Способ изготовления подкладки для сварки Советский патент 1991 года по МПК B23K37/06 

Изобретение относится к сварке в частности к сварке тонкостенных изделий из высоколегированных сталей на медной подкладке с тугоплавким покрытием

Целью изобретения является предотвращение образования трещин в металле шва при сварке высоколегированных сталей и образование непрерывного твердого раствора между медью и никелем и соединения эвтектического состава между никелем и хромом.

Сущность способа заключается в следующем.

Поверхность медной подкладки, соприкасающуюся со свариваемым изделием, покрывают гальваническим методом никелем толщиной 7-12 мкм Затем на слой никеля наносят также гальваническим методом хром толщиной 20-25 мкм и осуществляют диффузионный отжиг подкладки при 980-1000°С в течение 3,5-4 ч

Нанесение покрытия из никеля менее 7 мкм нецелесообразно по следующим причинам При толщине никеля менее 7 мкм (толщина хрома 20-25 мкм) появляются трещины в сварном шве и изменение химического состава сварного шва Объясняется это тем, что часть хрома с поверхности остается в свободном, т.е химически несвязанном состоянии с никелем. При толщине никеля более 12 мкм (толщина хрома 20-25 мкм) в промежутке между твердым раствором медь-никель и соединением эвтектического состава никель-хром появляется никелевая тонкая прослойка. Образование ее связано с определенным соотношением содержания никеля и хрома для образования на их основе соединения эвтектического состава.

Наличие тонкой высокопластичной никелевой прослойки приводит к локальному выдавливанию соединения эвтектического

СП

t

сь

СА) 1 Ч) Ю

сл

состава никель-хром при поджатии изделия к подкладке и, следовательно, к появлению оголенных участков на медной подкладке, что влечет за собой образование трещин в шве при сварке за счет попадания в сварной шов меди. При толщине хрома менее 20 мкм (толщина никеля 7-12 мкм) образуется тонкий слой соединения эвтектического состава, что уменьшает вероятность получения качественного сварного соединения. Объясняется это тем, что при зажигании дуги возможно попадание паров меди через тонкий слой эвтектики в сварной шов и, соответственно, появление трещин.

Увеличение содержания хрома свыше 25 мкм при толщине никеля 7-12 мкм нецелесообразно, так как появляются трещины в сварном шве и наблюдается изменение химического состава сварного шва в сторону увеличения в нем содержания хрома. Появление дефектов объясняется тем, что на поверхности подкладки остается часть хрома, химически несвязанного с никелем, т.е. находящегося в свободном состоянии, что влечет к появлению сколов в локальных участках оправки и, соответственно, попаданию меди в сварной шов.

Изменение химического состава сварного шва объясняется испарением хрома при сварке, находящегося на поверхности оправки в химически несвязанном состоянии.

Сварку с использованием подкладки осуществляют на автомате УСА-500С неплавящимся электродом без присадочной проволокм в импульсном режиме. Источник питания 8СВУ-315.

При выполнении первого прохода сварки дугу смещают от центра стыка на фланец.

Режмм сварки 1 прохода: Св 180 А± ±10; VCB. 1 об/5± 10; гимп 0,32 с; гпаузьг 0,14 с; фронт нарастания импульса 0,08 с; угол наклона манипулятора 7° + 10.

При выполнении 2 прохода сварки дугу смещают на сильфон.

Режимы сварки 2 прохода: Св. 150А± ±10;Vce. 1 об/5±10;гимп. 0,32с;гПаузы 0,14 с; фронт нарастания импульса 0,08 с; угол наклона манипулятора 7 +10.

При выполнении третьего прохода сварки дугу ведут по центру стыка.

Режимы сварки 3 прохода: Св 160 А± ±10; Уев. 1 об/5± 10; тимп 0,32 с; гпаузы ° OJ4 с; фронт нарастания импульса 0,08 с;

Расход аргона в горелку при выполнении трех проходов 14 ± 2 л/мин.

Перед сваркой на подкладку наносили гальваническим методом слой никеля толщиной 7-12 мкм, а затем - слой хрома толщиной 20-25 мкм.

Термодиффузионный отжиг покрытия на подкладке осуществляли при Т 980- 1000°С 4,-4,5 ч в вакууме 10 3 мм.рт.ст.

Металлографическое исследование

шлифов с вырезанного сварного соединения показало отсутствие трещин в шве.

Использование покрытий подкладки с другим соотношением толщин слоев никеля

и хрома не позволяет получить качественного сварного соединения из-за появления трещин в сварном шве или одновременного появления трещин и изменения химического состава сварного шва.

Температура, равная 980-1000°С, и время выдержки 3,5-4 выбраны для обеспечения прочного сцепления покрытий с подкладкой за счет восходящей диффузии вблизи температуры плавления меди.

Термическая обработка при температуре ниже 980°С нецелесообразна, поскольку для достижения прочного сцепления покрытия с подкладкой и между слоями покрытий необходимо время, значительно превышающее 4 ч, что значительно увеличивает трудоемкость процесса.

Использование предлагаемого способа позволяет получить качественное сварное соединение сильфонов из тонколистовой

стали и обеспечить многоразовое использование подкладки в производстве.

Формула изобретения

1,Способ изготовления подкладки для сварки, при котором подкладку из меди покрывают тугоплавким металлом, например хромом, отличающийся тем, что с целью предотвращения образования трещин в металле шва при сварке высоколегированных сталей, подкладку предварительно покрывают слоем никеля толщиной 7-12 мкм, а затем слоем хрома толщиной 20-25 мкм.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью образования непрерывного твердого раствора между медью и никелем и соединения эвтектического состава между никелем и хромом, подкладку подвергают термической обработке при 9801000°С.

Изобретение относится к сварке в час тности к сварке тонкостенных изделий из высоколегированной стали на медной подкладке с тугоплавким покрытием Цель изобретения - предотвращение образования трещин в металле шва при сварке высоколегированных сталей и образование непрерывного твердого раствора между медью и никелем и соединения эвтектического состава между никелем и хромом Поверхность медной подкладки, соприкасающуюся со свариваемым изделием, покрывают сдоем никеля толщиной 7-12 мкм, на слой никеля наносят слой хрома толщиной 20- 25 мкм и осуществляют термическую обработку подкладки при температуре 980-1000йС в течение 3,5-4 ч Исполь,зова- ние подкладки многоразового пользования при сварке высоколегированных сталей обеспечивает отсутствие трещин в сварном шве 1 з п ф-лы