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

Изобретение относится к электрошлаковой сварке и может быть использовано во всех отраслях машиностроения.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения стабилизация электрошлакового процесса и повышение скорости сварки

Поставленная цель достигается при использовании дополнительного нагрева вихревыми токами как кромок свариваемого металла, так и материала шлаковой и металлической ванн изнутри разделки шва. Вихревыми токами в начальный период сварки осуществляется нагрев и расплавление материала шлаковой ванны (в разделку кромок шва над поперечной подкладкой между кромками и устройством засыпается флюс, и индуктор включается в цепь источника тока), нагрев поверхностей кромок свариваемого металла, нагрев расплавленного присадочного матрпиалл и материала шлаковой ванны В результате дополнительного

нагрева выравнивается температура присадочного материала, повышается его жидко- текучесть, перемешивание с основным металлом и качество соединения с ним после кристаллизации Выравнивается также температура нижних слоев шлаковой ванны, повышается надежность расплавления присадочного материала кроме того аспед- ствие выравнивания температуры и ее равномерного распределения в основном металле, в расплавленном присадочном металле и в шлаковой ванне снижается вероятность образования дефекта в виде непровара, снижается зависимость электрошлакового процесса от неравномерности работы источника тока и увеличивается скорость подачи электрода (присадочного ма териала) следовательно скорость сварки

Для осуществления нагрева вихревыми токами служат соответствующие устройства Для сварки швов со сквозной разде кои кромок например стыковых с прчмоуопьО

ной разделкой кромок, используется устройство, состоящее из формующих накладок, ограничивающих расплав, и индуктора, расположенного между этими накладками и встроенного в них таким образом, что в процессе сварки индуктор постоянно находится в расплаве шлаковой и металлической ванн в плоскости раздела ванн, т.е. в горизонтальной плоскости. Индуктор состоит из медного (возможен и другой материал) во- доохлаждземого индуцирующегопровода, электротермостойкой изоляции, защитной тугоплавкой оболочки (и без нее), может иметь магнитопровод с пазом, направленным вниз, или утолщение верхней части изоляции для направления энергии в нижнюю часть расплава. Режим работы индуктора подбирается электрически.

Устройство для сварки швов с несквозной разделкой кромок, например кольцевых и стыковых с V-образной, фасонной разделками кромок или с замковым соединением, состоит из формующей накладки или кокиля-кристаллизатора с встроенным индуктором, погруженным в разделку шва (т.е. он отстоит от накладки или кристаллизатора кокиля на расстояние, -достаточное для эффективного нагрева кромок, которое определяется по горячей глубине проникновения вихревого тока, в свою очередь зависящей от частоты используемого тока).

В отличие от известных индукторов предлагаемый индуктор не только погружен в разделку кромок шва, а в процессе сварки и в расплав шлаковой и металлической ванн, но и расположен в вертикальной плоскости, что дает возможность прогревать кромки свариваемого металла, шлаковую и металлическую ванны. Подобное положение встроенного индуктора позволяет разместить его в разделке кромок шва, ширина которой, как правило, не превышает 30 мм. Индуктор состоит из медного водоох- лаждаемого индуцирующего1 провода, электротермостойкой изоляции, мзгнито- проводз с пазом, направленным таким образом, что в процессе сварки основной зоной действия индуктора являются шлаковая ванна в нижней части, стык свариваемых металлов и металлическая ванна.

На фиг.1 изображена схема устройства для электрошлаковой сварки шва с фасонной разделкой кромок; на фиг.2 - разрез А--А на фиг. 1; на фиг.З - устройство, вариант выполнения.

Способ осуществляется следующим образом.

На свариваемый металл 1 устанавливаются формующие ползуны 2 с встроенным

индуктором 3, имеющим медный водоох- лаждаемый индуцирующий провод 4, контактные колодки 5, электротермостойкую изоляцию 6, магнитопровод 7 и тугоплавкий

защитный слой 8. В начальный период сварки в пространство между кромками, индук- гором и поперечной подкладкой (не изображена) засыпается флюс, индуктор включается в цепь, и осуществляется нагрев

0 и расплавление флюса. После образования шлаковой ванны 9 осуществляется собственно электрошлаковый процесс: электрод 10, включенный в цепь источника тока, подается в шлаковую ванну, нагревается и

5 плавится, присадочный материал,стекая по защитному слою, образует мегзлличеи ю ванну 11; после подогрева металлической ванны до рабочей температуры начинается перемещение устройства вверх по разделке

0 шва со скоростью сварки.

Ориентировочное условия и параметры сварки: свариваемый металл сталь 14ХМНДФР, толщина металла 50 мм. сварочный зазор 30 мм, сварочная проволока

5 Св-10ХГН2МЮ, флюс АН-8М, сварка без колебания электрода, диаметр сварочного электрода 5 мм, глубина шлаковой ванны 60-70 мм, сухой вылет электрода 60-100 мм, скорость сварки 2,5 м/ч, скорость подачи

0 электрода 190 м/ч, напряжение сварки 40 В, сила сварочного тока 510 А.

Ориентировочные параметры для индуктора: наружный диаметр индуктирующего провода 8 мм, внутренний 5 мм, толщина

5 электротермостойкой изоляции 2,5 мм, частота индуктирующего тока 2550 Гц, напряжение на колодках индуктора 11,5 В, ток в индукторе 780 А, горячая глубина проникновения вихревого тока 11-13 мм, расстояние

0 наиболее удаленной поверхности индуцирующего провода от накладки 38-40 мм.

При использовании устройства, показанного на фиг.З, способ осуществляется следующим образом. На свариваемый ме5 талл 1, подготовленный соответствующим образом, устанавливаются формующие накладки 2 с встроенным индуктором 3, имеющим медный водоохпаждаемый индуцирующий провод 4, контактные ко0 лодки 5 для присоединения к источнику тока, электротермостойкую изоляцию 6 и тугоплавкую защитную оболочку 8. В начальный период сварки в простоанство между кромками, индуктором и нижней

5 подкладкой (на рисунке не изображена) засыпают флюс в количестве, достаточном для наведения шлаковой ванны требуемой высоты, например 70 мм над верхней точкой индуктора, индуктор включается в цепь источника тока, и в результате теплового действия вихревых токов осуществляется нагрев и расплавление сварочного флюга. После наведения шлаковой ванны 9 осуществляется элктоошлаковый процесс электрод 10 включенный в uens- источника тока, подается з шлаковую ванну, нагревается, плавится и стекая по защитному слою индуктора, оседает внизу образуя металлическую ванну 11 .инд/ктор, индуцируя вихревые токи, подогревает металлическую ванну до оптимальной температуры,например 1540°С после чего начинается переме- ш/. ние Ф)омукги .ix накладок вверх, металлическая ваьна оплавляет основной металл, пореме иивг.ется с ним и затем, ох- лаждаясь, обэг-зур свар юе соединение.

Сриент /ропочние параметры режима сварки: .чно шлаковой ванны 60-70 мм, сухой РЫЛО г электрода 70-100 мм,скорость попорлчных колебаний равна нулю, величи- из зазора 30 мм, скорость сварки 1,5 м/ч, напряжение сварки 45 В диаметр Сварочного электрода 5 мм, скорость подачи электродной проволоки 225 м/ч, сила сварочного тока 580 А, свариваемый металл - сталь марки 14Х2ГМР, сварочная проволока Св- 10ХГН2МЮ, флюс АН-8М.

Ориентировочные параметры режима для индукгооа: наружный диаметр индуцирующего провода 10 мм, внутренний 5 мм, толщина электротермостойкой изоляции в нижней половине 2 мм, в верхней половине 12 мм, толщина тугоплавкого защитного слоя 1,5 мм, частота индуцирующего гока 2500 Гц, мощность индуктора 9 кВт, напря- жение на зажимах (колодках) индуктора 11- 12В, ток в индукторе 800 А.

Применение изобретения обеспечивает следующие преимущества: использование проволочных электродов без колебаний;

снижение вероятности риска получения дефектов от остановки или неустойчивости электрошлакового процесса: гарантированное поддержание оптимального режима металлической ванны; стабилизация режима нагрева основного металла; уменьшение силы тока на сварочном электроде угеличе- ние сухого вылета электрода; увеличение диапазона регулирования режимов электрошлаковой сварки; увеличение временного промежутка для смены электрода или наладки оборудования; возможность прерывистой сварки шва.

Формула изобретения

1.Способ электрошлаковой сварки, при котором в пространстве, ограниченном свариваемыми кромками и формирующим устройством, наводят шлаковую и металлическую ванны, используя для нагрева шлаковой и металлической ванн и связываемых кромок джоулево тепло от проходящего между электродом и изделием тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, стабилизации злектрошлакового процесса и повышения скорости сварки, осуществляют дополнительный индукционный нагрев свариваемых кромок и шлаковой ванны источником, который располагают между свариваемыми кромками.

2.Устройство для электрошлаковой сварки, содержащее формирующий ползун с установленным на нем дополнительным устройством для воздействия на шлаковую ванну, отличающееся тем, что, в качестве дополнительного устройства на ползуне закреплен индуктор с изоляцией неравномерной толщины и магнитопрово- дом, установленным на рабочей поверхности ползуна.

Изобретение относится к электрошла- ковой сварке. Цель изобретения - повышеИ И , Лычко И И. электрошлаковой ние качества сварного соединения.стабилизация электрошлакового процесса и повышение скорости сварки - достигается благодаря использованию дополнительного индукционного нагрева свариваемых кромок, шлаковой и металлической ванн В результате дополнительного нагрева улучшается перемешивание шлаковой и металлической ванн, выравниваются температуры, улучшается процесс кристаллизации Для осуществления нагрева на формирующем устройстве смонтирован индуктор с магнитопроводом и изоляцией неравномерной толщины 2 с. п. ф-лы, 3 ил

Ј

ЙПФ

h

9IOLb9L

Вода

йигз