх стенки 8 за счет давления столба ванны 3 высотой Н, равной разнице уровней дополнительной ванны по разные стороны перегородки. С учетом этой зависимости выбирается как максимальная высота устройства, так и расположение приемного отверс5 тия для присадочного металла (с учетом максимально возможного уровня дополни-, тельной ванны). Формующее устройство из- готавляется из огнеупорных или высокоогнеупорных материалов с защитной тугоплавкой оболочкой или без нее.

0 Индукционно-шлаковая сварка (фиг. 3) кольцевого с горизонтальной осью вращения шва деталей из бериллия (подобно свариваются швы в вертикальном положении) осуществляется с помощью тигля-индуктора (тигля-кристаллизатора) с соприкасающей5 ся дополнительной ванной 3. Тигель-индуктор имеет индуктор 4 с медным во- доохлаждаемым индуктирующим проводом и магнитопроводом, работающий на токах промышленной и повышенной частот, и ти0 гель из огнеупорных или высокоогнеупорных материалов с защитной оболочкой или без нее. В тигель-индуктор засыпается порошок, например, олова или свинца, которые в качестве металла шлаковой ванны плавятся и нагреваются до рабочей температу5 ры, например 1400°С, тепловой энергией, выделяющейся под действием вихревых токов, индуктируемых индуктором.

По достижении рабочей температуры в шлаковую ванну через приемное отверстие подается присадочный металл 9

® в виде ленты, который плавится и нагревается до температуры, например, 1350- 1400°С, теплом дополнительной ванны и вихревыми токами. В результате различия в плотности металлов дополнительной ванны,

5 например олова 7,3 г/см3 и свинца 11,3 г/см3, и присадочного металла бериллия (1,8 г/см3) последний поднимается вверх и скапливается между формующим элементом и свариваемыми деталями, при этом заполняя все пространство между кромками деталей, нагревая и оплавляя поверхности кромок деталей и перемешиваясь с основным металлом. При вращении деталей в направлении от дополнительной ванны к ванне присадочного металла металл заполнивший шов, соприкасается с охладителем и отвердевает, образуя сварной шов 10. Формующий элемент изготавливается из огнеупорных материалов.

Для исключения вытекания расплавленного металла через зазор в свариваемых деталях устанавливают дополнительные элементы 11 и 12, ограничивающие ванны расплавленных материалов.

Изобретение позволяет осуществлять сварку шва в потолочном положении, сварку кольцевых и вертикальных швов с движением тигля-индуктора или свариваемых и наплавляемых деталей и сварку легких металлов, в том числе и бериллия, а также повысить качество сварного шва и улучшить контроль качества.

Формула изобретения

. Способ сварки и наплавки с использованием формирующего устройства, при котором для плавления присадочного материала используют тепло ванны расплавленного дополнительного материала, имеющего больший удельный вес, чем присадочный материал, и температуру плавления меньшую, чем температура плавления присадоч

ного материала, отличающийся тем, что, с целью расширения области его применения, нагрев, плавление и поддержание необходимой температуры дополнительного ма- териала производят индукционным способом, а в качестве дополнительного материала используют материалы, не растворяющие основной и присадочный материалы при температуре ведения процесса.

2.Способ по п. I, отличающийся тем, что, с целью сварки протяженных швов, осуществляют перемещение изделия относительно формирующего устройства в направлении от ванны дополнительного материала к ванне присадочного материала.

3.Устройство для сварки и наплавки, содержащее корпус с индуктором и кристаллизатором, отличающееся тем, что, с целью выполнения швов в потолочном и вертикальном положении, корпус дополнительно снабжен перегородкой, разделяющей его внутренний объем на две сообщающиеся камеры, причем кристаллизатор охватывает лишь одну из камер, и выступающей за габариты корпуса.

4.Устройство по п. 3, отличающееся 5 тем, что, с целью выполнения швов в

потолочном положении, перегородка в части, выступающей за габариты корпуса, выполнена по форме и размерам в соответствии с разделкой свариваемых кромок.

о. Устройство по п. 3, отличающееся 0 тем, что, с целью сварки вертикальных и кольцевых швов, кристаллизатор установлен на перегородке. .

0

Изобретение относится к сварке и наплавке и может быть использовано во всех отраслях машиностроения для сварк и наплавки при изготовлении и восстановлении деталей, получении многослойных изделий и покрытий, нанесении износостойких и антикоррозионных покрытий: Целью изобретения является расширение области применения способа и устройства для сварки швов в потолочном и вертикальном положениях, в том числе для сварки протяженных швов. Нагрев, плавление и поддержание температуры ванны дополнительного материала 3 осуществляют индукционным способом, перемещают изделие от ванны дополнительного материала к ванне присадочного материала 2. В качестве ванны дополнительного материала используют металлы, не растворяющие основной и присадочный металлы при температуре процесса. При сварке используют тигель-кристаллизатор с.индуктором 4, снабженный дополнительной перегородкой 7, которая выполняет либо только роль ограничителя ванны присадочного материала, либо еще и роль кристаллизатора. Изобретение позволяет осуществить сварку легких металлов, в том числе и бериллия, в вертикальном и потолочном положениях, повысить качество сварного шва и улучшить контроль качества. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 3 ил. tO (Л

Фиг.1

Фиг.З